专利名称：化学机械研磨方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种化学机械研磨方法。
背景技术：
目前，随着电子设备的广泛应用，半导体的制造工艺得到了飞速的发展，在半导体 的制造流程中，涉及化学机械研磨(CMP)工艺。CMP的主要原理是利用研磨液的化学作用 和机械作用使晶圆表面达到平坦化，下面以对金属铜的研磨为例来对研磨液的化学作用和 机械作用进行说明。研磨液的化学作用体现在研磨液的成分包括氧化剂、络合剂和抑制剂， 在氧化剂的作用下，金属铜被氧化为铜的氧化物例如氧化铜，然后铜的氧化物与络合剂发 生化学反应生成可溶解的物质，而抑制剂是一种有机物质，可在金属铜的表面生成有机膜， 在一定程度上避免金属铜被过度氧化。研磨液的机械作用体现在研磨液的成分包括研磨粒 子，研磨粒子是一种固体颗粒，随着研磨粒子在金属铜表面发生摩擦，可将不需要的金属铜 去除。在金属铜的CMP工艺中，首先要进行研磨液的配制，具体的配制方法为首先从 厂家购买原液，原液的主要成分为研磨粒子、络合剂和抑制剂，然后使用去离子水(DIW)对 原液进行稀释，在现有技术中，当对金属铜进行研磨时，将原液的稀释比例控制在0 1至 9 1之间，也就是说，DIW与原液的质量之比在0 1至9 1之间，其次，向稀释后的原 液中加入浓度为0.96%至1.04%的双氧水(H202)作为氧化剂，这样，就完成了研磨液的配 制，最后，采用所配制的研磨液对金属铜进行研磨。然而，在现有技术中，一方面，由于原液的稀释比例过小而导致研磨粒子在研磨液 中的浓度过大，另一方面，如果向原液中加入的H202的浓度过大，就会使金属铜发生钝化， 从而在金属铜的表面生成钝化膜，由于钝化膜会阻碍金属铜与h202发生氧化反应，则操作 人员只能通过增长研磨时间或增大研磨粒子与金属铜之间的研磨力来去除金属铜，基于这 两方面的原因，都会使研磨液的机械作用显著提高，从而使金属铜的表面出现划痕。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种化学机械研磨方法，以避免金属铜的表面 出现划痕。为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的一种化学机械研磨方法，该方法包括向原液中加入浓度为0. 5%至0. 9%的双氧 水H202 ；采用加入H2O2后的原液对金属铜进行研磨。该方法进一步包括向原液中加入浓度为0. 5%至0. 9%的H202之前，采用去离子 水DIW对原液进行稀释，且原液的稀释比例为16 1至20 1。由上述的技术方案可见，向原液中加入浓度为0. 5%至0. 9%的H202，采用加入H202 后的原液对金属铜进行研磨，这样，减小了 H202的浓度，避免金属铜发生钝化，使金属铜较 易与h202发生氧化反应，从而可降低研磨液的机械作用，避免金属铜的表面出现划痕。
图1为本发明所提供的一种化学机械研磨方法的实施例的流程图。图2为当原液的稀释比例为16 1至20 1时金属铜的移除率与H202浓度的关 系示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例， 对本发明进一步详细说明。本发明的核心思想为一方面，增大原液的稀释比例，减小研磨粒子在研磨液中的 浓度，另一方面，减小H2o2的浓度，避免金属铜发生钝化，使金属铜较易与H202发生氧化反 应，从而可降低研磨液的机械作用，避免金属铜的表面出现划痕。图1为本发明所提供的一种化学机械研磨方法的实施例的流程图。如图1所示， 该方法包括以下步骤步骤101，采用DIW对原液进行稀释，且原液的稀释比例为16 1至20 1。在本步骤中，对原液进行稀释的目的是降低研磨粒子在研磨液中的浓度，但是也 不可任意增大稀释比例，因为原液中还包括络合剂和抑制剂，如果稀释比例过大，络合剂的 化学作用就会变得很微弱甚至丧失，影响后续流程中对铜的氧化物的溶解，同理，抑制剂的 化学作用也会变得很微弱甚至丧失，在后续流程中无法避免金属铜被过度氧化，根据实验 可知，当原液的稀释比例为16 1至20 1时，在降低研磨粒子在研磨液中浓度的同时， 原液中络合剂的浓度不影响后续流程中对铜的氧化物的溶解，原液中抑制剂的浓度在后续 流程中可避免金属铜被过度氧化。步骤102，向稀释后的原液中加入浓度为0. 5%至0. 9%的H202。需要说明的是，通过实验可知，如果向原液中所加入的H202的浓度过大，金属铜就 会发生钝化，从而在金属铜的表面生成阻碍金属铜与h202发生氧化反应的钝化膜，当原液 的稀释比例为16 1至20 1时，如果所加入的H202的浓度超过1%，金属铜的钝化现象 就很显著，而且随着H202浓度的增大而愈加显著，因此，为了避免钝化现象的产生，当原液 的稀释比例为16 1至20 1时，所加入的H202的浓度应小于1%。然而，又不可任意降低向原液中所加入的H202的浓度，否则由于研磨液中的H202浓 度过低会使H202的氧化作用变得很微弱，从而降低了对金属铜的移除率，图2为当原液的稀 释比例为16 1至20 1时金属铜的移除率与H202浓度的关系示意图，横坐标为H202浓 度，纵坐标为金属铜的移除率。纵坐标的单位为埃/分钟(A/min)。根据图2所示的关系， 可知当向稀释比例为16 1至20 1的原液中加入0.5%至0.9%的H202时，可满足较 高的金属铜的移除率。步骤103，采用加入H202后的原液对金属铜进行研磨。当步骤101和步骤102结束后，则完成了对研磨液的配制，在本步骤中，采用所配 制的研磨液对金属铜进行研磨。至此，本流程结束。可见，基于上述化学机械研磨方法，向原液中加入浓度为0. 5%至0. 9%的H202，采用加入H202后的原液对金属铜进行研磨，这样就减小了 H202的浓度，避免金属铜发生钝化， 使金属铜较易与H202发生氧化反应，从而可降低研磨液的机械作用，避免金属铜的表面出 现划痕。 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在 本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。
权利要求
一种化学机械研磨方法，其特征在于，该方法包括向原液中加入浓度为0.5％至0.9％的双氧水H2O2；采用加入H2O2后的原液对金属铜进行研磨。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括向原液中加入浓度为 0.5%至0.9%的H202之前，采用去离子水DIW对原液进行稀释，且原液的稀释比例为16 1 至 20 1。
全文摘要
一种化学机械研磨方法，该方法包括向原液中加入浓度为0.5％至0.9％的双氧水H2O2；采用加入H2O2后的原液对金属铜进行研磨。采用该方法可避免金属铜的表面出现划痕。
文档编号C09G1/02GK101987428SQ20091005583
公开日2011年3月23日 申请日期2009年8月3日 优先权日2009年8月3日
发明者杨涛 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司