专利名称：化学机械抛光方法以及与其相关的洗涤/冲洗方法
技术领域：
本发明涉及在半导体晶片中产生多个半导体器件的工艺中抛光半导体晶片表面从而对其进行平面化的化学机械抛光(CMP)方法，以及从半导体晶片的抛光表面上去掉残留物质的洗涤/冲洗方法。
背景技术：
在产生多个半导体晶片的典型工艺中，例如，制备硅晶片，并且通过在硅晶片中形成栅格状精细沟槽(即，划线)将硅晶片的表面分割为多个半导体芯片区。然后，通过各种已知的方法处理硅晶片，从而产生各个半导体芯片区作为半导体器件。随后，使用化学气相淀积(CVD)工艺、溅射工艺、光刻工艺、蚀刻工艺等在硅晶片的表面形成多层布线布局。
通常，多层布线布局包括在硅晶片的表面上形成最下层绝缘层和在其上形成的多个金属布线图形、在其上具有多个金属布线图形的最上层绝缘层以及在最下层和最上层绝缘层之间的至少一个绝缘层并具有多个金属布线图形。通过CVD工艺形成最下层和最上层绝缘层的每一个作为二氧化硅层，并且通过CVD工艺形成中间层作为二氧化硅层。通过溅射工艺、光刻工艺和蚀刻工艺形成多个金属布线图形，并且每个金属布线图形通过在最下层和最上层绝缘层以及绝缘中间层中形成的过孔中介分配并连接到相应的半导体器件。
当产生每个半导体芯片作为半导体器件时，半导体晶片的表面是不平坦的。因此，在硅晶片的表面上形成的最下层绝缘层也是不平坦的，并且随着在最下层绝缘层上依次形成二氧化硅层，这种不平坦也被逐渐放大。当在相应的二氧化硅层的不平坦表面上形成多个金属布线图形时，每个金属布线图形容易产生缺陷和故障，导致半导体器件的产量下降。
为了解决该问题，只要形成各个二氧化硅层，就是用化学机械抛光(CMP)方法抛光二氧化硅层的表面，从而将其平面化，并由此能够满意的实现在平面化的表面上形成多个金属布线图形的每一个。
进行CMP方法的化学机械抛光(CMP)设备包括在其上表面上具有抛光织物或垫的可旋转的碟形盘，放置在抛光垫上的可旋转载体头，以及输送水性的研磨浆到抛光垫的研磨浆输送喷嘴。注意，通常，碟形盘的直径是载体头的两倍或更多。载体头具有可以连接到适当的真空源的负压吸盘，并且具有要抛光的二氧化硅层的硅晶片由载体头固定，从而硅晶片的背面被负压吸盘吸住。载体头可以相对于直径是载体头的两倍或更多的碟形盘的抛光垫上下移动。
在抛光操作中，碟形盘沿一个方向旋转，并且载体头带着硅晶片以与碟形盘相同的旋转方向旋转。随着水性研磨浆从研磨浆输送喷嘴滴到抛光垫上，旋转的硅晶片被载体头推向旋转的抛光垫，从而硅晶片的二氧化硅层可以被抛光和平面化。
随着近来半导体器件小型化的进展，在每个金属布线图形中包含的信号传输路径变得彼此更加接近，并由于之间的二氧化硅层作为电介质而在相邻的信号传输路径之间产生寄生电容。当然，寄生电容的产生导致在信号传输路径中的信号传输延迟。总之，半导体器件小型化已经发展到二氧化硅层的介电常数的数值不能被忽略的程度。
因此，在产生半导体器件的工艺中，已经提出由比二氧化硅的介电常数更小的低k材料构成的绝缘层取代二氧化硅绝缘层，从而抑制寄生电容的产生，如在美国专利No.6,423,630中所公开的。
然而，通过常规的CMP方法，难以有效的抛光由低k材料构成的绝缘层，这是由于低k材料的绝缘层，例如SiCOH层、MSQ(甲基倍半硅氧烷)层等，表现出疏水性。即，如上所述，虽然水性研磨浆用在常规CMP方法中，但是由于低k材料绝缘层的疏水性，低k材料绝缘层排斥水性研磨浆，导致低k材料绝缘层的抛光速度显著降低。
