[發(fā)明專利]一種研磨方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710775066.1
• 申請(qǐng)日: 2017-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN107393819A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 萬先進(jìn);周小云;桂輝輝;楊俊鋮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)江存儲(chǔ)科技有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H01L21/3105
• 分類號(hào): H01L21/3105;H01L21/66
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11227
• 代理人: 王寶筠

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，特別是涉及一種研磨方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,尤其是特大規(guī)模集成電路(ULSI)和巨大規(guī)模集成電路(GSI)的興起，促使半導(dǎo)體制造由橫向往垂直空間發(fā)展。垂直空間反展的一個(gè)典型示例為3維非易失性存儲(chǔ)器(3D NAND)。

向垂直空間發(fā)展的思路促使多層金屬技術(shù)出現(xiàn)。在芯片等生產(chǎn)過程中，會(huì)形成臺(tái)階。隨著臺(tái)階層數(shù)的累加，表面起伏愈加明顯。一方面，景深有限的鏡頭不能使臺(tái)階的高平面和低平面的圖形同時(shí)得到很好的曝光；另一方面在臺(tái)階處光反射會(huì)造成金屬圖形凹口。可見，表面起伏對(duì)光刻工藝產(chǎn)生較大影響，為了降低對(duì)光刻的影響，進(jìn)而降低對(duì)器件性能的影響，有必要對(duì)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行平坦化。

傳統(tǒng)的平坦化技術(shù)是通過反刻(Etch Back)，玻璃回流(BPSG Reflow)，旋涂玻璃(Spin On Glass，SOG)實(shí)現(xiàn)的，但僅能實(shí)現(xiàn)部分平坦化或局部平坦化。當(dāng)最小特征尺寸達(dá)到0.25um以下時(shí)，傳統(tǒng)的平坦化技術(shù)無法滿足需求，化學(xué)機(jī)械研磨(CMP，Chemical Mechanical Polishing)應(yīng)運(yùn)而生。CMP通過化學(xué)腐蝕及機(jī)械力，對(duì)加工過程中的圖形化襯底進(jìn)行全局平坦化處理，從加工性能和速度上同時(shí)可以滿足圖形加工的要求。

然而，使用CMP技術(shù)進(jìn)行平坦化，往往會(huì)造成細(xì)微的刮傷缺陷，這種刮傷缺陷可以導(dǎo)致生產(chǎn)出的產(chǎn)品性能異常。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N研磨方法，減少在平坦化制程工藝中產(chǎn)生的輕微刮傷缺陷。

本申請(qǐng)實(shí)施例公開了如下技術(shù)方案：

本申請(qǐng)公開了一種研磨方法，該方法包括：

提供待研磨的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，待研磨的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)至少包括研磨層和位于研磨層之下的研磨終點(diǎn)檢測(cè)層；

采用研磨液對(duì)研磨層進(jìn)行主研磨；

獲取主研磨過程中用于表征研磨層表面物理性能的性能參數(shù)；

根據(jù)性能參數(shù)判斷是否到達(dá)主研磨的研磨終點(diǎn)；

若到達(dá)主研磨的研磨終點(diǎn)，對(duì)研磨液進(jìn)行稀釋，以使稀釋后的研磨液的研磨層對(duì)研磨終點(diǎn)檢測(cè)層的選擇比達(dá)到預(yù)設(shè)選擇比；

以稀釋后的研磨液對(duì)研磨層進(jìn)行過研磨。

可選的，對(duì)研磨液進(jìn)行稀釋包括根據(jù)預(yù)設(shè)稀釋濃度對(duì)研磨液進(jìn)行稀釋；預(yù)設(shè)稀釋濃度根據(jù)研磨液對(duì)研磨層和研磨終點(diǎn)檢測(cè)層的選擇比與稀釋濃度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系確定。

可選的，預(yù)設(shè)稀釋濃度還根據(jù)研磨液對(duì)研磨層的研磨速率與稀釋濃度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系確定。

可選的，研磨層為金屬層，研磨終點(diǎn)檢測(cè)層為非金屬層時(shí)，稀釋濃度的范圍為50％-75％。

可選的，研磨液和稀釋溶劑的流量的比值在1:1到3:1之間。

可選的，研磨方法應(yīng)用于鎢化學(xué)機(jī)械研磨，研磨層為金屬鎢層，研磨終點(diǎn)檢測(cè)層為氧化物層。

可選的，在過研磨停止后，還包括清洗所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面。

可選的，清洗半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面包括原位使用去離子水沖洗。

可選的，研磨層為金屬層，所述金屬層表面物理性能的性能參數(shù)包括反射光強(qiáng)度；根據(jù)所述性能參數(shù)判斷是否到達(dá)主研磨的研磨終點(diǎn)，包括：

判斷反射光強(qiáng)度是否達(dá)到預(yù)設(shè)強(qiáng)度值；

當(dāng)判斷結(jié)果為是時(shí)，確定到達(dá)主研磨的研磨終點(diǎn)。

可選的，研磨層為非金屬層，非金屬層的物理表面性能的性能參數(shù)包括表面摩擦系數(shù)；根據(jù)性能參數(shù)判斷是否到達(dá)主研磨的研磨終點(diǎn)包括：

判斷表面摩擦系數(shù)的變化是否符合目標(biāo)變化趨勢(shì)；

當(dāng)判斷結(jié)果為是時(shí)，確定到達(dá)主研磨的研磨終點(diǎn)。

由上述技術(shù)方案可以看出，本申請(qǐng)通過提供待研磨的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)至少包括研磨層和研磨終點(diǎn)檢測(cè)層，進(jìn)行主研磨，獲取用于表征研磨層表面物理性能的性能參數(shù)，根據(jù)性能參數(shù)判斷是否到達(dá)主研磨的研磨終點(diǎn)，若到達(dá)主研磨的研磨終點(diǎn)，以預(yù)設(shè)稀釋濃度對(duì)研磨液進(jìn)行稀釋，以稀釋后的研磨液對(duì)研磨層進(jìn)行過研磨，以使稀釋后的研磨液的研磨層對(duì)研磨終點(diǎn)檢測(cè)層的選擇比達(dá)到預(yù)設(shè)選擇比。本申請(qǐng)?zhí)峁┑姆椒ǎㄟ^對(duì)研磨液以預(yù)設(shè)選擇比進(jìn)行稀釋，使的過研磨過程中研磨液的濃度低于主研磨過程中研磨液的濃度，降低了單位研磨液中的固體顆粒的數(shù)量，減少了研磨液中的固體顆粒在過研磨時(shí)，與研磨終點(diǎn)檢測(cè)層的接觸，進(jìn)而減少了半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面的細(xì)微刮傷缺陷。

附圖說明