化學機械拋光方法
【技術領域】
[0001]本申請涉及集成電路芯片制作技術領域，更具體地，涉及一種化學機械拋光方法。
【背景技術】
[0002]在集成電路的制造過程中，隨著特征尺寸的縮小和金屬互連層數(shù)的增加，對晶圓表面平整度的要求也越來越高。目前，化學機械拋光是最有效的全局平坦化技術?；瘜W機械拋光(CMP)是采用旋轉(zhuǎn)的拋光頭夾持住晶圓，并將其以一定壓力壓在旋轉(zhuǎn)的拋光墊上，由磨粒和化學溶液組成的拋光液在晶圓和拋光墊之間流動，晶圓表面在化學和機械的共同作用下實現(xiàn)平坦化。拋光后，通常用清洗液對晶圓進行清洗，以去除殘留在晶圓表面的拋光漿料顆粒。
[0003]在化學機械拋光過程中，通常采用S12拋光液對晶圓進行拋光，其具體步驟如下所示:首先，在第一拋光墊上利用S12拋光液對晶圓進行粗拋，去除晶圓的粗糙表面；然后，在第二拋光墊上利用S12拋光液對晶圓進行減薄拋光；最后，在第三拋光墊上利用S12拋光液對晶圓進行清洗拋光，去除晶圓表面的缺陷。由于S12拋光液在整個拋光過程的拋光速率不穩(wěn)定，所以整個拋光過程的拋光程度、厚度變動均難以控制。一般情況下，S12拋光液去除晶圓粗糙面的速率只有0.1-0.2微米/分鐘，當粗糙表面被去除后，速率會升高到I微米/分鐘，拋光完成后，晶圓不同位置的厚度差異可高達0.6微米。
[0004]另外，在利用S12拋光液對晶圓進行拋光后,部分衆(zhòng)料會留在晶圓上,形成殘留物缺陷。若不迅速有效地清洗去除這些缺陷，這些缺陷會在晶圓表面繼續(xù)腐蝕或者隨著時間的延長由物理吸附轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W吸附最終形成極難去除的化學鍵合，這一缺陷將嚴重影響芯片的性能。
[0005]為了解決拋光速率不穩(wěn)定、晶圓厚度不均勻的問題，本領域研究人員嘗試增加CMP之前濕法刻蝕的時間，然而這會增加生產(chǎn)成本，減少產(chǎn)品的產(chǎn)量，并且不能實現(xiàn)晶圓粗糙表面的平坦化。為了減少CMP工藝帶來的拋光液殘留缺陷，本領域研究人員也曾嘗試增加后續(xù)清洗的時間，但由于現(xiàn)有的S12拋光液是疏水的，很難通過現(xiàn)有工藝去除，所以仍然不能有效地減少晶圓上的拋光液殘留缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有晶圓在平坦化過程中存在的拋光速率不穩(wěn)定、晶圓厚度不均勻的技術問題，本申請?zhí)峁┝艘环N化學機械拋光方法。該方法采用三種不同的拋光液對晶圓進行分步拋光，依次實現(xiàn)了晶圓粗糙面的拋光、晶圓的減薄以及晶圓表面缺陷的去除，從而解決了晶圓在平坦化過程中存在的拋光速率不穩(wěn)定性、晶圓厚度不均勻的技術問題。本申請?zhí)峁┑幕瘜W機械拋光方法可應用于金屬氧化物、多晶硅、銅以及介電材料等材料，并適用于0.18微米和0.13微米制程晶圓的拋光。
[0007]本申請?zhí)峁┑幕瘜W機械拋光方法包括以下步驟:步驟SI，利用第一拋光液對待拋光晶圓進行拋光處理；步驟S2，利用第二拋光液將拋光后的晶圓進行減??；步驟S3，利用第三拋光液將減薄后的晶圓進行清洗；其中，第一拋光液和第三拋光液中S12顆粒的平均粒徑大于第二拋光液中S12顆粒的平均粒徑，第一拋光液中S12顆粒的顆粒濃度大于第二拋光液和第三拋光液中S12顆粒的顆粒濃度。
[0008]進一步地，第一拋光液和第三拋光液中S12顆粒的平均粒徑是第二拋光液中S12顆粒的平均粒徑的1.25至5倍。
[0009]進一步地，第一拋光液中S12顆粒的平均粒徑在50-100納米范圍內(nèi)，S12的顆粒濃度為10%-50%。
[0010]進一步地，步驟SI的拋光時間為20-30秒。
[0011]進一步地，第二拋光液中S12顆粒的平均粒徑在20-80納米范圍內(nèi)，S12的顆粒濃度為5%-30%。
