[发明专利]研磨液配制方法、研磨液以及金属钨的CMP方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造技术领域，特别涉及一种研磨液配制方法、研磨液以及金属钨的化学机械抛光方法。

背景技术

化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，CMP)工艺就是在无尘室的大气环境中，利用机械力对晶圆表面作用，在表面薄膜层产生断裂腐蚀的动力，使晶圆表面趋于平坦化，以便进行后续的工艺步骤(如光刻)。而这部分必须籍由研磨液中的化学物质通过反应来增加其蚀刻的效率。CMP制程中最重要的两大组件便是研磨液(slurry)和研磨垫(platen)。

现有技术中，金属钨CMP的研磨液的主要成分是水，其次是以氧化剂，以及硅胶或氧化铝(Al2O3)作为精细研磨颗粒。较为常用的氧化剂为过氧化氢(H2O2)。在CMP过程中，过氧化氢与金属钨发生化学反应生成氧化钨(WO3)。氧化钨的硬度小于金属钨，因而氧化钨就被抛光移除了。

研磨液在CMP工艺中不断被使用和更换而被称为消耗品。在半导体集成电路制造工艺中，通常采用其他供应商提供的成品浓缩研磨液，将成品浓缩研磨液、水以及过氧化氢按照一定比例混合后得到CMP过程中实际使用的研磨液。如果成品浓缩研磨液所占比例过高，由于其价格非常昂贵，会显著地抬高半导体集成电路的生产成本；如果成品浓缩研磨液所占比例过低，又使得CMP过程所需的时间大大增加，降低生产效率，也会提高生产成本。因此半导体集成电路的生产商总会千方百计地寻找一个合适的成品浓缩研磨液与水的配比关系。

例如在金属钨CMP过程中，在研磨垫1和研磨垫2使用的成品浓缩研磨液为W2000。W2000是卡伯特微电子(Cabot Microelectronics)公司出品的一种专用于钨CMP的高纯非金属基研磨液，该研磨液具有超精细的研磨颗粒，可以有效避免对CMP加工器件造成表面缺陷。在现有技术中，将W2000与水按照重量比1∶1混合，并向混合物中添加浓度为31％的过氧化氢水溶液，使得最终过氧化氢的质量浓度达到2.15％。过氧化氢的浓度计算公式为：

ρH2O2=(GH2O2×31%)/(GH2O2+Gs+GH2O)×100%]]>

一种典型的配制研磨液的方式为：将1000克的W2000与1000克的纯净水混合，并向上述混合溶液中加入149.05克浓度为31％的过氧化氢水溶液。根据上述公式计算得到过氧化氢的浓度为(149.05×31％)/(149.05+1000+1000)＝2.15％。

由于成品浓缩研磨液W2000的价格十分昂贵，半导体集成电路的生产商希望能找到更加经济的研磨液配制方法，在CMP加工过程不受影响的前提下，所消耗的W2000更少。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于，提出一种研磨液配制方法，可以在CMP加工过程与现有技术基本一致的情况下，大幅降低W2000的使用量。

本发明实施例提出的一种配制研磨液的方法，将成品研磨液W2000与水按照重量比1∶2至1∶4范围内的任意比例混合，并向混合物中添加浓度为31％的过氧化氢水溶液，使得最终过氧化氢的质量浓度达到2.15％。