化学机械研磨的方法技术

本发明专利技术提供了一种化学机械研磨的方法，包括：提供待研磨晶圆，所述晶圆包括半导体衬底、形成在所述半导体衬底上的层间介质层、形成在所述层间介质层内的凹槽、以及形成在所述层间介质层上及所述凹槽内的金属互连层；对所述金属互联层进行第一化学机械研磨，去除部分所述金属互联层；对所述金属互联层进行第二化学机械研磨，完全去除所述层间介质层上的所述金属互连层；对所述层间介质层进行第三化学机械研磨；所述第三化学机械研磨包括一冲洗步骤：采用缓蚀剂对所述晶圆进行冲洗，防止在等待时间内暴露出的金属被氧化，从而降低了发生树突缺陷的风险，提高了半导体器件的性能；同时减少了晶圆在第三次化学机械研磨过程中的等待时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，特别涉及一种化学机械研磨的方法。
技术介绍
随着半导体技术的发展、器件尺寸的缩小，对半导体器件金属互连层表面的平坦化程度要求越来越高。化学机械研磨(CMP)是一种能满足多层布线要求的平坦化技术，化学机械研磨是化学与机械效应的组合，在待研磨的材料层表面，因为发生化学反应而生成特定层，接着以机械方式将此特定层移除。现有的化学机械研磨装置一般包括三个化学机械研磨子装置，例如子装置1、子装置2与子装置3，所述三个子装置同时对不同的晶圆进行机械研磨，并且每个晶圆都需要经过三个子装置进行三次化学机械研磨。例如，形成有层间介质层以及铜互联层的半导体衬底，所述子装置1进行第一次化学机械研磨，去除大部分的铜互联层，此过程研磨速率比较快，是一种粗研磨方式，然后使用子装置2进行第二次化学机械研磨，去除所述层间介质层表面上的铜，然后使用子装置3对所述层间介质层进行第三次化学机械研磨。所述子装置1完成一个晶圆研磨之后，该晶圆移动至所述子装置2进行研磨，同时子装置1进行下一个晶圆的研磨，之后子装置3进行该晶圆的研磨，子装置2进行下一个晶圆的研磨，子装置1进行再下一个晶圆的研磨，三个子装置同时对不同的晶圆进行研磨，但是子装置1与子装置2的总的研磨时间大于子装置3总的研磨时间，因此，在子装置3中，在主研磨之前需要有一段等待时间，并且由于子装置2的研磨，在等待中暴露出的铜金属容易被氧化，会导致最终形成的半导体形成树突缺陷(DendritesDefect)。因此，如何减少第三次化学机械研磨的等待时间，降低树突缺陷的产生是本领域技术人员亟需解决的技术问题。专利技术内容本专利技术的目的在于提供一种化学机械研磨的方法，减少第三次化学机械研磨中晶圆的等待时间，降低树突缺陷的产生。本专利技术的技术方案是一种化学机械研磨的方法，包括以下步骤：提供待研磨晶圆，所述晶圆包括半导体衬底、形成在所述半导体衬底上的层间介质层、形成在所述层间介质层内的凹槽、以及形成在所述层间介质层上及所述凹槽内的金属互连层；对所述金属互联层进行第一化学机械研磨，去除部分所述金属互联层；对所述金属互联层进行第二化学机械研磨，完全去除所述层间介质层上的所述金属互连层；对所述层间介质层进行第三化学机械研磨；所述第三化学机械研磨包括一冲洗步骤：采用缓蚀剂对所述晶圆进行冲洗。进一步的，所述第三化学机械研磨包括预研磨、主研磨以及晶圆清洗。进一步的，在所述主研磨之前进行所述冲洗步骤。进一步的，所述冲洗步骤与所述预研磨、主研磨在同一研磨垫上进行。进一步的，所述金属互连层为铜互联层，所述缓蚀剂为铜缓蚀剂。进一步的，所述缓蚀剂为苯并三氮唑。进一步的，所述冲洗步骤进行冲洗的时间为30s～70s。进一步的，所述第一学机械研磨、第二化学机械研磨以及第三化学机械研磨的总时间相当。进一步的，所述第一化学机械研磨、第二化学机械研磨以及第三化学机械研磨采用同一化学机械研磨装置的不同子装置进行。进一步的，所述第一化学机械研磨、第二化学机械研磨与第三化学机械研磨同时进行，分别研磨不同的晶圆。与现有技术相比，本专利技术提供的化学机械研磨的方法，对层间介质层进行第三次化学机械研磨，该研磨包括一冲洗步骤，采用缓蚀剂对金属互连层进行冲洗，防止在等待时间内暴露出的金属被氧化，从而降低了发生树突缺陷的风险，提高了半导体器件的性能；同时减少了晶圆在第三次化学机械研磨过程中的等待时间。附图说明图1为本专利技术一实施例所提供的化学机械研磨的方法的流程示意图。图2～图5为本专利技术一实施例所提供的化学机械研磨的方法的各步骤结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本专利技术的内容做进一步说明。当然本专利技术并不局限于该具体实施例，本领域的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本专利技术的保护范围内。其次，本专利技术利用示意图进行了详细的表述，在详述本专利技术实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应对此作为本专利技术的限定。