專利名稱：改善研磨顆粒殘留的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的清洗方法，尤其涉及改善研磨顆粒殘留的方法。
背景技術(shù)：
目前半導(dǎo)體集成電路的技術(shù)發(fā)展趨勢，是往較小的線寬方向進(jìn)行，因此對工藝裝 置潔凈度的要求愈趨嚴(yán)格。在半導(dǎo)體的設(shè)備里，如薄膜沉積、干蝕刻、離子植入及微影等主 要工藝設(shè)備皆需要在一個維持適當(dāng)潔凈度的環(huán)境下操作。而且，集成電路制作流程非常的 復(fù)雜，需經(jīng)過數(shù)十甚至數(shù)百個不同的步驟才能完成，因此晶圓在所經(jīng)過的每一制造步驟都 有被雜質(zhì)例如是金屬或微粒子污染的可能，所以避免這些污染的產(chǎn)生是很重要的。
現(xiàn)有在研磨形成鎢插塞的過程中，研磨液在研磨時會產(chǎn)生三氧化二鋁(A1203)的 研磨顆粒，由于A1203很容易與鎢吸附，會在鎢插塞表面殘留A1203顆粒10 (如圖1所示)， 造成后續(xù)形成的鎢插塞電性能降低。尤其是在鎢插塞密集的晶圓，鎢對八1203的吸附率非常 集中。另外，在研磨工藝線上通常一個批次需要研磨20片以上的晶圓，在研磨至一定數(shù)量 的低密度導(dǎo)電插塞的晶圓時，由于鎢插塞數(shù)量少，A1A殘留物更容易附著于研磨刷上，這些 殘留物累積到一定量后，達(dá)到研磨刷難以負(fù)荷的程度，不但降低化學(xué)機(jī)械研磨刷的清潔能 力，當(dāng)后續(xù)研磨鎢導(dǎo)電插塞密度高的晶圓時，會導(dǎo)致這些晶圓表面膜層狀況惡化，鎢表面會 吸附研磨刷上的八1203殘留物，進(jìn)而引起晶圓良率下降。同時，現(xiàn)有技術(shù)在研磨后通常采用 去離子水清洗研磨刷和晶圓表面的膜層，去離子水不能與A1203發(fā)生反應(yīng)，因此無法將其去 除，鎢插塞的電性能低，半導(dǎo)體器件性能及良率下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種改善研磨顆粒殘留的方法，防止半導(dǎo)體器件性能及 良率下降。 本發(fā)明提供一種改善研磨顆粒殘留的方法，包括研磨接觸孔密度低的第一晶圓
至形成鎢插塞，......研磨接觸孔密度低的第n-l晶圓至形成鎢插塞；研磨帶有金屬鎢層
的控片；研磨接觸孔密度高的第n晶圓至形成鎢插塞，......研磨接觸孔密度高的第m-l
晶圓至形成鎢插塞；以此類推直至整批的晶圓全部研磨完成；在晶圓表面用化學(xué)試劑浸 泡，進(jìn)行研磨清洗。 可選的，研磨晶圓的速率為4500埃/分 5000埃/分，時間為30秒 50秒。
可選的，研磨帶有金屬鎢層的控片的速率為4500埃/分 5000埃/分，時間為8
秒 12秒。 可選的，所述化學(xué)試劑為氨水和水，比例為1 : 3。
可選的，清洗晶圓的時間為25秒 40秒。 可選的，在清洗完晶圓后還包括對整批晶圓進(jìn)行逐片甩干。所述單片晶圓甩干時 間為50秒 60秒。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點在對工藝線上的成批晶圓研磨時，在研磨
3了幾片接觸孔密度低的晶圓后，在對接觸孔密度高的晶圓進(jìn)行研磨之前，先用研磨刷去研 磨帶有金屬鎢層的控片，使研磨刷上粘附的研磨液中的八1203顆粒吸附至控片的金屬鎢層 上，去除研磨刷上的A1203顆粒，使后續(xù)接觸孔密度高的晶圓在研磨后，不會在其鎢插塞上 吸附過多八1203顆粒，提高鎢插塞的電性能。同時使整批晶圓的鎢插塞電性能接近一致。
研磨后，將晶圓放于化學(xué)清洗槽內(nèi)進(jìn)行清洗，使化學(xué)溶液與研磨顆粒進(jìn)行反應(yīng)，以 進(jìn)一步去除鎢插塞上的A1203顆粒，促進(jìn)半導(dǎo)體器件電性能的提高以及晶圓良率的提高。


圖1是現(xiàn)有研磨工藝中鎢插塞表面殘留A1203顆粒的示意圖；
圖2是本發(fā)明改善研磨顆粒殘留的具體實施例流程圖； 圖3是本發(fā)明化學(xué)試劑ra值發(fā)生變化時A1203、 Si02與W的電勢變化示意圖；
