一种研磨方法技术

本申请实施例公开了一种研磨方法，该方法包括，提供待研磨的半导体结构，该半导体结构至少具有研磨层和研磨终点检测层，采用研磨液对研磨层进行主研磨，获取用于表征研磨层表面物理性能的性能参数，根据该性能参数判断是否到达主研磨的研磨终点，若到达主研磨的研磨终点，则对研磨液进行稀释，以使稀释后的研磨液的研磨层对研磨终点检测层的选择比达到预设选择比，以稀释后的研磨液对研磨层进行过研磨。该研磨方法通过在过研磨阶段降低研磨液浓度，使研磨液对研磨层和研磨终点检测层的选择比达到预设选择比，保证了半导体结构的形貌的同时，由于单位研磨液中固体颗粒含量降低，固体颗粒与研磨层表面接触减少，细微刮伤缺陷也相应减少。

A grinding method

The embodiment of the invention discloses a grinding method, the method includes providing a semiconductor structure to be ground, the semiconductor structure having at least a polishing layer and polishing end point detection layer, the main grinding grinding fluid on grinding layer, to obtain surface physical properties characterization of the performance parameters of grinding, grinding the end point according to the performance parameters to determine whether the arrival of main grinding, grinding grinding of the main end point if you arrive, will dilute the grinding liquid to the grinding layer of grinding fluid on grinding after dilution end point detection layer choose the default option than than, diluted by grinding on grinding layer of grinding. The grinding method in the grinding stage by reducing grinding concentration, the grinding fluid on grinding and grinding layer end point detection layer choose the default option than than, to ensure the appearance of the semiconductor structure at the same time, due to the lower content of solid particles in the liquid grinding unit, solid particles in contact with the grinding surface layer decrease, slight scratch defects also reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种研磨方法
本申请涉及半导体领域，特别是涉及一种研磨方法。
技术介绍
随着半导体技术的发展,尤其是特大规模集成电路(ULSI)和巨大规模集成电路(GSI)的兴起，促使半导体制造由横向往垂直空间发展。垂直空间反展的一个典型示例为3维非易失性存储器(3DNAND)。向垂直空间发展的思路促使多层金属技术出现。在芯片等生产过程中，会形成台阶。随着台阶层数的累加，表面起伏愈加明显。一方面，景深有限的镜头不能使台阶的高平面和低平面的图形同时得到很好的曝光；另一方面在台阶处光反射会造成金属图形凹口。可见，表面起伏对光刻工艺产生较大影响，为了降低对光刻的影响，进而降低对器件性能的影响，有必要对半导体结构表面进行平坦化。传统的平坦化技术是通过反刻(EtchBack)，玻璃回流(BPSGReflow)，旋涂玻璃(SpinOnGlass，SOG)实现的，但仅能实现部分平坦化或局部平坦化。当最小特征尺寸达到0.25um以下时，传统的平坦化技术无法满足需求，化学机械研磨(CMP，ChemicalMechanicalPolishing)应运而生。CMP通过化学腐蚀及机械力，对加工过程中的图形化衬底进行全局平坦化处理，从加工性能和速度上同时可以满足图形加工的要求。然而，使用CMP技术进行平坦化，往往会造成细微的刮伤缺陷，这种刮伤缺陷可以导致生产出的产品性能异常。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本申请提供了一种研磨方法，减少在平坦化制程工艺中产生的轻微刮伤缺陷。本申请实施例公开了如下技术方案：本申请公开了一种研磨方法，该方法包括：提供待研磨的半导体结构，待研磨的半导体结构至少包括研磨层和位于研磨层之下的研磨终点检测层；采用研磨液对研磨层进行主研磨；获取主研磨过程中用于表征研磨层表面物理性能的性能参数；根据性能参数判断是否到达主研磨的研磨终点；若到达主研磨的研磨终点，对研磨液进行稀释，以使稀释后的研磨液的研磨层对研磨终点检测层的选择比达到预设选择比；以稀释后的研磨液对研磨层进行过研磨。可选的，对研磨液进行稀释包括根据预设稀释浓度对研磨液进行稀释；预设稀释浓度根据研磨液对研磨层和研磨终点检测层的选择比与稀释浓度之间的对应关系确定。可选的，预设稀释浓度还根据研磨液对研磨层的研磨速率与稀释浓度之间的对应关系确定。可选的，研磨层为金属层，研磨终点检测层为非金属层时，稀释浓度的范围为50％-75％。可选的，研磨液和稀释溶剂的流量的比值在1:1到3:1之间。可选的，研磨方法应用于钨化学机械研磨，研磨层为金属钨层，研磨终点检测层为氧化物层。可选的，在过研磨停止后，还包括清洗所述半导体结构表面。可选的，清洗半导体结构表面包括原位使用去离子水冲洗。