[发明专利]一种化学机械抛光方法

说明书

本发明涉及一种化学机械抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A：在第一抛光盘上抛光金属铜；步骤B：在第二抛光盘上再次抛光剩余的铜，并停在钽阻挡层上，实现平坦化；步骤C：在第三抛光盘上抛光阻挡层和介电层，并停在氮化硅层上。其中，步骤A和步骤B中使用铜抛光液，步骤C中使用阻挡层抛光液。且，所述阻挡层抛光液中包含研磨颗粒、氨基硅烷试剂和水。本发明使用高选择比的阻挡层抛光液，能很好的停止在氮化硅层上，很好的控制芯片表面形貌，抑制金属腐蚀和表面缺陷；在CMP过程中可以严格控制基材表面污染物，且杜绝金属腐蚀，具有好的表面形貌和抛光均一性。

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺领域，尤其涉及一种半导体器件的化学机械抛光方法。

背景技术

随着集成电路的发展，一方面，在传统的IC行业中，为了提高集成度，降低能耗，缩短延迟时间，线宽越来越窄。另一方面，由于物理局限性，线宽不能无限缩小，半导体行业不再单纯地依赖在单一芯片上集成更多的器件来提高性能，而转向于多芯片封装。晶圆的三维集成是在保持现有技术节点的同时提高芯片性能的解决方案，这种技术将两个或者多个功能相同或者不同的芯片通过键合集成在一起，这种集成在保持芯片体积的同时提高了芯片的性能；同时缩短了功能芯片之间的金属互连，使得发热、功耗、延迟大幅度减少；并大幅度提高了功能模块之间的带宽，从而在保持现有技术节点的同时提高了芯片的性能。

化学机械抛光需要将多余的铜、阻挡层和介电层去除并停在停止层氮化硅上。为了快速去除这些铜和阻挡层，通常需要具有很高的铜、阻挡层和介电层的去除速率，同时氮化硅的去除速率要低，以便能很好地停在停止层上。而且在CMP过程中不仅要严格控制表面污染物以及杜绝金属腐蚀，还要具有好的表面形貌和抛光均一性才能保证更加可靠的电性能。传统的阻挡层抛光液具有较高的氮化硅的去除速率，抛光后不能很好的停在氮化硅层上，造成芯片表面不均匀。

发明内容

为了解决这个问题，本发明采用以下抛光方法：在第一和第二抛光盘上去除铜覆盖层，第三个抛光盘上去除阻挡层和介电层并停在氮化硅上。其中，第一和第二抛光盘上使用的是铜抛光液，第三抛光盘上使用高选择比的阻挡层抛光液，能很好的停止在氮化硅层上，很好的控制芯片表面形貌，抑制金属腐蚀和表面缺陷。

具体地，本发明提供一种化学机械抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A：在第一抛光盘上抛光金属铜，

步骤B：在第二抛光盘上再次抛光剩余的铜，并停在钽阻挡层上，实现平坦化；

步骤C：在第三抛光盘上抛光阻挡层和介电层，并停在氮化硅层上。

其中，步骤A和步骤B中使用的是铜抛光液，步骤C中使用的是阻挡抛光液。

其中，步骤A和/或B中所使用的铜抛光液，要求抛光后芯片的碟形凹陷小于500埃

其中，步骤C中所使用的阻挡层抛光液，具有高的二氧化硅/氮化硅去除速率选择比，即具有高的二氧化硅抛光速率和低的氮化硅抛光速率。

其中，所述阻挡层抛光液包含研磨颗粒，氨基硅烷试剂和水。

其中，所述研磨颗粒优选为二氧化硅溶胶，研磨颗粒的质量百分比浓度为1-20％。

其中，所述氨基硅烷试剂选自氨乙基甲基二乙氧基硅烷、氨乙基甲基二甲氧基硅烷、氨乙基二甲基甲氧基硅烷、氨丙基甲基二乙氧基硅烷、氨丙基甲基二甲氧基硅烷、氨丙基二甲基甲氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。氨基硅烷类化合物的质量百分比浓度为0.01～0.2％。

其中，所述阻挡层抛光液还包含缓蚀剂、络合剂、氧化剂，以及消泡剂和杀菌剂等的助剂。

其中，所述阻挡层抛光液还包含硝酸、氢氧化钾、氨水等常用的pH调节剂，所述阻挡层抛光液的pH值为4-6。