圖4是本發(fā)明化學(xué)試劑HI值發(fā)生變化時A1203、 Si02與研磨刷(PVA)上的電勢變 化示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明在對工藝線上的成批晶圓研磨時，在研磨了幾片接觸孔密度低的晶圓后， 在對接觸孔密度高的晶圓進(jìn)行研磨之前，先用研磨刷去研磨帶有金屬鎢層的控片，使研磨 刷上粘附的研磨液中的八1203顆粒吸附至控片的金屬鎢層上，去除研磨刷上的八1203顆粒，使 后續(xù)接觸孔密度高的晶圓在研磨后，不會在其鎢插塞上吸附過多八1203顆粒，提高鎢插塞的 電性能。同時使整批晶圓的鎢插塞電性能接近一致。另外，研磨后，將晶圓放于化學(xué)清洗槽 內(nèi)進(jìn)行清洗，使化學(xué)溶液與研磨顆粒進(jìn)行反應(yīng)，以進(jìn)一步去除鎢插塞上的A1203顆粒，促進(jìn) 半導(dǎo)體器件電性能的提高以及晶圓良率的提高。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細(xì)的說明。 圖2是本發(fā)明改善研磨顆粒殘留的具體實施例流程圖。如圖2所示，執(zhí)行步驟S1，
研磨接觸孔密度低的第一晶圓至形成鎢插塞，......研磨接觸孔密度低的第n-l晶圓至形
成鎢插塞； 在第一晶圓的絕緣介質(zhì)層上形成金屬鎢層，并將金屬鎢層填充滿接觸孔中，所述 第一晶圓上的接觸孔密度低；用研磨刷在研磨液中研磨第一晶圓上的金屬鎢層至露出絕緣 介質(zhì)層，形成鎢插塞；然后，用相同的方法研磨后續(xù)的接觸孔密度低的晶圓。
本實施方式中，研磨晶圓的速率為4500埃/分 5000埃/分，時間為30秒 50 秒；其中，一個優(yōu)選的實施例，當(dāng)研磨晶圓的速率為4800埃/分時，研磨時間為40秒。
在研磨至一定數(shù)量的低密度導(dǎo)電插塞的晶圓時，由于這些晶圓上的鎢插塞數(shù)量 少^1203殘留物更容易附著于研磨刷上，這些殘留物會不斷累積。
執(zhí)行步驟S2，研磨帶有金屬鎢層的控片； 研磨帶有金屬鎢層的控片的速率為4500埃/分 5000埃/分，時間為8秒 12秒。 由于研磨液中含有八1203，而八1203容易與金屬鎢吸附，尤其是在鎢插塞密集的晶圓 上，鎢表面吸附的八1203顆粒會更多，對于鎢插塞的電性能影響也就更大。因此，當(dāng)對工藝 線上鎢插塞密度低的晶圓上進(jìn)行研磨后，在對鎢插塞密度高的晶圓進(jìn)行研磨之前，需要在加上一片帶有金屬鎢層的控片，用研磨刷去研磨，使研磨刷上的八1203顆粒與金屬鎢發(fā)生粘 附，用以清除研磨刷上的A1203顆粒。 本實施方式中，研磨帶有金屬鎢層的控片的速率為4500埃/分 5000埃/分，研 磨控片使研磨刷上八1203顆粒清除干凈所需時間為8秒 12秒。其中，一個優(yōu)選實施例，研 磨帶有金屬鎢層的控片的速率為4800埃/分，研磨刷的轉(zhuǎn)速為110轉(zhuǎn)/分，晶圓的轉(zhuǎn)速為 108轉(zhuǎn)/分，研磨控片使研磨刷上A1203顆粒清除干凈所需時間為10秒。 執(zhí)行步驟S3，研磨接觸孔密度高的第n晶圓至形成鎢插塞，......研磨接觸孔密
度高的第m-l晶圓至形成鎢插塞； 將研磨刷上的八1203顆粒清除后，再研磨后續(xù)的接觸孔密度高的晶圓上的金屬鎢 層至露出絕緣介質(zhì)層，形成鎢插塞。由于研磨刷上的八1203顆粒已經(jīng)被清除，在對接觸孔密 度高的晶圓上的金屬鎢進(jìn)行研磨時，不會產(chǎn)生大量的八1203顆粒殘留，使接觸孔密度高的晶 圓和接觸孔密度低的晶圓上的鎢插塞八1203顆粒殘留量接近，進(jìn)行使整批的晶圓的電性能 相差較大。 執(zhí)行步驟S4，以此類推直至整批的晶圓全部研磨完成； 采用步驟S1 S3的方法，將整批晶圓全部研磨完后，使整批晶圓上的鎢插塞表面 的A1203顆粒數(shù)相差不多，且每片晶圓上的A1203顆粒的量不會導(dǎo)致鎢插塞電性能下降太多。
