[發明專利]化學機械研磨的殘留物去除方法

無效

• 申請號: 201010110195.7
• 申請日: 2010-02-11
• 公開（公告）號: CN102157368A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: 鄧武鋒
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: H01L21/306
• 分類號: H01L21/306
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術領域

本發明涉及集成電路制造領域，特別是涉及一種化學機械研磨的殘留物去除方法。

背景技術

隨著超大規模集成電路的飛速發展，集成電路制造工藝變得越來越復雜和精細，為了提高集成度，降低制造成本，半導體器件的尺寸日益減小，平面布線已難以滿足半導體器件高密度分布的要求，只能采用多層布線技術，進一步提高半導體器件的集成密度。由于多層互連或填充深度比較大的沉積過程導致了晶片表面過大的起伏，引起光刻工藝聚焦的困難，使得對線寬的控制能力減弱，降低了整個晶片上線寬的一致性。為此，需要對不規則的晶片表面進行平坦化處理。目前，化學機械研磨(Chemical?Mechanical?Polishing，CMP)是達成全局平坦化的最佳方法，尤其是在半導體制作工藝進入亞微米領域后，化學機械研磨已成為一項不可或缺的制作工藝技術。

化學機械研磨的過程通常包括如下步驟：首先，將晶片放置于化學機械研磨機臺的研磨頭上，并使所述晶片的待研磨表面向下與研磨墊(Pad)接觸；接著，向所述化學機械研磨機臺通入研磨液，并通過晶片表面與研磨墊之間的相對運動將晶片表面平坦化；接著，利用所述化學機械研磨機臺的研磨頭升起所述晶片；最后，利用去離子水清洗所述晶片和研磨墊。

在銅金屬的化學機械研磨過程中，所述研磨液一般包含有化學助劑以及研磨粉體，所述化學助劑通常為pH值緩沖劑、氧化劑或表面活性劑等，所述研磨粉體通常為硅土或鋁土等成分，通過所述化學助劑和所述待研磨表面的化學反應生成較軟的容易被去除的材料，通過所述研磨粉體的機械作用將所述較軟的材料去除。另外，由于銅極易氧化及腐蝕，因此還需在所述研磨液中加入苯并三氮唑(benzotriazole，BTA)，以形成有機的Cu-BTA薄膜來保護金屬銅，避免銅被腐蝕和氧化。

但是，在實際生產中發現，由于作為銅腐蝕抑制劑的BTA的水溶性不佳，且其具有較強的粘附性不易被去除，因此即使利用去離子水清洗晶片和研磨墊，所述晶片和研磨墊表面仍然會有殘留的BTA，所述晶片上的BTA殘留物對半導體器件的電性及工藝制造均會造成影響，特別是后段金屬互連工藝對這些殘留物更加敏感，嚴重影響了半導體器件的可靠性，而所述研磨墊上的BTA殘留物則會污染后續進行化學機械研磨工藝的晶片。

發明內容

本發明提供一種化學機械研磨的殘留物去除方法，以減少化學機械研磨后的晶片和研磨墊表面的殘留物，提高半導體器件的可靠性。

為解決上述技術問題，本發明提供一種化學機械研磨的殘留物去除方法，包括：將晶片表面與化學機械研磨機臺的研磨墊接觸；利用研磨液對晶片進行化學機械研磨；升起所述晶片；利用酸性溶液清洗所述晶片和研磨墊；利用去離子水清洗所述晶片和研磨墊。

可選的，利用酸性溶液自下向上的方向清洗所述晶片。

可選的，所述酸性溶液的pH值范圍為5～7。

可選的，所述酸性溶液為檸檬酸溶液。

可選的，所述酸性溶液的濃度為20％～30％，所述酸性溶液的溫度為30～50攝氏度，利用酸性溶液清洗所述晶片的時間為10～30秒。

可選的，利用去離子水清洗所述晶片的時間為5～20秒。

可選的，利用所述化學機械研磨機臺的研磨頭將所述晶片升起。

可選的，所述研磨液中包括苯并三氮唑。

從以上技術方案可以得出，與現有技術相比，本發明具有以下優點：

本發明在對晶片進行化學機械研磨之后、利用去離子水清洗所述晶片和研磨墊之前，利用酸性溶液清洗所述晶片和研磨墊，所述酸性溶液可降低晶片表面和研磨墊表面的BTA的黏性，可有效去除化學機械研磨后晶片和研磨墊表面的BTA殘留物，提高半導體器件的可靠性。

附圖說明

圖1為本發明實施例提出的化學機械研磨的殘留物去除方法的流程圖；

圖2A和圖2B為本發明實施例提出的化學機械研磨機臺的示意圖；

圖3A和圖3B分別為采用現有的去除方法與采用本發明實施例提出的去除方法后的殘留物分布示意圖。

具體實施方式

下面將對本發明進行更詳細的描述，其中表示了本發明的優選實施例，應該理解本領域技術人員可以修改在此描述的本發明，而仍然實現本發明的有利效果。因此，下列描述應當被理解為對于本領域技術人員的廣泛知道，而并不作為對本發明的限制。