专利名称：化学机械研磨后的晶片清洗方法
技术领域：
本发明涉及集成电路制造领域，特别是涉及一种化学机械研磨后的晶片清洗方法。
背景技术：
随着半导体器件的尺寸日益减小，由于多层互连或填充深度比较大的沉积过程 导致了晶片表面过大的起伏，引起光刻工艺聚焦的困难，使得对线宽的控制能力减弱，降 低了整个晶片上线宽的一致性，因此，业界引入了化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing, CMP)来平坦化晶片表面。化学机械研磨的过程通常包括如下步骤首先，将晶片放置于一研磨头上，并使所 述晶片表面向下与一研磨垫(Pad)接触，然后，通过晶片表面与所述研磨垫之间的相对运 动将所述晶片表面平坦化。所述研磨液一般包含有化学腐蚀剂和研磨颗粒，通过化学腐蚀 剂和所述待研磨表面的化学反应生成较软的容易被去除的材料，通过研磨颗粒的机械作用 将所述较软的材料去除。而晶片经过研磨后，大量的研磨颗粒、金属离子以及有机物极易附 着于晶片表面形成残留物。因此，在化学机械研磨工艺后，必须进行多次表面清洗工艺，以 去除这些残留物。目前，化学机械研磨后的晶片清洗仍以湿式化学清洗法(wet chemical cleaning)为主要形式，一般来说，主要包括如下步骤首先，将完成化学机械研磨的晶片 放入一清洗槽，使用毛刷(brush)进行擦洗，并同时用化学清洗液进行清洗，所述毛刷的转 速为700 800转每分钟，所述化学清洗液一般为柠檬酸溶液，所述柠檬酸溶液的浓度为
至2% ；然后，使用去离子水冲洗所述晶片；最后甩干所述晶片。但是，在实际的清洗过 程结束时，在晶片的表面出现大量的坑状缺陷(Pit defect)，影响了半导体器件的可靠性 及稳定性。业界还采用另外一种晶片清洗方法，即不使用化学清洗液清洗化学机械研磨后的 晶片，而仅使用去离子水冲洗所述晶片，此时，晶片表面不会出现坑状缺陷，但是晶片表面 的残留物未被完全去除，影响了清洗效果。在化学机械研磨后的晶片清洗时，既能确保有效去除晶片表面的残留物，又可避 免晶片表面出现坑状缺陷是本领域技术人员一直希望解决但却没有解决的问题之一。
发明内容
本发明提供一种化学机械研磨后的晶片清洗方法，既可避免晶片表面出现坑状缺 陷，又可确保有效去除晶片表面的残留物，提高了半导体器件的可靠性及稳定性。为解决上述技术问题，本发明提供一种化学机械研磨后的晶片清洗方法，包括提 供一化学机械研磨后的晶片；使用浓度为0. 4%至0. 8%的化学清洗液清洗所述晶片。可选的，所述化学清洗液为柠檬酸溶液，使用所述化学清洗液清洗所述晶片的时 间为10秒至100秒。
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可选的，使用所述化学清洗液清洗所述晶片的同时使用毛刷擦洗所述晶片，所述 毛刷的转速为300 500转每分钟。可选的，使用所述化学清洗液清洗所述晶片之后，还包括使用去离子水冲洗所述 晶片并甩干的步骤。可选的，所述化学机械研磨是铜制程化学机械研磨。与现有技术相比，本发明所提供的化学机械研磨后的晶片清洗方法，采用浓度仅 为0. 4%至0. 8%的化学清洗液清洗晶片，可防止化学清洗液对晶片表面造成过度腐蚀，从 而避免晶片表面出现坑状缺陷，同时，采用该方法又可有效去除化学机械研磨后晶片表面 的残留物，提高了半导体器件的可靠性及稳定性。
图1为本发明一实施例提出的化学机械研磨后的晶片清洗方法的流程图；图2a和图2b分别为采用现有的清洗方法与采用本发明一实施例提出的清洗方法 后的坑状缺陷分布示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式
作 进一步的说明。在集成电路制造领域，铜已经取代铝成为超大规模集成电路(Ultra Large Scale Integrated Circuit,USLI)制造中的主流互联技术。一般来说，铜制程双镶嵌工艺通常包 括如下步骤首先，在具有半导体器件的晶片上沉积一定厚度的绝缘层，然后刻蚀所述绝缘 层形成用于镶嵌工艺的沟槽，接着，通过电镀工艺在所述沟槽内填满金属铜，最后利用化学 机械研磨的方式平坦化晶片表面。目前，业界通常使用浓度为至2%的化学清洗液清洗化学机械研磨后的晶片， 所述化学清洗液虽具有较强的腐蚀性，但不会与铜原子发生化学反应。然而，在形成绝缘层 以及沟槽的过程中，晶片表面累积有大量的电荷，这些电荷使得铜原子氧化为带有正电荷 的铜离子，且由于晶片表面中心位置的金属铜的阻抗比较低，因此，在使用化学清洗液清洗 所述晶片的过程中，所述浓度为至2%的化学清洗液可与带正电荷的铜离子发生较快 的化学或电化学反应，进而在晶片表面形成坑状缺陷(Pit defect)，尤其在晶片的中心位 置坑状缺陷较为密集，影响了半导体器件的可靠性及稳定性。但是，若仅使用去离子水冲洗 化学机械研磨后的晶片，此时晶片表面虽然不会出现坑状缺陷，但晶片表面的残留物也未 被完全去除，影响了清洗效果。本发明的核心思想在于，通过分析化学机械研磨后坑状缺陷的形成原因，对现有 工艺进行最小的改进，可避免晶片表面出现坑状缺陷，并可有效去除化学机械研磨后晶片 表面的残留物，达到较佳的清洗效果，提高半导体器件的可靠性及稳定性。下面将结合附图对本发明的化学机械研磨后的晶片清洗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。
