專利名稱：化學機械研磨后殘留物的去除方法
技術領域：
本發(fā)明涉及集成電路制造領域，特別是涉及一種化學機械研磨后殘留物的去除方法。
背景技術：
隨著半導體器件尺寸日益減小，由于多層互連或填充深度比較大的沉積過程導 致了晶片表面過大的起伏，引起光刻工藝聚焦的困難，使得對線寬的控制能力減弱，降 低了整個晶片上線寬的一致性，因此，業(yè)界引入了化學機械研磨(chemical mechanical planarization,CMP)來平坦化晶片表面。一般來說，化學機械研磨技術在非金屬平坦化中 的應用主要包括淺槽隔離化學機械研磨(STI CMP)、多晶硅化學機械研磨(POLY CMP)、層 間介質(zhì)化學機械研磨(PMDCMP)以及金屬間介質(zhì)化學機械研磨(IMD CMP)。其中，淺槽隔離化學機械研磨的目標是研磨掉比氮化硅層高的所有氧化層，使得 在后續(xù)進行的刻蝕工藝中，可以利用熱磷酸剝離掉所述氮化硅層，從而實現(xiàn)平坦化。淺槽隔 離化學機械研磨通常包括如下步驟首先，將晶片放置于一研磨頭上，并使所述晶片表面向 下與一研磨墊(Pad)接觸，然后，通過晶片表面與所述研磨墊之間的相對運動將所述晶片 表面平坦化。所述研磨液一般包含有化學腐蝕劑和研磨顆粒，通過化學腐蝕劑和所述待研 磨表面的化學反應生成較軟的容易被去除的材料，通過研磨顆粒的機械作用將所述較軟的 材料去除。而晶片經(jīng)過研磨后，研磨液中的化學腐蝕劑和晶片表面反應生成的反應物以及 大量的研磨顆粒易附著于晶片表面形成殘留物。因此，在化學機械研磨工藝后，必須進行多 次表面清洗工藝，以去除這些殘留物。目前，業(yè)界清除晶片表面的殘留物仍以濕式化學清洗法(wet chemicalcleaning) 為主要形式，一般來說，主要包括如下步驟首先，將完成化學機械研磨的晶片放入一清洗 槽，用毛刷(brush)進行擦洗并同時用氫氧化銨溶液進行清洗；接著，將所述晶片放入另一 清洗槽用毛刷進行擦洗并同時用氫氟酸溶液進行清洗；然后，使用去離子水沖洗所述晶片； 最后甩干所述晶片。但是，在實際的清洗過程結束時，仍存在大量的殘留物附著在晶片表面，而這些殘 留物對半導體器件的電性及工藝制造均會造成影響，特別是后段金屬互連工藝對這些殘留 物更加敏感，嚴重影響了半導體器件的可靠性及穩(wěn)定性。如何減少化學機械研磨后晶片表面的殘留物是本領域技術人員一直希望解決但 卻沒有解決的問題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種化學機械研磨后殘留物的去除方法，以減少化學機械研磨后的晶 片表面的殘留物，提高了半導體器件的可靠性及穩(wěn)定性。為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種化學機械研磨后殘留物的去除方法，包括 提供一化學機械研磨后的晶片；使用酸性溶液清洗所述晶片；使用堿性溶液清洗所述晶片?？蛇x的，所述酸性溶液為氫氟酸溶液?？蛇x的，所述氫氟酸溶液的濃度為0. 4%至0. 6%?？蛇x的，使用所述酸性溶液清洗所述晶片的時間為10秒至50秒。可選的，所述堿性溶液為氫氧化銨溶液?？蛇x的，所述氫氧化銨溶液的濃度為28%至30%?？蛇x的，使用所述堿性溶液清洗所述晶片的時間為10秒至50秒?？蛇x的，使用所述酸性溶液清洗所述晶片的同時使用毛刷擦洗所述晶片。可選的，使用所述堿性溶液清洗所述晶片的同時使用毛刷擦洗所述晶片?？