[发明专利]超大规模集成电路多层铜布线化学机械抛光后的洁净方法

说明书

技术领域

本发明属于清洗技术，尤其涉及一种超大规模集成电路多层铜布线化学机械抛光后的洁净方法。

背景技术

化学机械抛光技术(CMP)已成为全局平整化的主流技术之一。化学机械抛光后的颗粒、有机物、金属离子等污染物会对集成器件造成致命影响。因此，去除化学机械抛光后污染成为半导体工业发展的重要问题。

随着微电子器件集成度进一步提高，超大规模集成电路(GLSI)布线层不断增加，低电阻Cu代替Al成为新的金属互连线已成为新的发展趋势。随着化学机械抛光技术的不断发展，为了提高产品的良品率，业界对化学机械抛光工艺提出了更高的要求，其中最重要的就是要保持抛光后表面的清洁，尽可能地减少沾污颗粒。这对化学机械抛光后的清洗技术，尤其是对Cu布线抛光后的清洗提出了很高的要求。同时，随着芯片集成度的增加(每隔3年翻两番)和半导体器件特征尺寸的不断缩小(每隔3年缩小1/3)，半导体技术对于芯片表面吸附颗粒的数量和尺寸方面的要求也越来越苛刻，例如，200mm Si片、0.07μm集成电路工艺要求粒径不大于20nm的颗粒小于10个/片。目前的研究目标就是去除吸附性很强的纳米级颗粒。要用传统的商用清洗试剂或HF为主的清洗试剂去除污染物，会造成介质材料的损失，这在Cu大马士革互连结构间会导致不必要的感应串扰效应。同时，化学机械抛光后，由于残留抛光液导致新加工表面的非均匀氧化腐蚀是目前清洗中一个亟待解决的问题。因此，研究去除CMP后芯片表面的沾污颗粒又不损伤Cu线的清洗方法，已经成为半导体工业发展的一个十分重要的方向。

在多层Cu布线化学机械抛光过程中，表面污染主要来自抛光垫、Cu颗粒和SiO₂颗粒等。多层Cu布线CMP后新生表面能量高，急待吸附一层物质达到稳态，其吸附过程首先是周围物质粒子以范德华力物理吸附在表面，作用力弱，易去除；随着距离接近，很快放出能量形成难清洗的化学吸附，直至和主体键合成为一体，传统清洗方法难以去除。

目前，采用非离子表面活性剂去除CMP后表面吸附颗粒的方法已经取得了一定的进展。然而，在多层Cu布线化学机械抛光后残留的抛光液和吸附颗粒严重影响Cu表面的洁净度，颗粒周围的表面继续化学反应，形成的腐蚀圈，且Cu表面缺陷处能量高，腐蚀速率快，出现腐蚀坑，同时暴露在空气中快速非均化氧化，从而造成电阻率增大，出现发热、电迁移等，导致器件可靠性降低。

GLSI多层铜布线CMP后的这一发明对解决原有方法非均化腐蚀和颗粒难以去除问题尤其重要。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的不足，提供一种简便易行、无污染、洁净的超大规模集成电路多层铜布线化学机械抛光后的洁净方法，解决了目前清洗方法不能完全解决的非均化腐蚀氧化问题，即解决了原有清洗方法所造成残留抛光液和吸附颗粒严重影响Cu表面的洁净度，颗粒周围的表面继续化学反应，形成的腐蚀圈，且Cu表面缺陷处能量高，腐蚀速率快，出现腐蚀坑和表面快速非均化氧化，导致其电阻率增大，出现发热、电迁移等，致使器件可靠性降低的问题。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现，一种超大规模集成电路多层铜布线化学机械抛光后的洁净方法，具体清洗方法步骤如下：

(1)制备水抛液，按重量份数计(份)

非离子表面活性剂0.1-5

          阻蚀剂0.1-7

          螯合剂0.1-0.6

          余量为去离子水；

(2)用三乙醇胺调节水抛清洗液的pH值等于7-8；

(3)在多层铜布线化学机械抛光后立即使用(1)制成的水抛液进行水抛，流量500ml/min-5000ml/min，时间0.5-1分钟；

(4)使用TCQ-250超声波清洗机，在去离子水中对抛光后的Cu布线晶圆超声清洗，超声频率为60Hz，温度均控制在50℃，超声时间0.5-1分钟；

(5)取出后干燥。

所述阻蚀剂成分为六四甲基四胺和苯丙三唑。

有益效果：活性剂分子在Cu表面和颗粒表面形成致密的保护层，不仅能有效地去除多层Cu布线化学机械抛光后表面沾污颗粒，而且防止Cu布线表面非均化腐蚀或进一步被氧化和腐蚀，可有效降低金属离子的污染，以及表面颗粒难以去除的化学吸附与键和的表面状态，使之转化为易于清洗的物理吸附。清洗效果明显优于使用单一的非离子表面活性剂的清洗效果。

具体实施方式