本专利技术的核心思想是：对层间介质层进行第三次化学机械研磨，该研磨包括一冲洗步骤，采用缓蚀剂对金属互连层进行冲洗，防止在等待时间内暴露出的金属被氧化，从而降低了发生树突缺陷的风险，提高了半导体器件的性能；同时减少了晶圆在第三次化学机械研磨过程中的等待时间。图1为本专利技术一实施例所提供的化学机械研磨的方法的流程示意图，如图1所示，本专利技术提出一种化学机械研磨的方法，包括以下步骤：步骤S01：提供待研磨晶圆，所述晶圆包括半导体衬底、形成在所述半导体衬底上的层间介质层、形成在所述层间介质层内的凹槽、以及形成在所述层间介质层上及所述凹槽内的金属互连层；步骤S02：对所述金属互联层进行第一化学机械研磨，去除部分所述金属互联层；步骤S03：对所述金属互联层进行第二化学机械研磨，去除所述层间介质层上的所述金属互连层；步骤S04：对所述层间介质层进行第三化学机械研磨；所述第三化学机械研磨包括一冲洗步骤：采用缓蚀剂对所述金属互联层进行冲洗。。图2～4为本专利技术一实施例提供的化学机械研磨的方法的各步骤结构示意图，请参考图1所示，并结合图2～图4，详细说明本专利技术提出的化学机械研磨的方法：在步骤S01中，提供待研磨晶圆10，所述晶圆10包括半导体衬底11、形成在所述半导体衬底11上的层间介质层12、形成在所述层间介质层12内的凹槽13、以及形成在所述层间介质层12上及所述凹槽13内的金属互连层14，如图2所示。在本实施例中所述半导体衬底11可包括任何半导体材料，该半导体材料可包括但不限于：Si、SiC、SiGe、SiGeC、Ge合金、GeAs、InAs、InP，以及其它III-V或II-VI族化合物半导体。所述半导体衬底11包括各种隔离结构，例如浅沟槽隔离结构。所述半导体衬底11还可以包括有机半导体或如Si/SiGe、绝缘体上硅(SOI)、或者绝缘体上SiGe(SGOI)的分层半导体。所述半导体衬底11上还可以形成各种半导体器件。所述层间介质层12，可以为低k介电材料(形成的层间介质层为低k介电层)，还可以为超低k介电材料(形成的层间介质层为超低k介电层)。通常采用化学气相旋涂工艺(SOG)、甩胶技术或化学气相沉积技术制备。所述金属互连层14优选为铜互联层，可以采用双大马士革工艺形成。首先，对层间介质层12进行刻蚀，产生用于镶嵌工艺的沟槽13，然后接着沉积金属阻挡层和铜籽晶层(图中未示出)，再在层间介质层12和沟槽13中形成铜互联层14，可以采用本领域技术人员所熟知的各种适宜的工艺技术，例如物理气相沉积工艺或者电镀工艺。由于形成晶圆10的各步骤均为现有技术，在此不作赘述。在步骤S02中，对所述金属互联层14进行第一化学机械研磨，去除部分所述金属互联层14，如图3所示。在本实施例中，去除大部分的金属互连层14，此过程研磨速率比较快，是一种粗研磨方式。在步骤S03中，对所述金属互联层14进行第二化学机械研磨，完全去除所述层间介质层12上的所述金属互连层14，如图4所示。为了避免所述层间介质层11上剩余的金属互联层14的厚度较薄时，继续采用第一化学机械研磨这种粗研磨会对晶圆表面造成刮痕，故需进行第二学机械研磨。所述第二化学机械研磨为细研磨。所述第二化学机械研磨完全去除所述层间介质层11上剩余的所述金属互连层14本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学机械研磨的方法，其特征在于，包括以下步骤：提供待研磨晶圆，所述晶圆包括半导体衬底、形成在所述半导体衬底上的层间介质层、形成在所述层间介质层内的凹槽、以及形成在所述层间介质层上及所述凹槽内的金属互连层；对所述金属互联层进行第一化学机械研磨，去除部分所述金属互联层；对所述金属互联层进行第二化学机械研磨，完全去除所述层间介质层上的所述金属互连层；对所述层间介质层进行第三化学机械研磨；所述第三化学机械研磨包括一冲洗步骤：采用缓蚀剂对所述晶圆进行冲洗。

【技术特征摘要】
1.一种化学机械研磨的方法，其特征在于，包括以下步骤：提供待研磨晶圆，所述晶圆包括半导体衬底、形成在所述半导体衬底上的层间介质层、形成在所述层间介质层内的凹槽、以及形成在所述层间介质层上及所述凹槽内的金属互连层；对所述金属互联层进行第一化学机械研磨，去除部分所述金属互联层；对所述金属互联层进行第二化学机械研磨，完全去除所述层间介质层上的所述金属互连层；对所述层间介质层进行第三化学机械研磨；所述第三化学机械研磨包括一冲洗步骤：采用缓蚀剂对所述晶圆进行冲洗。2.如权利要求1所述的化学机械研磨的方法，其特征在于，所述第三化学机械研磨包括预研磨、主研磨以及晶圆清洗。3.如权利要求2所述的化学机械研磨的方法，其特征在于，在所述主研磨之前进行所述冲洗步骤。4.如权利要求3所述的化学机械研磨的方法，其特征在于，所述冲洗步骤与所述预研...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂辉辉，周小红，李大鹏，周小云，万先进，
申请(专利权)人：武汉新芯集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42