在通过CMP方法抛光半导体晶片的低k材料绝缘层之后，半导体晶片经过洗涤工艺和冲洗工艺，从而将水性研磨浆和残余物质一起从抛光后的半导体晶片的绝缘层上去掉。但是，由于低k材料疏水性，从抛光后的半导体晶片的低k材料绝缘层上去掉残余物质是非常困难的，如在下文中详细说明的。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供抛光形成在半导体晶片上的低k材料绝缘层的化学机械抛光方法，可以显著改善低k材料绝缘层的抛光速度。
本发明的另一个目的是提供与从抛光后的半导体晶片的低k材料绝缘层上去掉残余物质的洗涤/冲洗方法相关的化学机械抛光方法，其中从抛光后的半导体晶片的低k材料绝缘层上去掉残余物质可以容易的和有效地进行。
根据本发明的一个方案，提供抛光形成在半导体晶片上的低k材料绝缘层的化学机械抛光方法。化学机械抛光方法包括以下步骤制备由水、研磨剂、使半导体晶片的低k材料绝缘层变为亲水性的第一添加剂以及增加水性研磨浆的酸性的第二添加剂构成的水性研磨浆；输送水性研磨浆到旋转的抛光垫；将半导体晶片的低k材料绝缘层加到并压在旋转的抛光垫上。
低k材料绝缘层可以由SiCOH层或甲基倍半硅氧烷层形成。而且，最好将半导体晶片的低k材料绝缘层压在旋转的抛光垫上的压力在大约3psi和大约5psi之间的范围内。另外，研磨剂成分包括20wt％的硅胶。
第一添加剂包括从氢氧化铝(Al(OH)3)和氢氧化钾(KOH)构成的组中选择的氢氧化物。而且，在水性研磨浆中至多含有2wt％的氢氧化物。
最好，确定在水性研磨浆中含有的第二添加剂的数量，从而水性研磨浆的pH值在大约3和大约6之间的范围内。
化学机械抛光方法与从通过使用上述水性研磨浆的化学机械抛光方法抛光后的半导体晶片的低k材料绝缘层上去掉残余物质的洗涤/冲洗方法相关。即，洗涤/冲洗方法包括以下步骤用水性洗涤剂洗涤被水性研磨浆浸湿的半导体晶片；以及用纯水冲洗洗涤过的半导体晶片，从而容易和有效的从抛光后的半导体晶片的低k材料绝缘层上去掉残余物质。
在根据本发明的化学机械抛光方法中，可以显著地改善低k绝缘层的抛光速度，并且可以容易和有效的从抛光后的半导体晶片的低k材料绝缘层上去掉残余物质。
根据本发明的第二方案，提供从通过使用由水、研磨剂、使半导体晶片的低k材料绝缘层变为亲水性的第一添加剂以及增加水性研磨浆的酸性的第二添加剂进行化学和机械抛光之后的半导体晶片的低k材料绝缘层上去掉残余物质的洗涤/冲洗方法。洗涤/冲洗方法包括用水性洗涤剂洗涤被水性研磨浆浸湿的半导体晶片以及用纯水冲洗洗涤过的半导体晶片的步骤。
在洗涤/冲洗方法中，水性洗涤剂由草酸(C2H2O4)水溶液或稀释的氢氟酸(DHF)水溶液制成。
通过下面参考附图进行的介绍将更加清楚地理解本发明的上述目的和其它目的，其中图1是进行根据本发明的化学机械抛光方法的化学机械抛光设备的示意正视图；图2示出了通过根据本发明的化学机械抛光方法，使用图1所示的化学机械抛光设备进行的化学机械抛光测试得到的抛光速度的条线图；图3示出了通过根据常规化学机械抛光方法，使用图1所示的化学机械抛光设备进行的比较化学机械抛光测试得到的抛光速度的条线图；图4是由图1所示的化学机械抛光设备抛光的硅晶片的晶片洗涤设备的示意正视图；图5是由图4所示的晶片设备洗涤的硅晶片的晶片冲洗设备的示意正视图；图6示出了在每个洗涤和冲洗过的硅晶片上使用众所周知的残余物质检查设备计算的残余物质的数量的条线图；图7A是在其上形成有二氧化硅层的低k材料绝缘层的部分剖面图，示出了以铜布线图形为特征的生产半导体器件的生产工艺的第一典型步骤，已经采用了根据本发明的化学机械抛光方法；图7B是与图7A相同的部分剖面图，示出了生产工艺的第二典型步骤，其中在低k材料绝缘层和二氧化硅层中产生铜布线图形；图7C是与图7B相同的部分剖面图，示出了生产工艺的第三典型步骤，其中抛光二氧化硅层，从而基本上从低k材料绝缘层上被去掉；图7D是与图7C相同的部分剖面图，示出了生产工艺的第四典型步骤，其中在抛光的表面上形成另一个低k材料绝缘层；
