一种化学机械研磨方法技术

本发明专利技术提供一种化学机械研磨方法，所述方法包括以下步骤：提供待研磨晶圆，所述晶圆包括具有开口的层间绝缘层，以及覆盖所述层间绝缘层并填充所述开口的金属钨层；使用第一研磨液对所述晶圆进行第一研磨，以去除所述层间绝缘层上的大部分所述金属钨层；使用第二研磨液对所述晶圆进行第二研磨，以去除所述层间绝缘层上剩余的所述金属钨层，形成钨插塞；清除所述晶圆上的所述第二研磨所残留的研磨液。根据本发明专利技术的研磨方法，在正常研磨后，增加清除所述晶圆上的所述第二研磨所残留的研磨液的步骤，在几乎不增加生产成本的条件下，防止了晶圆在现有WCMP研磨过程中存在的钨插塞损伤情况，以此提高产品良率。

A chemical mechanical grinding method

The present invention provides a method of chemical mechanical grinding, which comprises the following steps: providing a wafer to be grinded, including an interlayer insulating layer with an opening, and a metal tungsten layer covering the insulating layer between the layers and filling the opening; the first abrasive is used to remove the wafer by the first abrasive liquid to remove the wafer. Most of the metal tungsten layer on the interlayer insulation layer is described; the second grinding liquid is used to grind the wafer to second to remove the tungsten layer remaining on the insulating layer between the layers to form a tungsten plug, and to clear the remaining abrasive liquid on the second grinding room on the wafer. According to the grinding method of the present invention, after the normal grinding, the steps of removing the residual abrasive liquid on the second grinding machine on the wafer are added, and the tungsten plug damage of the wafer in the existing WCMP grinding process is prevented under the condition of almost no increase in production cost, so as to improve the product yield.