蛇x的，在使用所述堿性溶液清洗所述晶片后，還包括使用去離子水清洗所述晶 片并甩干的步驟。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明所提供的化學機械研磨后殘留物的去除方法，首先使用 酸性溶液清洗晶片，之后再使用堿性溶液清洗所述晶片，其可以有效避免氫氧化銨溶液里 帶負電荷的離子，與殘留物中帶有正電荷的離子反應生成一些難去除的殘留物，可達到極 佳的清洗效果，提高了半導體器件的可靠性及穩(wěn)定性。


圖1為本發(fā)明一實施例提供的化學機械研磨后殘留物的去除方法的流程圖；圖2為現(xiàn)有的去除方法后與采用本發(fā)明一實施例所提供的去除方法后的殘留物 分布的比較圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、特征更明顯易懂，下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作 進一步的說明。在半導體制造工藝中，淺槽隔離工藝具有隔離效果好，占用面積小等優(yōu)點，典型的 淺槽隔離工藝通常包括如下步驟首先，在硅襯底上依次形成氧化硅層和氮化硅層，接著刻 蝕所述氮化硅層、氧化硅層和硅襯底形成一溝槽，再生長一層薄的二氧化硅，接下來進行淺 槽隔離化學機械研磨工藝，以研磨掉比氮化硅層高的所有氧化層，使得在后續(xù)進行的刻蝕 工藝中，可以利用熱磷酸剝離掉氮化硅層，從而實現(xiàn)平坦化。但是，在淺槽隔離化學機械研磨過程中，研磨液中的化學腐蝕劑和晶片表面反應 生成的反應物以及大量的研磨顆粒易附著于晶片表面形成殘留物。因此，在化學機械研磨 工藝后，必須進行多次表面清洗工藝，以去除這些殘留物。目前業(yè)界清除晶片表面的殘留物仍以濕式化學清洗法為主要形式，通常包括如下 步驟首先，將完成化學機械研磨的晶片放入一清洗槽，用毛刷進行擦洗，并同時用氫氧化 銨溶液進行清洗，所述氫氧化銨溶液可以去除一些在研磨時殘留在晶片表面的微粒與有機 物。但是，氫氧化銨溶液里帶負電荷的離子，易與這些殘留物中帶有正電荷的離子反應，從 而生成另外一些易粘附于晶片表面的殘留物，影響了清洗效果。接著，將所述晶片放入另一 清洗槽用毛刷進行擦洗，并同時用氫氟酸溶液進行清洗，所述氫氟酸能有效的去除晶片表 面上的金屬氧化物，包括化學機械研磨過程所帶來的微小劃傷，以及微粒與有機物等，但是難以去除氫氧化銨溶液里帶負電荷的離子與這些殘留物中帶有正電荷的離子反應形成的 殘留物，最后即使再使用去離子水沖洗所述晶片，仍然會有大量的殘留物附著在晶片表面， 而這些殘留物對半導體器件的電性及工藝制造均會造成影響，特別是后段金屬互連工藝對 這些殘留物更加敏感，因而需要盡可能的減少或去除該殘留物，以提高半導體器件的穩(wěn)定 性和可靠性。本發(fā)明的核心思想在于，通過分析化學機械研磨后殘留物的形成原因，對現(xiàn)有工 藝進行最小的改進，達到極佳的清洗效果，提高半導體器件的可靠性及穩(wěn)定性。下面將結合附圖對本發(fā)明的化學機械研磨后殘留物的去除方法進行更詳細的描 述，其中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，應該理解本領域技術人員可以修改在此描述的本發(fā) 明，而仍然實現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列描述應當被理解為對于本領域技術人員的廣 泛知道，而并不作為對本發(fā)明的限制。