图7E是与图7D相同的部分剖面图，示出了生产工艺的第五典型步骤，其中通过使用根据本发明的化学机械抛光方法抛光另一个低k材料绝缘层；以及图8示出了当抛光如图7E所示的低k材料绝缘层的不平坦表面时进行平面化测试的结果的条线图。
优选实施例介绍参考图1，示意性的示出了实现根据本发明的CMP方法的化学机械抛光(CMP)设备。
CMP设备包括具有牢固地附着在其上表面上的抛光织物或垫12的可旋转的碟形盘10，以及从下表面的中心突出的轴14。轴14连接到与适当的驱动传动相联系的电动机(未示出)。CMP设备还包括输送水性研磨浆到抛光垫12的研磨浆输送喷嘴16。
CMP设备还包括具有连接到与适当的驱动传动相联系的电动机(未示出)的轴20的可旋转的载体头18。注意，碟形盘10以及抛光垫12的直径是载体头18的两倍或更多。虽然未示出，载体头18的电动机由机械驱动系统支撑，从而载体头18可以上下移动。而且，载体头18具有形成有连接到适当的真空源(未示出)的穿孔的吸盘22，从而硅晶片SW可以被负压吸盘22牢固的吸住并固定，如图1所示。
硅晶片SW具有形成在前表面上的绝缘层，其中已经产生了多个半导体器件。根据本发明，绝缘层由适当的低k材料构成，例如含有甲基的材料。即，使用化学气相淀积(CVD)工艺，由MSQ(甲基倍半硅氧烷)层、SiCOH层等产生绝缘层。严格地说，硅晶片SW由载体头18固定，从而硅晶片SW的后表面被吸在吸盘22上。
通常，在上述常规CMP方法中，水性研磨浆仅由两种成分构成水和研磨剂成分，并表现出中性或弱碱性。例如，对于研磨剂成分，使用发烟(fumed)二氧化硅微粒。即，给定数量的发烟二氧化硅微粒与水混合并悬浮在水中，从而制备出水性研磨浆。
根据本发明，虽然水性研磨浆也由水和研磨剂成分构成，与常规CMP方法中所用的水性研磨浆类似，但是它还含有使硅晶片SW的低k材料绝缘层变为亲水性的第一添加剂和增加水性研磨浆的酸性的第二添加剂。第一添加剂由适当的氢氧化物构成，例如氢氧化铝(Al(OH)3)、氢氧化钾(KOH)等。而且，第二添加剂由适当的酸性成分构成，例如乙酸(CH3OOH)、盐酸(HCl)等。
在根据本发明的CMP方法中，由于在水性研磨浆中第一添加剂的氢氧基或氢氧化物成分的存在，能够用水性研磨浆浸湿硅晶片SW的低k材料绝缘层，并由此能够对硅晶片SW的低k材料绝缘层进行有效的抛光，而不会出现硅晶片SW的低k材料绝缘层排斥水性研磨浆的情况。
如果水性研磨浆表现为碱性，则硅晶片SW的低k材料绝缘层可能会受到化学分解。但是，由于在水性研磨浆中含有第二添加剂或酸性成分，用在根据本发明的CMP方法中的水性研磨浆表现为酸性，由此能够完全防止低k材料绝缘层的化学分解。
例I根据本发明进行第一CMP测试如下a)制备8英寸硅晶片(SW)，并通过CVD工艺在8英寸硅晶片(SW)上产生并形成厚度大约4000的SiCOH层(k＝2.9)作为低k材料绝缘层。注意，“k”表示SiCOH层的介电常数。
b)根据本发明制备水性研磨浆。即，所制备的水性研磨浆由水、20wt％的研磨剂成分——硅胶、2wt％的第一添加剂——氢氧化铝(Al(OH)3)以及第二添加剂——盐酸(HCl)。注意，确定盐酸(HCl)的数量，从而水性研磨浆表现出的pH值大约为4。而且，注意，通过用第二添加剂氧化SiCOH层的表面，可以进一步改善SiCOH层的表面的亲水性。
