專利名稱：化學機械研磨方法
技術領域：
本發明涉及半導體制造領域，特別涉及一種化學機械研磨方法。
背景技術：
目前，隨著電子設備的廣泛應用，半導體的制造工藝得到了飛速的發展，在半導體 的制造流程中，涉及化學機械研磨(CMP)工藝。CMP的主要原理是利用研磨液的化學作用 和機械作用使晶圓表面達到平坦化，下面以對金屬銅的研磨為例來對研磨液的化學作用和 機械作用進行說明。研磨液的化學作用體現在研磨液的成分包括氧化劑、絡合劑和抑制劑， 在氧化劑的作用下，金屬銅被氧化為銅的氧化物例如氧化銅，然后銅的氧化物與絡合劑發 生化學反應生成可溶解的物質，而抑制劑是一種有機物質，可在金屬銅的表面生成有機膜， 在一定程度上避免金屬銅被過度氧化。研磨液的機械作用體現在研磨液的成分包括研磨粒 子，研磨粒子是一種固體顆粒，隨著研磨粒子在金屬銅表面發生摩擦，可將不需要的金屬銅 去除。在金屬銅的CMP工藝中，首先要進行研磨液的配制，具體的配制方法為首先從 廠家購買原液，原液的主要成分為研磨粒子、絡合劑和抑制劑，然后使用去離子水(DIW)對 原液進行稀釋，在現有技術中，當對金屬銅進行研磨時，將原液的稀釋比例控制在0 1至 9 1之間，也就是說，DIW與原液的質量之比在0 1至9 1之間，其次，向稀釋后的原 液中加入濃度為0.96%至1.04%的雙氧水(H202)作為氧化劑，這樣，就完成了研磨液的配 制，最后，采用所配制的研磨液對金屬銅進行研磨。然而，在現有技術中，一方面，由于原液的稀釋比例過小而導致研磨粒子在研磨液 中的濃度過大，另一方面，如果向原液中加入的H202的濃度過大，就會使金屬銅發生鈍化， 從而在金屬銅的表面生成鈍化膜，由于鈍化膜會阻礙金屬銅與h202發生氧化反應，則操作 人員只能通過增長研磨時間或增大研磨粒子與金屬銅之間的研磨力來去除金屬銅，基于這 兩方面的原因，都會使研磨液的機械作用顯著提高，從而使金屬銅的表面出現劃痕。
發明內容
有鑒于此，本發明的目的在于提供一種化學機械研磨方法，以避免金屬銅的表面 出現劃痕。為達到上述目的，本發明的技術方案具體是這樣實現的一種化學機械研磨方法，該方法包括向原液中加入濃度為0. 5%至0. 9%的雙氧 水H202 ；采用加入H2O2后的原液對金屬銅進行研磨。該方法進一步包括向原液中加入濃度為0. 5%至0. 9%的H202之前，采用去離子 水DIW對原液進行稀釋，且原液的稀釋比例為16 1至20 1。由上述的技術方案可見，向原液中加入濃度為0. 5%至0. 9%的H202，采用加入H202 后的原液對金屬銅進行研磨，這樣，減小了 H202的濃度，避免金屬銅發生鈍化，使金屬銅較 易與h202發生氧化反應，從而可降低研磨液的機械作用，避免金屬銅的表面出現劃痕。
圖1為本發明所提供的一種化學機械研磨方法的實施例的流程圖。圖2為當原液的稀釋比例為16 1至20 1時金屬銅的移除率與H202濃度的關 系示意圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案、及優點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例， 對本發明進一步詳細說明。本發明的核心思想為一方面，增大原液的稀釋比例，減小研磨粒子在研磨液中的 濃度，另一方面，減小H2o2的濃度，避免金屬銅發生鈍化，使金屬銅較易與H202發生氧化反 應，從而可降低研磨液的機械作用，避免金屬銅的表面出現劃痕。圖1為本發明所提供的一種化學機械研磨方法的實施例的流程圖。如圖1所示， 該方法包括以下步驟步驟101，采用DIW對原液進行稀釋，且原液的稀釋比例為16 1至20 1。在本步驟中，對原液進行稀釋的目的是降低研磨粒子在研磨液中的濃度，但是也 不可任意增大稀釋比例，因為原液中還包括絡合劑和抑制劑，如果稀釋比例過大，絡合劑的 化學作用就會變得很微弱甚至喪失，影響后續流程中對銅的氧化物的溶解，同理，抑制劑的 化學作用也會變得很微弱甚至喪失，在后續流程中無法避免金屬銅被過度氧化，根據實驗 可知，當原液的稀釋比例為16 1至20 1時，在降低研磨粒子在研磨液中濃度的同時， 原液中絡合劑的濃度不影響后續流程中對銅的氧化物的溶解，原液中抑制劑的濃度在后續 流程中可避免金屬銅被過度氧化。步驟102，向稀釋后的原液中加入濃度為0. 5%至0. 9%的H202。需要說明的是，通過實驗可知，如果向原液中所加入的H202的濃度過大，金屬銅就 會發生鈍化，從而在金屬銅的表面生成阻礙金屬銅與h202發生氧化反應的鈍化膜，當原液 的稀釋比例為16 1至20 1時，如果所加入的H202的濃度超過1%，金屬銅的鈍化現象 就很顯著，而且隨著H202濃度的增大而愈加顯著，因此，為了避免鈍化現象的產生，當原液 的稀釋比例為16 1至20 1時，所加入的H202的濃度應小于1%。然而，又不可任意降低向原液中所加入的H202的濃度，否則由于研磨液中的H202濃 度過低會使H202的氧化作用變得很微弱，從而降低了對金屬銅的移除率，圖2為當原液的稀 釋比例為16 1至20 1時金屬銅的移除率與H202濃度的關系示意圖，橫坐標為H202濃 度，縱坐標為金屬銅的移除率。縱坐標的單位為埃/分鐘(A/min)。根據圖2所示的關系， 可知當向稀釋比例為16 1至20 1的原液中加入0.5%至0.9%的H202時，可滿足較 高的金屬銅的移除率。步驟103，采用加入H202后的原液對金屬銅進行研磨。當步驟101和步驟102結束后，則完成了對研磨液的配制，在本步驟中，采用所配 制的研磨液對金屬銅進行研磨。至此，本流程結束。可見，基于上述化學機械研磨方法，向原液中加入濃度為0. 5%至0. 9%的H202，采用加入H202后的原液對金屬銅進行研磨，這樣就減小了 H202的濃度，避免金屬銅發生鈍化， 使金屬銅較易與H202發生氧化反應，從而可降低研磨液的機械作用，避免金屬銅的表面出 現劃痕。 以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。凡在 本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換以及改進等，均應包含在本發明的保 護范圍之內。
權利要求
一種化學機械研磨方法，其特征在于，該方法包括向原液中加入濃度為0.5％至0.9％的雙氧水H2O2；采用加入H2O2后的原液對金屬銅進行研磨。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，該方法進一步包括向原液中加入濃度為 0.5%至0.9%的H202之前，采用去離子水DIW對原液進行稀釋，且原液的稀釋比例為16 1 至 20 1。
全文摘要
一種化學機械研磨方法，該方法包括向原液中加入濃度為0.5％至0.9％的雙氧水H2O2；采用加入H2O2后的原液對金屬銅進行研磨。采用該方法可避免金屬銅的表面出現劃痕。
文檔編號C09G1/02GK101987428SQ20091005583
公開日2011年3月23日 申請日期2009年8月3日 優先權日2009年8月3日
發明者楊濤 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司