執(zhí)行步驟S5，在晶圓表面用化學(xué)試劑浸泡，進(jìn)行研磨清洗。 具體工藝為將晶圓表面及研磨刷上用化學(xué)試劑進(jìn)行浸泡5秒 7秒，使晶圓表 面與研磨刷完全被化學(xué)試劑浸潤。然后，再用研磨刷研磨去除晶圓的鎢插塞表面的八1203顆 粒。由于化學(xué)試劑能與A1203顆粒發(fā)生反應(yīng)，因此能將鎢插塞上吸附的A1203顆粒進(jìn)一步去 除，進(jìn)而更進(jìn)一步提高半導(dǎo)體器件的電性能及晶圓的良率。 本實施方式中，化學(xué)試劑為氨水和水，比例為1 : 3。清洗單片晶圓的時間為25 秒 40秒，具體可以是30秒。 其中，在清洗完晶圓后還需要對整批晶圓進(jìn)行逐片甩干。所述單片晶圓甩干時間 為50秒 60秒，具體可以是56秒。 如圖3所示，當(dāng)用化學(xué)試劑研磨清洗形成有鎢插塞的晶圓時，研磨顆粒A1203在化
學(xué)試劑的ra值向由弱性向堿性變化時，其電勢由正值向負(fù)值變化，但變化程度不大；而絕 緣介質(zhì)層材料為s叫，其在化學(xué)試劑的ra值向由弱性向堿性變化時，其電勢也由正值向負(fù)
值變化，但是其負(fù)的程度在加大；同時，鎢相對于而絕緣介質(zhì)層材料Si(^，其電勢由正電勢 變?yōu)樨?fù)電勢的程度更大，說明鎢比絕緣介質(zhì)層材料Si02更容易吸附研磨顆粒A1203，也說明 用帶有金屬鎢層的控片去吸附負(fù)載于研磨刷上的研磨顆粒A1203是有效的。
如圖4所示，將晶圓表面及研磨刷(PVA)上用化學(xué)試劑進(jìn)行浸泡5秒 7秒，使晶 圓上的絕緣介質(zhì)層與鎢插塞表面與研磨刷完全被化學(xué)試劑浸潤。在研磨清洗去除研磨顆粒 A1203時，如果晶圓是低密度鎢插塞的晶圓時，即表面有高的Si(^，如果研磨顆粒A1203同時 被研磨刷(PVA)和低鎢插塞密度的晶圓吸附時，研磨刷(PVA)更容吸附到研磨顆粒八1203 ; 同時隨著吸附到的研磨顆粒八1203越來越多，研磨刷自身的負(fù)載也會增加，這時候如果高密 度鎢插塞的晶圓被研磨刷(PVA)清洗時，鎢插塞表面容易從研磨刷(PVA)上吸附超載的研 磨顆粒A1203，導(dǎo)致其表面研磨顆粒多的問題。 雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng) 當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種改善研磨顆粒殘留的方法，其特征在于，包括研磨接觸孔密度低的第一晶圓至形成鎢插塞，......研磨接觸孔密度低的第n-1晶圓至形成鎢插塞；研磨帶有金屬鎢層的控片；研磨接觸孔密度高的第n晶圓至形成鎢插塞，......研磨接觸孔密度高的第m-1晶圓至形成鎢插塞；以此類推直至整批的晶圓全部研磨完成；在晶圓表面用化學(xué)試劑浸泡，進(jìn)行研磨清洗。
2. 如權(quán)利要求1所述改善研磨顆粒殘留的方法，其特征在于，研磨晶圓的速率為4500 埃/分 5000埃/分，時間為30秒 50秒。
3. 如權(quán)利要求1所述改善研磨顆粒殘留的方法，其特征在于，研磨帶有金屬鎢層的控 片的速率為4500埃/分 5000埃/分，時間為8秒 12秒。
4. 如權(quán)利要求1所述改善研磨顆粒殘留的方法，其特征在于，所述化學(xué)試劑為氨水和 水，比例為1 : 3。
5. 如權(quán)利要求1所述改善研磨顆粒殘留的方法，其特征在于，清洗晶圓的時間為25 秒 40秒。
6. 如權(quán)利要求1所述改善研磨顆粒殘留的方法，其特征在于，在清洗完晶圓后還包括 對整批晶圓進(jìn)行逐片甩干。
7. 如權(quán)利要求6所述改善研磨顆粒殘留的方法，其特征在于，所述單片晶圓甩干時間 為50秒 60秒。
全文摘要
本發(fā)明提出一種改善研磨顆粒殘留的方法，包括研磨接觸孔密度低的第一晶圓至形成鎢插塞，......研磨接觸孔密度低的第n-1晶圓至形成鎢插塞；研磨帶有金屬鎢層的控片；研磨接觸孔密度高的第n晶圓至形成鎢插塞，......研磨接觸孔密度高的第m-1晶圓至形成鎢插塞；以此類推直至整批的晶圓全部研磨完成；在晶圓表面用化學(xué)試劑浸泡，進(jìn)行研磨清洗。本發(fā)明提高了鎢插塞的電性能。
文檔編號H01L21/768GK101752206SQ20081020380
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月1日
發(fā)明者潘繼崗, 王亦磊 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司