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请参考图1，其为本发明一实施例提出的化学机械研磨后的晶片清洗方法的流程 图，结合该图，该方法包括步骤步骤11，提供一化学机械研磨后的晶片。所述晶片上具有半导体器件，在所述半导 体器件上形成有绝缘层，在所述绝缘层中形成有沟槽，在所述沟槽中沉积有金属铜，可利用 化学机械研磨的方式平坦化所述晶片表面。在所述晶片经过研磨后，大量的研磨颗粒、金属 离子以及有机物极易附着于晶片表面形成残留物。因此，在化学机械研磨工艺后，必须进行 多次表面清洗工艺以去除这些残留物。同时，在形成绝缘层以及沟槽的过程中，晶片表面累 积有大量的电荷，这些电荷使得铜原子氧化为带有正电荷的铜离子。步骤12，使用浓度为0. 4%至0. 8%的化学清洗液清洗所述晶片。在本发明一实施例中，所述化学清洗液为柠檬酸溶液，浓度为0. 4%至0. 8%的柠 檬酸既可以有效的去除晶片表面的研磨颗粒、金属离子以及有机物等残留物，同时，浓度较 低的柠檬酸溶液与铜离子的反应速率也大大的降低了，因此，可避免晶片表面出现坑状缺 陷。其中，使用所述浓度为0. 4%至0. 8%柠檬酸溶液清洗晶片的时间可根据需要达 到的去除效果设定，本领域技术人员可以通过实验获得具体的工艺参数，例如，清洗时间为 10秒至100秒。较佳地，为增加晶片表面微粒的去除程度，在使用所述化学清洗液清洗所述晶片 的同时，在化学机械研磨设备的清洗槽内用软毛刷擦洗所述晶片表面，优选的，所述毛刷的 转速为300 500转每分钟，可有效的去除晶片表面的微粒，并可降低化学清洗液与铜离子 的反应速率。由于本发明采用浓度为0. 4%至0. 8%的化学清洗液清洗所述晶片，因此降低了 化学清洗液与铜离子的反应速率，可避免晶片表面出现坑状缺陷，且可保证完全去除掉晶 片表面的残留物，提高了半导体器件的稳定性和可靠性。本发明一实施例所提出的化学机械研磨后的晶片清洗方法还包括步骤13，使用去离子水冲洗所述晶片。通过所述去离子水冲洗可去除在使用化学 清洗液清洗时残留于晶片表面的酸根离子，以避免所述酸根离子对后续制程的影响。步骤14，甩干所述晶片。较佳的，完成使用去离子水冲洗所述晶片的步骤后，可将所述晶片通过旋转的方 法甩干。请继续参考图2a和图2b，其为采用现有的清洗方法与采用本发明一实施例提出 的清洗方法后的坑状缺陷分布的比较图，其中，图2a为现有的清洗方法完成后的坑状缺陷 的分布图，图2b是采用本发明一实施例提出的清洗方法后的坑状缺陷的分布图。图2a和图2b是通过电子显微镜观察所得，比较图2a和图2b可以明显看出，采用 本发明一实施例所提出的清洗方法的效果是非常突出的，几乎没有坑状缺陷出现。可以得 知，本发明虽然进行较小的改进，但是由于找到了问题发生的根本原因，所以可避免晶片表 面出现坑状缺陷，同时，又可达到较佳的化学机械研磨后残留物的去除效果。综上所述，本发明所提供化学机械研磨后的晶片清洗方法，使用浓度为0.4%至 0.8%的化学清洗液清洗化学机械研磨后的晶片，工艺简单，易于实现，且不增加任何成本， 可有效避免晶片表面出现坑状缺陷，并可达到较佳的化学机械研磨后残留物的去除效果，提高了半导体器件的可靠性及稳定性。 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围 之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
一种化学机械研磨后的晶片清洗方法，包括提供一化学机械研磨后的晶片；使用浓度为0.4％至0.8％的化学清洗液清洗所述晶片。
2.如权利要求1所述的化学机械研磨后的晶片清洗方法，其特征在于，所述化学清洗 液为柠檬酸溶液。
3.如权利要求1所述的化学机械研磨后的晶片清洗方法，其特征在于，使用所述化学 清洗液清洗所述晶片的时间为10秒至100秒。
4.如权利要求1所述的化学机械研磨后的晶片清洗方法，其特征在于，使用所述化学 清洗液清洗所述晶片的同时使用毛刷擦洗所述晶片。
5.如权利要求4所述的化学机械研磨后的晶片清洗方法，其特征在于，所述毛刷的转 速为300转每分钟至500转每分钟。
6.如权利要求1所述的化学机械研磨后的晶片清洗方法，其特征在于，使用所述化学 清洗液清洗所述晶片之后，还包括使用去离子水冲洗所述晶片并甩干的步骤。
7.如权利要求1所述的化学机械研磨后的晶片清洗方法，其特征在于，所述化学机械 研磨是铜制程化学机械研磨。
全文摘要
本发明揭露了一种化学机械研磨后的晶片清洗方法，包括提供一化学机械研磨后的晶片；使用化学清洗液清洗所述晶片；其中所述化学清洗液的浓度为0.4％至0.8％。本发明可有效避免晶片表面出现坑状缺陷，并可达到较佳的化学机械研磨后残留物的去除效果，提高了半导体器件的可靠性及稳定性。
文档编号B08B1/04GK101905221SQ200910052540
公开日2010年12月8日 申请日期2009年6月4日 优先权日2009年6月4日
发明者黄孝鹏 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司