【技术实现步骤摘要】
一种化学机械研磨方法
本专利技术涉及半导体制造
，具体而言涉及一种化学机械研磨方法。
技术介绍
随着超大规模集成电路(ULSI，UltraLargeScaleIntegration)的飞速发展，集成电路制造工艺变的越来越复杂和精细。为了提高集成度，降低制造成本，元件的特征尺寸(FeatureSize)不断变小，芯片单位面积内的元件数量不断增加，平面布线已难以满足元件高密度分布的要求，只能采用多层金属互连技术，以利用芯片的垂直空间，进一步提高器件的集成密度，减小寄生电阻与寄生电容引起的信号延迟。其中金属钨(W)由于良好的导电性、台阶覆盖、间隙填充和抗电迁移等特性，常被用来做接触插塞或连接插塞，进行电气连接。形成钨插塞(W-Plug)的工艺步骤一般如下：首先，通过光刻和刻蚀工艺在层间绝缘层中形成接触孔或沟槽，该接触孔和沟槽的底部露出电极或下层的金属导线；接着，在所述接触孔和沟槽的底部和侧壁、层间绝缘层表面沉积扩散阻挡层；然后，在所述扩散阻挡层上沉积金属钨层，沉积的金属钨层至少填满所述接触孔或沟槽；再接着，通过化学机械研磨(CMP，ChemicalMechanicalPolishing)去除沉积在层间绝缘层表面的金属钨层和扩散阻挡层，仅保留所述接触孔或沟槽中的金属钨层和扩散阻挡层，形成接触插塞或连接插塞。达到全局平面化才能继续在上面布线，否则会导致导线断裂，造成严重的后果。现有技术中的一种抛光金属钨的方法为：在第一研磨台上使用金属钨研磨液研磨，用去离子水清洗；在第二研磨台上使用金属钨研磨液研磨，用去离子水清洗；在第三研磨台上使用氧化物研磨液研磨，用去离子水清洗，如图1所示。在WCMP(钨的化学机械研磨)的现有工艺中，一种常见的缺陷是钨插塞在化学机械研磨中损伤严重，在后续工艺中，扩散能力较强的铜金属能够经由插塞孔底部挤出而扩散至插塞孔内，造成钨插塞阻值升高。对晶圆的互连结构进行晶圆允收测试(WAT，WaferAcceptableTest)时，经常发现，钨插塞的阻值偏高，超过了规格所允许的上限，从而影响了互连结构的导电性能，致使晶圆报废，导致产品成品率和可靠性降低。因此，有必要提出一种新的化学机械研磨方法，以解决上述技术问题。
技术实现思路
在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。针对现有技术的不足，本专利技术提供一种化学机械研磨方法，包括以下步骤：提供待研磨晶圆，所述晶圆包括具有开口的层间绝缘层，以及覆盖所述层间绝缘层并填充所述开口的金属钨层；对所述晶圆进行第一研磨，以去除所述层间绝缘层上的大部分所述金属钨层；对所述晶圆进行第二研磨，以去除所述层间绝缘层上剩余的所述金属钨层，形成钨插塞；清除所述晶圆上的所述第二研磨所残留的研磨液。进一步，所述第一研磨和所述第二研磨分别在第一研磨台和第二研磨台上进行。进一步，所述清除所述晶圆上的所述第二研磨所残留的研磨液的方法包括在水磨液中停留或使用水磨液对所述晶圆进行研磨。进一步，所述水磨液的研磨和所述第二研磨在同一研磨台上进行。进一步，所述使用水磨液对所述晶圆进行研磨的研磨时间大于3秒。进一步，所述方法还包括清除所述晶圆上的所述第二研磨所残留的研磨液后，对所述晶圆进行第三研磨。进一步，所述第三研磨所采用的研磨液包括氧化物研磨液。进一步，所述水磨液的研磨时间为4‐7秒。进一步，进行所述第二研磨时的研磨台的参数设置为：研磨台的转速为100-110rpm/min，研磨头的转速为30-35rpm/min，研磨头的压力为6-6.5psi，研磨盘的转速为20-25rpm/min，研磨盘的压力为5-5.5psi，所述第二研磨液的流量为200-220mL/min。进一步，使用所述水磨液进行研磨时的研磨台的参数设置为：研磨台的转速为85-90rpm/min，研磨头的转速为25-30rpm/min，研磨头的压力为5-5.5psi，研磨盘的转速为15-20rpm/min，研磨盘的压力为4.5-5psi，水磨液的流量为180-200mL/min。进一步，在对所述晶圆进行第二研磨的步骤后，在清除所述晶圆上的所述第二研磨所残留的研磨液的步骤前，还包括用去离子水清洗的步骤。综上所述，根据本专利技术的方法，在正常研磨后，增加清除所述晶圆上的所述第二研磨所残留的研磨液的步骤，在几乎不增加生产成本的条件下，防止了晶圆在现有WCMP研磨过程中存在的钨插塞损伤情况，以此提高产品良率。附图说明本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施例及其描述，用来解释本专利技术的原理。附图中：图1为按照常规工艺中的一种研磨方法进行研磨的流程图；图2为根据本专利技术的化学机械研磨方法进行研磨的流程图；图3为按照本专利技术实施例一的方案进行研磨的流程图；图4为按照本专利技术实施例二的方案进行研磨的流程图；图5为按照本专利技术实施例三的方案进行研磨的流程图；图6为按照本专利技术实施例四的方案进行研磨的流程图；图7为按照本专利技术实施例五的方案进行研磨的流程图；图8为批量生产中，根据本专利技术的化学机械研磨方法，与现有技术生产的晶圆良率对比图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。为了彻底理解本专利技术，将在下列的描述中提出详细的步骤，以便阐释本专利技术提出的一种化学机械研磨方法。显然，本专利技术的施行并不限定于半导体领域的技术人员所熟习的特殊细节。本专利技术的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本专利技术还可以具有其他实施方式。应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。表1确定钨插塞损伤发生阶段试验结果的对比为了确定现有技术中的钨插塞损伤发生在哪一个阶段，进行下面的试验，如表1所示，A组与现有技术的区别是：在第一研磨台上正常完成研磨后，将晶圆浸泡于布满金属钨研磨液的研磨台上5分钟，研磨后发现钨插塞无明显损伤；B组与现有技术的区别是：在第二研磨台上正常完成研磨后，将晶圆浸泡于布满金属钨研磨液的研磨台上5分钟，研磨后发现钨插塞损伤严重；C组与现有技术的区别是：在第三研磨台上正常完成研磨后，将晶圆浸泡于布满金属钨研磨液的研磨台上5分钟，研磨后发现钨插塞无明显损伤。对比试验结果可以发现，B组的钨插塞损伤情况严重，而A组和C组的钨插塞均无明显损伤。B组的钨插塞损伤严重，是因为：经过第二研磨台上的研磨后，覆盖在钨插塞和层间绝缘膜上方的钨膜被彻底去除，钨插塞已完全暴露。以上试验结果表明，现有技术的WCMP中，发生钨插塞损伤的阶段是在完成第二研磨台上的研磨后。本专利技术提出的一种化学机械研磨方法的流程图如图2所示，其包括以下主要步骤：在步骤S201中，提供待研磨晶圆，所述晶圆包括具有开口的层间绝缘层，以及覆盖所述层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化学机械研磨方法，其特征在于，包括以下步骤：提供待研磨晶圆，所述晶圆包括具有开口的层间绝缘层，以及覆盖所述层间绝缘层并填充所述开口的金属钨层；对所述晶圆进行第一研磨，以去除所述层间绝缘层上的大部分所述金属钨层；对所述晶圆进行第二研磨，以去除所述层间绝缘层上剩余的所述金属钨层，形成钨插塞；清除所述晶圆上的所述第二研磨所残留的研磨液。

【技术特征摘要】
1.一种化学机械研磨方法，其特征在于，包括以下步骤：提供待研磨晶圆，所述晶圆包括具有开口的层间绝缘层，以及覆盖所述层间绝缘层并填充所述开口的金属钨层；对所述晶圆进行第一研磨，以去除所述层间绝缘层上的大部分所述金属钨层；对所述晶圆进行第二研磨，以去除所述层间绝缘层上剩余的所述金属钨层，形成钨插塞；清除所述晶圆上的所述第二研磨所残留的研磨液。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一研磨和所述第二研磨分别在第一研磨台和第二研磨台上进行。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述清除所述晶圆上的所述第二研磨所残留的研磨液的方法包括在水磨液中停留或使用水磨液对所述晶圆进行研磨。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述水磨液的研磨和所述第二研磨在同一研磨台上进行。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述使用水磨液对所述晶圆进行研磨的研磨时间大于3秒。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：清除所述晶圆上的所述第二研磨所残留的研磨液后，对所述晶圆进行第三研磨。7.根据权利要求6所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐强，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31