化学机械抛光方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种化学机械抛光方法。
【背景技术】
[0002] 在半导体工艺过程中，化学机械抛光技术是机械研磨和化学腐蚀的组合技术，通 过研磨液（浆料）的研磨作用和化学腐蚀作用在晶片的表面形成光洁平坦的表面。化学机 械抛光技术现已成为对半导体器件进行全局平整化的主流技术之一。
[0003] 参考图la至图lc所示，现有技术的化学机械抛光方法包括如下过程：
[0004] 参考图la所示，提供半导体衬底100,所述半导体衬底100上形成有器件结构200 以及覆盖所述半导体衬底100和器件结构200的介质层400,所述介质层400中形成有至少 一个暴露所述器件结构200的第一通孔510,所述介质层400上形成有铜金属层600,所述 铜金属层600填满所述第一通孔510并覆盖于所述介质层400上。所述器件结构200例如 为Μ頂结构，由于Μ頂结构200的存在，使得在后续制备的器件的表面高低不均匀。
[0005] 参考图lb所示，研磨所述铜金属层600,露出所述ΜΙΜ结构200上方的所述介质 层。通过研磨可以去除沉积在器件表面多余的金属铜形成金属层600'。
[0006] 参考图lc所示，研磨露出的所述介质层400,形成介质层400'，此研磨的目的是降 低器件表面由于所述MIM结构200带来的高度差。然而，虽然可以研磨去除器件表面的部分 铜金属层以及部分介质层，使得器件表面趋于平坦化。但是，当器件表面存在高密度的图案 使得器件表面会存在高低不均匀时，现有技术的化学机械抛光方法会使得器件表面形成铜 的残留物700,例如，金属铜在研磨过程中，会与研磨液反应产生铜的残留物如碱式碳酸铜， 该铜的残留物700沉积在半导体器件表面，由于表面的高低不均碱式碳酸铜等铜的残留物 700更容易沉积在表面的低洼处，该铜的残留物会阻碍研磨液进入到表面阻碍研磨的顺利 进行。
[0007] 在现有技术中，为了去除所述铜的残留物700,往往增加研磨时间，然而，这样会使 得介质层400'和铜金属层600'变薄，金属层600'的表面容易被损伤；此外，所述铜的残留 物700阻挡在研磨液与铜金属层600'之间，影响研磨液与铜金属层600'进行反应，从而使 得研磨速率受到影响。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于，提供一种化学机械抛光方法，去除研磨过程中形成的铜的残 留物，使得研磨液进入半导体器件表面，保证研磨过程的顺利进行。
[0009] 为解决上述技术问题，本发明提供一种化学机械抛光方法，包括：
[0010] 提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有器件结构以及覆盖部分所述半导体衬 底和所述器件结构的介质层，所述介质层中形成至少一第一通孔，所述第一通孔露出所述 器件结构，所述介质层上形成有铜金属层，所述铜金属层填满所述第一通孔并覆盖所述介 质层；
[0011] 研磨所述铜金属层，直至露出所述器件结构上方的所述介质层；
[0012] 研磨露出的所述介质层，所述铜金属层的表面具有铜的残留物；
[0013] 采用能与所述铜的残留物反应的溶液清洗所述半导体衬底，以去除所述铜的残留 物；
[0014] 研磨所述铜金属层，以去除所述第一通孔以外的所述铜金属层；以及
[0015] 研磨所述介质层至预定厚度。
[0016] 可选的，所述能与所述铜的残留物反应的溶液为一酸溶液。
[0017] 可选的，所述酸溶液包括有柠檬酸。
[0018] 可选的，所述酸溶液还包括有氨水。
[0019] 可选的，所述酸溶液中，所述柠檬酸的体积比为30% -40%，氨水的体积比为 5% _10%〇
[0020] 可选的，所述半导体衬底中包括有若干铜金属区域，部分所述铜金属区域与所述 器件结构电连接，另一部分所述铜金属区域与所述器件结构电绝缘。
[0021] 可选的，所述介质层中还形成有第二通孔，所述第二通孔露出另一部分所述铜金 属区域，所述铜金属层还填满所述第二通孔。
[0022] 可选的，所述器件结构为Μ頂结构，所述Μ頂结构包括依次层叠于所述半导体衬底 上的一第一金属层、一绝缘层和一第二金属层。
[0023] 可选的，所述第一金属层为铝金属层，所述铝金属层的厚度为2000Α-2500Α,
[0024] 可选的，所述绝缘层为氧化硅或氮化硅，所述绝缘层的厚度为250Α-800Α。
[0025] 可选的，所述第二金属层为氮化钛层，所述氮化钛层的厚度为500Α-800Α。
