[发明专利]一种化学机械研磨方法

说明书

本发明提供一种化学机械研磨方法，所述方法包括以下步骤：提供待研磨晶圆，所述晶圆包括具有开口的层间绝缘层，以及覆盖所述层间绝缘层并填充所述开口的金属钨层；使用第一研磨液对所述晶圆进行第一研磨，以去除所述层间绝缘层上的大部分所述金属钨层；使用第二研磨液对所述晶圆进行第二研磨，以去除所述层间绝缘层上剩余的所述金属钨层，形成钨插塞；清除所述晶圆上的所述第二研磨所残留的研磨液。根据本发明的研磨方法，在正常研磨后，增加清除所述晶圆上的所述第二研磨所残留的研磨液的步骤，在几乎不增加生产成本的条件下，防止了晶圆在现有WCMP研磨过程中存在的钨插塞损伤情况，以此提高产品良率。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体而言涉及一种化学机械研磨方法。

背景技术

随着超大规模集成电路(ULSI，Ultra Large Scale Integration)的飞速发展，集成电路制造工艺变的越来越复杂和精细。为了提高集成度，降低制造成本，元件的特征尺寸(Feature Size)不断变小，芯片单位面积内的元件数量不断增加，平面布线已难以满足元件高密度分布的要求，只能采用多层金属互连技术，以利用芯片的垂直空间，进一步提高器件的集成密度，减小寄生电阻与寄生电容引起的信号延迟。其中金属钨(W)由于良好的导电性、台阶覆盖、间隙填充和抗电迁移等特性，常被用来做接触插塞或连接插塞，进行电气连接。

形成钨插塞(W-Plug)的工艺步骤一般如下：首先，通过光刻和刻蚀工艺在层间绝缘层中形成接触孔或沟槽，该接触孔和沟槽的底部露出电极或下层的金属导线；接着，在所述接触孔和沟槽的底部和侧壁、层间绝缘层表面沉积扩散阻挡层；然后，在所述扩散阻挡层上沉积金属钨层，沉积的金属钨层至少填满所述接触孔或沟槽；再接着，通过化学机械研磨(CMP，Chemical Mechanical Polishing)去除沉积在层间绝缘层表面的金属钨层和扩散阻挡层，仅保留所述接触孔或沟槽中的金属钨层和扩散阻挡层，形成接触插塞或连接插塞。达到全局平面化才能继续在上面布线，否则会导致导线断裂，造成严重的后果。

现有技术中的一种抛光金属钨的方法为：在第一研磨台上使用金属钨研磨液研磨，用去离子水清洗；在第二研磨台上使用金属钨研磨液研磨，用去离子水清洗；在第三研磨台上使用氧化物研磨液研磨，用去离子水清洗，如图1所示。在WCMP(钨的化学机械研磨)的现有工艺中，一种常见的缺陷是钨插塞在化学机械研磨中损伤严重，在后续工艺中，扩散能力较强的铜金属能够经由插塞孔底部挤出而扩散至插塞孔内，造成钨插塞阻值升高。对晶圆的互连结构进行晶圆允收测试(WAT，Wafer Acceptable Test)时，经常发现，钨插塞的阻值偏高，超过了规格所允许的上限，从而影响了互连结构的导电性能，致使晶圆报废，导致产品成品率和可靠性降低。

因此，有必要提出一种新的化学机械研磨方法，以解决上述技术问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

针对现有技术的不足，本发明提供一种化学机械研磨方法，包括以下步骤：提供待研磨晶圆，所述晶圆包括具有开口的层间绝缘层，以及覆盖所述层间绝缘层并填充所述开口的金属钨层；对所述晶圆进行第一研磨，以去除所述层间绝缘层上的大部分所述金属钨层；对所述晶圆进行第二研磨，以去除所述层间绝缘层上剩余的所述金属钨层，形成钨插塞；清除所述晶圆上的所述第二研磨所残留的研磨液。

进一步，所述第一研磨和所述第二研磨分别在第一研磨台和第二研磨台上进行。

进一步，所述清除所述晶圆上的所述第二研磨所残留的研磨液的方法包括在水磨液中停留或使用水磨液对所述晶圆进行研磨。

进一步，所述水磨液的研磨和所述第二研磨在同一研磨台上进行。