[发明专利]一种化学机械研磨方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体工艺领域，特别涉及一种化学机械研磨方法。

背景技术

在半导体工艺领域，化学机械研磨技术(CMP技术)兼具有机械式研磨与化学式研磨两种作用，可以使整个晶圆表面达到平坦化，以便于后续进行薄膜沉积等工艺。在进行CMP的过程中，通过研磨头将待研磨的晶圆压在研磨垫上并带动晶圆旋转，而研磨垫则以相反的方向旋转。在进行研磨时，通过研磨浆料输送装置将所需的研磨浆料添加到晶圆与研磨垫之间；然后，随着研磨垫和待研磨晶圆之间的高速方向运转，待研磨晶圆表面的反应产物被不断地剥离，反应产物随着研磨浆料被带走。进一步地，待研磨晶圆的新表面又会发生化学反应，反应产物再被剥离出来，这样循环往复，在机械研磨和化学腐蚀的共同作用下，使晶圆表面平坦化。

现有在对介质层进行研磨时，氧化物研磨液中的研磨颗粒将对晶圆表面产生磨损，从而造成所述晶圆表面出现划痕，而研磨液中的化学助剂可能会产生有机物残渣，而所述有机物残渣会附着在晶圆表面，对最终器件的质量和性能产生不良的影响。在现有技术中，通常是在对晶圆完成主研磨过程后，通过清洗装置来去除残留在晶圆表面上的有机物残渣，例如，最常用的是通过去离子水装置来完成所述清洗过程。但是，在实际应用中发现，这样的去除方法效果并不好，经检测发现，通过去离子水清洗装置对晶圆表面的清洗后，仍旧有相当数量的有机物残渣残留在晶圆表面上，从而影响最终器件的性能。

在现有技术中，公开了一种在半导体晶片研磨之后，从所述半导体晶片表面上清除污染物粒子的工艺。但是，在使用所述清洗方法清洗晶片后，发现部分颗粒较大的污染物粒子的数量仍旧很多，而且该方法对于清除晶圆表面上有机物残渣的效果不显著，达不到预期的清洗效果。

因此，针对上述问题，需要提供一种能够有效地去除晶圆表面的有机物残渣的方法，但是目前还没有较好的解决方案。

发明内容

本发明解决的问题是在化学机械研磨过程中，能够有效地去除晶圆表面上附着的有机物残渣，从而改善最终器件的质量和性能。

为解决上述问题，本发明提供了一种化学机械研磨方法，包括如下步骤：提供形成有介质层的半导体衬底；对介质层进行第一次研磨，所述第一次研磨后在介质层表面产生有机物残留；用碱性试剂对介质层进行第二次研磨，去除介质层表面的有机物残留。

优选地，所述碱性试剂包括研磨颗粒、清洗剂、螯合剂、防腐蚀化合物以及表面活性剂。

优选地，所述研磨颗粒占所述碱性试剂的质量百分比为1％-15％、所述清洗剂占所述碱性试剂的质量百分比为0.1％-5％、所述螯合剂占所述碱性试剂的质量百分比为0.01％-2％、所述防腐蚀化合物占所述碱性试剂的质量百分比为0.01％-2％、所述表面活性剂占所述碱性试剂的质量百分比为0.01％-1％。

优选地，所述研磨颗粒是胶状二氧化硅或碳化硅或氮化硅或氧化铝或二氧化铈，所述研磨颗粒的直径为35～90nm。

优选地，所述清洗剂所含成分为氢氧化铵或氢氧化四烃基铵。

优选地，所述螯合剂所含成分为柠檬酸铵或草酸铵。

优选地，所述防腐蚀化合物的成分为乙酰氨基酚或甲氧苯酚。

优选地，所述表面活性剂所含的成分为聚氧乙烯或聚丙烯。

优选地，所述碱性试剂的PH值在8-10之间。

优选地，所述第一次研磨时，研磨头的压力在0.85psi到1.8psi之间。

优选地，所述第二次研磨时，研磨头的压力在0.5psi到0.7psi之间。

优选地，所述介质层是低K介质层。

优选地，所述低K介质层的介电常数K小于3。

优选地，所述第一次研磨采用的是氧化物研磨液。

优选地，所述氧化物研磨液是氢氧化钾溶液或者氢氧化铵溶液。

优选地，在用碱性试剂对残留介质层进行第二次研磨的步骤后还包括如下步骤：使用去离子水对研磨垫进行清洗；使用去离子水对所述晶圆进行清洗。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：通过在完成对所述晶圆的主研磨过程后以及对晶圆进行清洗之前，使用碱性试剂来去除介质层表面上残留的有机物残渣。其中，所述使用碱性试剂去除介质层表面上的有机物残渣是通过研磨的方式来实施，这样有利于碱性试剂与介质层表面充分接触，与现有技术中在后续工艺中通过清洗装置来清洗有机物残渣的方法相比，本发明提供的方法可以更有效、更彻底地达到去除有机物残渣的效果。