請參考圖1，其為本發(fā)明一實施例提出的化學機械研磨后殘留物的去除方法的流 程圖，結合該圖，該方法包括步驟步驟11，提供一化學機械研磨后的晶片。淺槽隔離化學機械研磨過程通常包括如 下步驟首先將所述晶片放置于化學機械設備的研磨頭上，并使所述晶片表面向下與一研 磨墊接觸，然后，通過晶片表面與所述研磨墊之間的相對運動將所述晶片表面平坦化。所述 研磨液一般包含有化學腐蝕劑和研磨顆粒，通過化學腐蝕劑和所述待研磨表面的化學反應 生成較軟的容易被去除的材料，通過研磨顆粒的機械作用將所述較軟的材料去除。而晶片 經(jīng)過淺槽隔離化學機械研磨后，研磨液中的化學腐蝕劑和晶片表面反應生成的反應物以及 大量的研磨顆粒易附著于晶片表面形成殘留物。步驟12，使用酸性溶液清洗所述晶片。在本發(fā)明一實施例中，所述酸性溶液為氫氟酸溶液，所述氫氟酸溶液的濃度為 0.4%至0.6%。在本發(fā)明的其它實施例中，所采用的酸性溶液也可為草酸、檸檬酸或醋酸等 其它酸性溶液。當然，所述酸性溶液的濃度也可根據(jù)所使用的酸性溶液的種類以及需要達 到的去除效果設定。本發(fā)明首先使用酸性溶液清洗化學機械研磨后的晶片，通過酸性溶液去除晶片表 面的微粒與有機物等殘留物，尤其是其中一些帶有負電荷的離子，從可避免接下來使用的 氫氧化銨溶液里帶負電荷的離子，與這些殘留物中帶有正電荷的離子反應，生成另外一些 易粘附于晶片表面的殘留物。此外，所述氫氟酸能有效的去除晶片表面上的氧化物，包括化 學機械研磨過程所帶來的微小劃傷。使用所述酸性溶液清洗所述晶片的時間也可根據(jù)需要達到的去除效果設定，本領 域技術人員可以通過實驗獲得具體的工藝參數(shù)，例如，清洗時間為10秒 50秒。較佳地，為增加晶片表面微粒的去除程度，在使用酸性溶液清洗所述晶片的同時， 在化學機械研磨設備的清洗槽內(nèi)用軟毛刷擦洗晶片表面，可更有效的去除晶片表面的微 粒。步驟13，使用堿性溶液清洗所述晶片。其中，所述堿性溶液為氫氧化銨溶液，所述氫氧化銨溶液的濃度為28%至30%。 在本發(fā)明的其它實施例中，所采用的堿性溶液不限于氫氧化銨，其濃度也可根據(jù)需要達到 的去除效果設定。使用所述堿性溶液清洗所述晶片的時間也可根據(jù)需要達到的去除效果設定，本領域技術人員可以通過實驗獲得具體的工藝參數(shù)，例如，清洗時間為10秒 50秒。由于本發(fā)明改變了化學清洗的順序，首先使用酸性溶液清洗所述晶片，因此，晶片 表面的易與氫氧化銨溶液反應生成難去除的殘留物的帶負電荷的離子，已被酸性溶液去 除，此外，所述酸性溶液和所述晶片表面的殘留物可發(fā)生化學反應生成較軟的材料，此時再 使用堿性溶液去除剩余的附著在晶片表面的殘留物，可有效的清潔晶片，提高半導體器件 的穩(wěn)定性和可靠性，且并未引進新的化學試劑，不會對制程帶來任何副作用，提高了半導體 器件的穩(wěn)定性和可靠性。較佳地，為增加晶片表面微粒的去除程度，在使用堿性溶液清洗所述晶片的同時， 使用軟毛刷擦洗晶片表面，可更有效的去除晶片表面的微粒。本發(fā)明一實施例所提供的化學機械研磨后殘留物的去除方法還包括步驟14，使用去離子水清洗所述晶片。通過所述去離子水清洗可去除在使用酸性 溶液清洗時殘留于晶片表面的酸根離子和堿性溶液清洗時殘留的氨根離子，以避免所述酸 性或堿性離子對后續(xù)的制程的影響，例如氨根離子容易與光刻膠反應而生成光刻膠殘留。