[發明專利]一種化學機械研磨后的清洗方法

在審

• 申請號: 201611187148.6
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN108206129A
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發明（設計）人: 唐強
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司;中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/768
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 董巍;高偉

本發明提供一種化學機械研磨后的清洗方法，包括以下步驟：提供化學機械研磨后的待清洗晶圓，所述晶圓具有設有開口的絕緣層以及填充在所述開口內的銅，所述化學機械研磨的步驟用于去除所述絕緣層上的銅；用包含硫酸銅和雙氧水的混合溶液作為清洗液沖洗所述晶圓，以去除所述晶圓表面的因所述化學機械研磨所產生的有機物。根據本發明的清洗方法，通過硫酸銅和雙氧水沖洗晶圓表面，將化學機械研磨工藝中在所述晶圓表面殘留的有機物去除，改善了清洗過程中的化學殘留缺陷，并去除部分殘留的顆粒，進而提高化學機械研磨產品的產量。

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，具體而言涉及一種化學機械研磨后的清洗方法。

背景技術

隨著超大規模集成電路(ULSI，Ultra Large Scale Integration)的飛速發展，集成電路制造工藝變的越來越復雜和精細。為了提高集成度，降低制造成本，元件的特征尺寸不斷變小，芯片單位面積內的元件數量不斷增加，平面布線已難以滿足元件高密度分布的要求，只能采用多層布線技術利用芯片的垂直空間，并在多層布線之間實現金屬互連，以進一步提高器件的集成密度。銅已經取代鋁成為超大規模集成電路制造中的主流互連技術。一般來說，銅制程雙鑲嵌工藝通常包括如下步驟：首先，在具有半導體器件的晶圓上沉積一定厚度的絕緣層，然后刻蝕所述絕緣層形成用于鑲嵌工藝的溝槽，接著，通過電鍍工藝在所述溝槽內填滿金屬銅，最后利用化學機械研磨(CMP，Chemical Mechanical Polishing)的方式平坦化晶圓表面。

化學機械研磨是利用混有極小磨粒的化學溶液與加工表面發生化學反應來改變其表面的化學鍵，生成容易以機械方式去除的產物，再經機械摩擦去除化學反應物獲得超光滑無損傷的平坦化表面的。在銅制程雙鑲嵌工藝的化學機械研磨工藝中，研磨頭與銅層的摩擦產生大量的熱量，研磨液會與銅發生反應而形成化學殘留物等研磨副產物，另外，研磨液中含有添加劑等大分子有機物和顆粒，這些副產物會附著在研磨后的銅層表面，從而降低后續形成的銅互連結構性能。為此，銅互連結構制備的化學機械研磨工序后，都會進行清洗步驟，以去除化學機械研磨工藝中所產生的副產物，控制缺陷以提高后續形成的銅互連結構的性能。

在現有技術中，經化學機械研磨的銅互連結構在清洗后，還會經常出現化學殘留物和顆粒等缺陷，而這會嚴重影響互連結構的性能。

因此，有必要提出一種新的化學機械研磨后的清洗方法，以解決上述技術問題。

發明內容

在發明內容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本發明的發明內容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。

針對現有技術的不足，本發明提供一種化學機械研磨后的清洗方法，包括以下步驟：提供化學機械研磨后的待清洗晶圓，所述晶圓具有設有開口的絕緣層以及填充在所述開口內的銅，所述化學機械研磨的步驟用于去除所述絕緣層上的銅；用包含硫酸銅和雙氧水的混合溶液作為清洗液沖洗所述晶圓，以去除所述晶圓表面的因所述化學機械研磨所產生的有機物。

進一步，在所述用包含硫酸銅和雙氧水的混合溶液作為清洗液沖洗所述晶圓的步驟后，所述方法還包括去除所述晶圓表面的顆粒的步驟。

進一步，所述硫酸銅和雙氧水的體積混合比為4:1-6:1。

進一步，所述在用硫酸銅和雙氧水的混合溶液作為清洗液沖洗所述晶圓表面的同時，用去離子水沖洗所述晶圓背面。

進一步，所述去除所述晶圓表面的顆粒的方法包括使所述晶圓旋轉，并用毛刷擦洗所述晶圓。

進一步，在所述提供化學機械研磨后的待清洗晶圓的步驟后，在所述清洗液沖洗所述晶圓的步驟之前，所述方法還包括用去離子水和檸檬酸的混合溶液沖洗所述晶圓表面的步驟。