[0026] 可选的，所述介质层为掺碳氧化硅层。
[0027] 可选的，所述半导体衬底和所述介质层之间还形成有一刻蚀停止层，所述刻蚀停 止层覆盖所述器件结构和所述半导体衬底，所述介质层覆盖所述刻蚀停止层。
[0028] 与现有技术相比，本发明提供的化学机械抛光方法具有以下优点：
[0029] 本发明提供的化学机械抛光方法中，先研磨铜金属层直至露出介质层，再研磨介 质层，之后采用一酸溶液清洗经过研磨之后的所述铜金属层和所述介质层，所述酸溶液可 以与残留物反应，因而将铜的残留物去除，最后，再分别对所述铜金属层和所述介质层进行 研磨，此时，所述铜的残留物已被去除，保证研磨过程的顺利进行，去除所述表面的铜金属 层并使得所述介质层至预定厚度，而不必过多的减薄所述介质层的厚度。
【附图说明】
[0030] 图la至图lc为现有技术化学机械抛光方法各步骤对应的器件结构示意图；
[0031] 图2为本发明中化学机械抛光方法的流程图；
[0032] 图3a至图3g为本发明一实施例中化学机械抛光方法各步骤对应的器件剖面结构 不意图；
[0033] 图4为研磨速率与研磨时间的关系曲线。
【具体实施方式】
[0034] 下面将结合示意图对本发明的化学机械抛光方法进行更详细的描述，其中表示了 本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现 本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不 作为对本发明的限制。
[0035] 为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能 和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开 发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的 限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费 时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
[0036] 在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要 求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非 精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0037] 本发明的核心思想在于，提供的化学机械抛光方法中，采用酸溶液处理研磨之后 所述铜金属层和所述介质层，所述酸溶液可以与残留物反应，因而将残留物去除，最后再分 别对所述铜金属层和所述介质层进行研磨，去除所述表面的铜金属层并使得所述介质层至 预定厚度。
[0038] 图2所示为本发明提供的化学机械抛光方法的流程图，下面结合图2以及图3a至 图3g对本发明的化学机械抛光方法进行具体说明。
[0039] 首先，执行步骤S1，参考图3a所示，提供半导体衬底100,所述半导体衬底100上 形成有器件结构200,所述器件结构200覆盖部分所述半导体衬底100,所述半导体衬底100 上还形成有一介质层400,所述介质层400中形成至少一第一通孔510,所述第一通孔露出 所述器件结构200,较佳的，所述介质层400为掺碳氧化硅层，所述介质层400上形成有铜金 属层600,所述铜金属层600填满所述第一通孔500并覆盖所述介质层400。
[0040] 本实施例中，所述器件结构200为Μ頂结构，所述Μ頂结构200包括依次层叠于半 导体衬底1〇〇的一第一金属层210、一绝缘层220和一第二金属层230。所述第一金属层210 为铝金属层，所述铝金属层的厚度为2000^-2500^^所述绝缘层220为氧化硅或氮化硅， 所述绝缘层的厚度为250Α-800Α。所述第二金属层230为氮化钛层，所述氮化钛层的厚度 为500人-800Α。当然，在本发明中，所述器件结构200不限于ΜΙΜ结构，只要使得半导体衬 底形成高低不平的形貌，最终使得制备的半导体器件形成高低不均匀的，亦在本发明的思 想范围之内。由于器件结构200的存在，使得在后续制备的半导体器件的表面高低不均匀， 所述器件结构200上方的半导体器件的表面高于其它部分的半导体器件的表面，从而使得 浆料颗粒、有机物、金属离子等污染物容易残留在器件表面的低洼处。
[0041] 其中，所述半导体衬底100和所