步驟15，甩干所述晶片。完成使用去離子水清洗所述晶片的步驟后，可將所述晶片通過旋轉的方法甩干。 經(jīng)過上述的清洗步驟后，可有效去除晶片表面的殘留物，達到極佳的清洗效果。請繼續(xù)參考圖2，其為現(xiàn)有的去除方法后與采用本發(fā)明一實施例所提供的去除方 法后的殘留物分布的比較圖，其中，圖2a為現(xiàn)有的去除方法完成后的殘留物的分布圖，圖 2b是采用本發(fā)明一實施例所提供的去除方法后的殘留物的分布圖。圖2是通過電子顯微鏡觀察所得，比較圖2a和圖2b可以明顯看出，采用本發(fā)明一 實施例所提供的去除方法的效果是非常突出的，幾乎沒有殘留物出現(xiàn)。可以得知，本發(fā)明雖 然進行較小的改進，但是由于找到了問題發(fā)生的根本原因，所以達到了極佳的化學機械研 磨后殘留物的去除效果，并且未使用新的化學試劑，不會對制程帶來任何副作用，提高了半 導體器件的穩(wěn)定性和可靠性。綜上所述，本發(fā)明提供一種化學機械研磨后殘留物的去除方法，首先使用酸性溶 液清洗化學機械研磨后的晶片，再使用堿性溶液清洗所述晶片，可有效去除晶片表面的殘 留物，提高半導體器件的可靠性及穩(wěn)定性。顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權利要求
一種化學機械研磨后殘留物的去除方法，包括提供一化學機械研磨后的晶片；使用酸性溶液清洗所述晶片；使用堿性溶液清洗所述晶片。
2.如權利要求1所述的化學機械研磨后殘留物的去除方法，其特征在于，所述酸性溶 液為氫氟酸溶液。
3.如權利要求2所述的化學機械研磨后殘留物的去除方法，其特征在于，所述氫氟酸 溶液的濃度為0.4%至0.6%。
4.如權利要求2所述的化學機械研磨后殘留物的去除方法，其特征在于，使用所述酸 性溶液清洗所述晶片的時間為10秒至50秒。
5.如權利要求1所述的化學機械研磨后殘留物的去除方法，其特征在于，所述堿性溶 液為氫氧化銨溶液。
6.如權利要求5所述的化學機械研磨后殘留物的去除方法，其特征在于，所述氫氧化 銨溶液的濃度為28%至30%。
7.如權利要求5所述的化學機械研磨后殘留物的去除方法，其特征在于，使用所述堿 性溶液清洗所述晶片的時間為10秒至50秒。
8.如權利要求1所述的化學機械研磨后殘留物的去除方法，其特征在于，使用所述酸 性溶液清洗所述晶片的同時使用毛刷擦洗所述晶片。
9.如權利要求1所述的化學機械研磨后殘留物的去除方法，其特征在于，使用所述堿 性溶液清洗所述晶片的同時使用毛刷擦洗所述晶片。
10.如權利要求1所述的化學機械研磨后殘留物的去除方法，其特征在于，在使用所述 堿性溶液清洗所述晶片后，還包括使用去離子水清洗所述晶片并甩干的步驟。
全文摘要
本發(fā)明揭露了一種化學機械研磨后殘留物的去除方法，包括提供一化學機械研磨后的晶片；使用酸性溶液清洗所述晶片；使用堿性溶液清洗所述晶片。本發(fā)明可有效去除化學機械研磨后晶片表面的殘留物，提高半導體器件的可靠性及穩(wěn)定性。
文檔編號B08B3/08GK101894735SQ20091005155
公開日2010年11月24日 申請日期2009年5月19日 優(yōu)先權日2009年5月19日
發(fā)明者黃孝鵬 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司