可选的，研磨层为金属层，所述金属层表面物理性能的性能参数包括反射光强度；根据所述性能参数判断是否到达主研磨的研磨终点，包括：判断反射光强度是否达到预设强度值；当判断结果为是时，确定到达主研磨的研磨终点。可选的，研磨层为非金属层，非金属层的物理表面性能的性能参数包括表面摩擦系数；根据性能参数判断是否到达主研磨的研磨终点包括：判断表面摩擦系数的变化是否符合目标变化趋势；当判断结果为是时，确定到达主研磨的研磨终点。由上述技术方案可以看出，本申请通过提供待研磨的半导体结构，该半导体结构至少包括研磨层和研磨终点检测层，进行主研磨，获取用于表征研磨层表面物理性能的性能参数，根据性能参数判断是否到达主研磨的研磨终点，若到达主研磨的研磨终点，以预设稀释浓度对研磨液进行稀释，以稀释后的研磨液对研磨层进行过研磨，以使稀释后的研磨液的研磨层对研磨终点检测层的选择比达到预设选择比。本申请提供的方法，通过对研磨液以预设选择比进行稀释，使的过研磨过程中研磨液的浓度低于主研磨过程中研磨液的浓度，降低了单位研磨液中的固体颗粒的数量，减少了研磨液中的固体颗粒在过研磨时，与研磨终点检测层的接触，进而减少了半导体结构表面的细微刮伤缺陷。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为传统的化学机械研磨装置的结构图；图2A和图2B为金属钨化学机械研磨工艺中的刮伤缺陷示意图；图3为本申请实施例提供的一种研磨方法的流程图；图4A至图4D分别为待研磨半导体的结构、目标结构、研磨产生凹陷的结构、研磨产生残留的结构的示意图；图5为本申请另一实施例提供的一种金属钨化学机械研磨方法的流程图；图6为本申请另一实施例提供的一种金属钨插塞的结构示意图；图7为本申请另一实施例提供的一种研磨终点监测装置示意图；图8为本申请另一实施例提供的研磨液对金属钨与氧化物的研磨速率随稀释浓度的变化趋势图。具体实施方式下面结合附图，对本申请的实施例进行描述。化学机械研磨(CMP)是表面全局平坦化技术的一种。图1所示为一种化学机械研磨设备，该研磨设备至少包括研磨头10、研磨垫20、研磨液喷嘴30，研磨垫20放置在研磨平台40上，研磨平台40可以在电机的控制下进行转动。研磨过程包括研磨头10吸附待研磨的半导体结构(或器件)60，半导体结构60的研磨层朝下，研磨液喷嘴30喷出研磨液到研磨垫上，研磨头10受到下压的力，使半导体结构60的研磨层下压至研磨垫20，研磨平台40的转动使得研磨垫20与研磨头之间存在相对转动，进而使得研磨液均匀分布于半导体结构60表面。研磨液一般是研磨材料和化学添加剂的混合物。研磨材料主要是石英、二氧化铝、氧化铈，而化学添加剂主要用于和要被去除的材料发生反应，生成易被去除的物质。生成物的硬度和强度降低，可以在机械力的作用下去除。研磨液中的研磨材料和化学添加剂多为固态颗粒，例如石英等。传统的研磨工艺在研磨的不同阶段研磨液的浓度一般是不变的，当研磨层的大部分已去除，位于其下的研磨终点检测层露出时，仍然采用浓度相对较高的研磨液，可以导致研磨液中的固体颗粒与研磨终点检测层摩擦，产生轻微的刮伤缺陷。图2A所示为金属钨化学机械研磨过程中造成的刮伤缺陷示意图。这种细微刮伤极其微小，很难被扫描式电子显微镜等检测机器检测到。但是，在经过后续化学气相沉积工艺后，刮伤缺陷被放大，很容易被检测机器扫描到。图2B所示为经过化学气相沉积工艺后的刮伤缺陷示意图。为此，本申请提供了一种研磨方法，将研磨过程分为主研磨和过研磨两个步骤，当位于研磨层之下的研磨终点检测层露出时，可以视为到达主研磨的研磨终点，开始进行过研磨。可见，过研磨主要是在研磨层与研磨终点检测层的临界位置，对残留的研磨层材料进行研磨。为了避免研磨液中的固体颗粒与研磨终点检测层摩擦产生刮伤，可以对研磨液进行稀释，降低单位研磨液中的固体颗粒含量，降低研磨速率，降低研磨层和研磨终点检测层的选择比。通过降低过研磨时的研磨液浓度，可以降低单位研磨液中固态颗粒的含量，从而减少固态颗粒与研磨表面的相互作用，进而降低了研磨过程中刮伤缺陷的比例。下面结合图3对本申请实施例提供的研磨方法进行介绍，该方法包括：S301:提供待研磨的半导体结构，该半导体结构至少包括研磨层和位于研磨层之下的研磨终点检测层。待研磨的半导体结构可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种研磨方法，其特征在于，所述方法包括：提供待研磨的半导体结构，所述待研磨的半导体结构至少包括研磨层和位于研磨层之下的研磨终点检测层；采用研磨液对研磨层进行主研磨；获取主研磨过程中用于表征研磨层表面物理性能的性能参数；根据所述性能参数判断是否到达主研磨的研磨终点；若到达主研磨的研磨终点，对研磨液进行稀释，以使稀释后的研磨液的研磨层对研磨终点检测层的选择比达到预设选择比；以稀释后的研磨液对研磨层进行过研磨。

【技术特征摘要】
1.一种研磨方法，其特征在于，所述方法包括：提供待研磨的半导体结构，所述待研磨的半导体结构至少包括研磨层和位于研磨层之下的研磨终点检测层；采用研磨液对研磨层进行主研磨；获取主研磨过程中用于表征研磨层表面物理性能的性能参数；根据所述性能参数判断是否到达主研磨的研磨终点；若到达主研磨的研磨终点，对研磨液进行稀释，以使稀释后的研磨液的研磨层对研磨终点检测层的选择比达到预设选择比；以稀释后的研磨液对研磨层进行过研磨。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对研磨液进行稀释包括根据预设稀释浓度对研磨液进行稀释；所述预设稀释浓度根据研磨液对研磨层和研磨终点检测层的选择比与稀释浓度之间的对应关系确定。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设稀释浓度还根据研磨液对研磨层的研磨速率与稀释浓度之间的对应关系确定。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述研磨层为金属层，所述研磨终点检测层为非金属层时，所述稀释浓度的范围为50％-75％。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述研磨液和所述稀释溶剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：万先进，周小云，桂辉辉，杨俊铖，
申请(专利权)人：长江存储科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42