[0012]進一步地，步驟S2的減薄時間為60-90秒。
[0013]進一步地，第三拋光液中S12顆粒的平均粒徑在50-100納米范圍內(nèi)，S12的顆粒濃度為5%-30%。
[0014]進一步地，第三拋光液里含有氧化劑，優(yōu)選地，所述氧化劑為H202。
[0015]進一步地，步驟S3的清洗時間為90-120秒。
[0016]由上述技術方案可以看出，本申請?zhí)峁┑幕瘜W機械拋光方法利用三種不同的拋光液對晶圓進行分步拋光，依次實現(xiàn)了晶圓粗糙面的拋光、晶圓的減薄以及晶圓表面缺陷的去除，從而解決了晶圓在平坦化過程中存在的拋光速率不穩(wěn)定性、晶圓厚度不均勻的技術問題。另外，本申請還可以通過在第三拋光液中加入氧化劑來解決晶片拋光液的殘留問題。因此，如果同時采用分步拋光和在第三拋光液中加入氧化劑，則可以同時解決晶圓在平坦化過程中存在的拋光液殘留問題。
[0017]除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本申請還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面的將參照圖，對本申請作進一步詳細的說明。
【附圖說明】
[0018]附圖構(gòu)成本說明書的一部分、用于進一步理解本申請，附圖示出了本申請的優(yōu)選實施例，并與說明書一起用來說明本申請的原理。
[0019]圖1示出了本申請所提供的化學機械拋光方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面，將參照附圖更詳細地描述根據(jù)本申請的示例性實施例。然而，這些示例性實施例可以由多種不同的形式來實施，并且不應當被解釋為只限于這里所闡述的實施例。應當理解的是，提供這些實施例是為了使得本申請的公開徹底且完整，并且將這些示例性實施例的構(gòu)思充分傳達給本領域普通技術人員。但是本申請可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
[0021]由【背景技術】可知，現(xiàn)有晶圓在平坦化過程中存在拋光速率不穩(wěn)定、晶圓厚度不均勻的技術問題，本申請的發(fā)明人針對上述問題進行研究，提出采用三種不同的拋光液對晶圓進行分步拋光，依次實現(xiàn)晶圓粗糙面的拋光、晶圓的減薄以及晶圓表面缺陷的去除，使得拋光過程得到有效控制，從而解決了晶圓在平坦化過程中存在的拋光速率不穩(wěn)定、晶圓厚度不均勻的技術問題。
[0022]本申請?zhí)峁┑幕瘜W機械拋光方法包括以下步驟:步驟SI，利用第一拋光液對待拋光晶圓的表面進行拋光；步驟S2，利用第二拋光液對拋光后的晶圓進行拋光減??；步驟S3，利用第三拋光液對拋光減薄的晶圓進行拋光清洗；其中，第一拋光液和第三拋光液中S12顆粒的平均粒徑大于第二拋光液中S12顆粒的平均粒徑，第一拋光液中S12顆粒的顆粒濃度大于第二拋光液和第三拋光液中S12顆粒的顆粒濃度。
[0023]本申請?zhí)峁┑募夹g方案中，利用不同拋光液中S12顆粒的平均粒徑及濃度的不同，實現(xiàn)了不同拋光階段對拋光速率、晶圓厚度的有效控制。其中，第一拋光液和第三拋光液中S12顆粒的平均粒徑大于第二拋光液中S12顆粒的平均粒徑，第一拋光液中S12顆粒的顆粒濃度大于第二拋光液和第三拋光液中S12顆粒的顆粒濃度。因為發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在第一階段的拋光過程中，晶圓表面為粗糙面，如果硬質(zhì)S12顆粒含量較高、顆粒尺寸比較大的話，才能使得S12顆粒對晶圓粗糙表面的機械研磨作用穩(wěn)定、均勻；而在第二階段的減薄過程中，由于晶圓的粗糙面已經(jīng)被去除，所以采用的S12顆粒濃度及尺寸都需要減小以防止在拋光減薄階段對晶圓造成二次拋光缺陷；進入到第三階段的清洗后，不但要對晶圓進行進一步精細拋光，還需要對殘留在