c)使用图1所示的CMP设备，在碟形盘10和载体头18以32rpm的相同的低转速下沿相同的旋转方向驱动，8英寸硅晶片(SW)在3psi的低抛光压力下推向抛光垫14，以及水性研磨浆以150ml/min的速度从研磨浆输送喷嘴16滴到抛光垫14上的条件下，抛光8英寸硅晶片(SW)的SiCOH层。
结果，得到大约1100/min的抛光速度，如图2的条线图中的EX1所示。
例II根据本发明在基本上与例I相同的条件下进行第二CMP测试，除了大约4000厚的8英寸硅晶片(SW)的SiCOH层在4psi的低抛光压力下推向抛光垫14。
结果，得到大约1200/min的抛光速度，如图2的条线图中的EX2所示。
例III根据本发明在基本上与例I相同的条件下进行第三CMP测试，除了大约4000厚的8英寸硅晶片(SW)的SiCOH层在5psi的低抛光压力下推向抛光垫14。
结果，得到大约1300/min的抛光速度，如图2的条线图中的EX3所示。
由例I、II和III可见，抛光压力越高，抛光速度越大。但是，不希望抛光压力高于8psi，因为这样会在低k材料绝缘层的抛光表面出现擦痕。
而且，在例I、II和III中，虽然碟形盘10和载体头18的旋转速度在从28到38rpm的低转速范围内变化，但是1100、1200和1300/min的抛光速度基本上没有起伏。
比较例I根据本发明在基本上与例I相同的条件下进行第一比较CMP测试，除了通过CVD工艺在8英寸硅晶片(SW)上产生并形成厚度大约4000的二氧化硅(SiO2)层，并且常规水性研磨浆构成根据本发明的水性研磨浆。注意，如上所述，通常，常规水性研磨浆仅由两种成分构成水和研磨剂成分(发烟二氧化硅)。
结果，得到大约3000/min的抛光速度，如图3的条线图中的CXE1所示。
比较例II在基本上与比较例I相同的条件下进行第二比较CMP测试，除了在通过CVD工艺8英寸硅晶片(SW)上产生并形成大约4000厚的SiCOH层(k＝2.9)作为低k材料绝缘层。
结果，得到大约100/min的抛光速度，如图3的条线图中的CXE2所示。
比较例III在基本上与比较例II相同的条件下进行第三比较CMP测试，除了在大约4000厚的8英寸硅晶片(SW)的SiCOH层(k＝2.9)在8psi的高抛光压力下推向抛光垫14。
结果，得到大约300/min的抛光速度，如图3的条线图中的CXE3所示。
虽然根据本发明的1100、1200和1300/min的抛光速度低于比较例I中的3000/min的抛光速度，但是能够调节1100、1200和1300/min的抛光速度以适合实际使用。另一方面，在比较例II和III中的抛光速度100和300/min太小，不能实际使用。
参考图4，示意性的示出了洗涤抛光后的硅晶片SW的洗涤设备。
洗涤设备包括一对圆柱刷24和26，彼此相对绕其纵向中心轴线反向旋转，如图4中的箭头A和B所示，并且绕成直角穿过纵向中心轴线的垂直中心轴线旋转，如图4中的箭头C所示。
而且，洗涤设备包括一对与刷子24和26相关的洗涤溶液输送喷嘴28和30，从而各自的水性洗涤溶液分别输送到刷子24和26，确保硅晶片SW的前后表面分别被水性洗涤溶液洗涤。在本实施例中，水性洗涤溶液可以由水性草酸(C2H2O4)溶液、水性稀释的氢氟酸(DHF)水溶液等制成。
根据本发明，一旦硅晶片SW被CMP设备(图1)抛光，就输送到洗涤设备中。即，在洗涤操作中，移动被水性研磨浆浸湿的抛光的硅晶片SW穿过旋转的刷子24和26之间的间隙，并用从洗涤溶液输送喷嘴28和30喷出的水性洗涤溶液洗涤。因而，由于水性研磨浆的存在抛光的硅晶片SW的前后表面依然表现出亲水特性，所以这些表面可以用水性洗涤溶液充分地处理，而抛光的硅晶片SW的前后表面不会排斥水性洗涤溶液，从而可以将水性研磨浆和残留的物质一起从硅晶片SW的低k材料绝缘层上去掉。
