[发明专利]一种化学机械研磨的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺，尤其涉及一种化学机械研磨的方法。

背景技术

随着半导体技术的发展、器件尺寸的缩小，对半导体器件金属互连层表面的平坦程度要求越来越高。化学机械研磨（CMP）称为能够满足多层布线要求唯一有效的技术。化学机械抛光的原理包括化学与机械效应的组合，在待研磨的材料层表面，因为发生化学反应而生成特定层，接着以机械方式将此特定层移除。

现有技术化学机械研磨的方法主要包括以下步骤：首先，提供未经研磨处理的晶片，晶片包括半导体衬底，半导体衬底上形成有层间介电层，在层间介电层中形成有沟槽，在层间介电层表面和所沟槽中形成有铜互连层；接着，在第一研磨垫上，进行第一化学机械研磨，去除大部分铜互连层，此过程研磨速率比较快，是一种粗研磨方式，但为了避免剩余铜层较薄时，继续采用这种粗研磨对晶片表面造成刮痕，便在第二研磨垫上对剩余铜层进行第二化学机械研磨，在到达研磨终点时为了确保所有介电层表面上的铜都已经被去除而达到隔离目的，还要进行一定时间的过度抛光（overpolish，OP）处理。但是，在第二化学机械研磨执行一段时间后，会有一些研磨的铜残留产生，累积留在了研磨垫上和半导体衬底表面上，而由于第二化学机械研磨过程中，铜残留移除的速率很低，而通过提高抛光时间和抛光压力仍然不能将全部铜残留移除，如图1所示，会有铜残留101存在于芯片的表面上，以至于铜残留问题一直在影响化学机械研磨抛光的效果，进而影响器件的性能和良率。

因此，为了解决上述技术问题，有必要提出一种新的方法。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种化学机械研磨的方法，包括下列步骤：提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有层间介电层，在所述层间介电层中形成有沟槽，在所述层间介电层表面和所述沟槽中形成有铜互连层；进行第一化学机械研磨，以去除所述层间介电层表面的大部分铜互连层；进行第二化学机械研磨，以完全去除所述层间介电层表面的铜互连层；采用含有酸性化学物质的溶液清洗所述半导体衬底的表面，以去除铜残留。

进一步，所述酸性化学物质包括柠檬酸铵。

进一步，所述第二化学机械研磨的抛光速度低于所述第一化学机械研磨的抛光速度。

进一步，进行所述第二化学机械研磨时，还包括进行一定时间的过度抛光处理的步骤。

进一步，所述清洗与所述第二化学机械研磨在同一研磨垫上进行。

进一步，所述第一化学机械研磨与所述第二化学机械研磨在不同的研磨垫上进行。

进一步，所述清洗的时间为2～12s。

进一步，对所述半导体衬底的表面进行清洗的同时还能对研磨垫起到清洗作用。

综上所示，根据本发明的方法可有效去除化学机械研磨过程中的铜残留，进而提高器件的性能和良率。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1为现有技术第二化学机械研磨后所获得器件的示意图；

图2为本发明实施例所使用化学机械研磨设备的俯视图；

图3为根据本发明示例性实施例的方法依次实施的步骤的流程图；

图4为根据本发明示例性实施例所获得的器件的示意图；

图5为根据本发明示例性实施例执行第二化学机械研磨过程中铜移除速率和氧化物移除速率图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤，以便阐释本发明提出的本发明的制造工艺。显然，本发明的施行并不限定于半导体领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。