参考图5，示意性示出了冲洗洗涤过的硅晶片SW的冲洗设备。
冲洗设备包括可旋转的工作台32，工作台32具有从其下表面的中央伸出的轴34，并且轴34连接到与适当的驱动传送相关的电动机(未示出)。可旋转的工作台32具有连接到适当的真空源(未示出)的穿孔，因此，洗涤过的硅晶片SW可以被可旋转的工作台32牢固的吸住并固定，如图5所示。冲洗设备还包括输送纯水到洗涤过的硅晶片SW的冲洗水输送喷嘴36。
在硅晶片SW被图4中所示的洗涤设备洗涤之后，被传送到冲洗设备。在冲洗操作中，纯水从冲洗水输送喷嘴36输送到旋转的硅晶片SW，从而去掉洗涤溶液。
为了确定上述洗涤和冲洗工艺是否正确的进行，根据本发明进行如下的第一和第二洗涤/冲洗测试在第一洗涤/冲洗测试中，制备在其上形成有厚度大约 的SiCOH层的第一8英寸硅晶片(SW)，并使用与在上述例I、II和III中所用相同的水性研磨浆抛光。一旦抛光工艺完成，用如图4所示的洗涤设备洗涤被水性研磨浆浸湿的第一8英寸硅晶片(SW)，然后用图5所示的冲洗设备冲洗。随后，使用在本领域中公知的残留物质检查设备计数在经过第一洗涤和冲洗后的硅晶片(SW)上剩余的残留物质的总数。注意，在该检查中，计数尺寸大于0.2μm的残留物质。计数的残留物质的总数为“26”，如在图6的条线图中的“W/RI”所示。
在第二洗涤/冲洗测试中，制备在其上形成有厚度大约 的SiCOH层的第二8英寸硅晶片(SW)，并用与在第一洗涤/冲洗测试中基本相同的方式处理。然后，使用残留物质检查设备计数在经过第二洗涤和冲洗后的硅晶片(SW)上剩余的残留物质的总数。计数的残留物质的总数为“23”，如在图6的条线图中的“W/RII”所示。
此外，进行第一、第二、第三和第四比较洗涤/冲洗测试。
在第一比较洗涤/冲洗测试中，制备在其上形成有厚度大约 的SiCOH层的第一8英寸硅晶片(SW)，并使用与在上述比较例I中所用相同的常规水性研磨浆抛光。一旦抛光工艺完成，用如图4所示的洗涤设备洗涤被常规水性研磨浆浸湿的第一8英寸硅晶片(SW)，然后用图5所示的冲洗设备冲洗。然后，使用残留物质检查设备计数在经过第一洗涤和冲洗后的硅晶片(SW)上剩余的残留物质的总数。计数的残留物质的总数为“1800”，如在图6的条线图中的“CW/RI”所示。
在第二比较洗涤/冲洗测试中，制备在其上形成有厚度大约 的SiCOH层的第二8英寸硅晶片(SW)，并用与在第一比较洗涤/冲洗测试中基本相同的方式处理。然后，使用残留物质检查设备计数在经过第二洗涤和冲洗后的硅晶片(SW)上剩余的残留物质的总数。计数的残留物质的总数为“1404”，如在图6的条线图中的“CW/RII”所示。
在第三比较洗涤/冲洗测试中，制备在其上形成有厚度大约 的二氧化硅(SiO2)层的第三8英寸硅晶片(SW)，并使用与在上述比较例I中所用相同的常规水性研磨浆抛光。一旦抛光工艺完成，用如图4所示的洗涤设备洗涤被常规水性研磨浆浸湿的第三8英寸硅晶片(SW)，然后用图5所示的冲洗设备冲洗。然后，使用残留物质检查设备计数在经过第三洗涤和冲洗后的硅晶片(SW)上剩余的残留物质的总数。计数的残留物质的总数为“25”，如在图6的条线图中的“CW/RIII”所示。
在第四比较洗涤/冲洗测试中，制备在其上形成有厚度大约 的二氧化硅(SiO2)层的第四8英寸硅晶片(SW)，并用与在第三洗涤/冲洗测试中基本相同的方式处理。然后，使用残留物质检查设备计数在经过第四洗涤和冲洗后的硅晶片(SW)上剩余的残留物质的总数。计数的残留物质的总数为“43”，如在图6的条线图中的“CW/RIV”所示。
注意，通常，当在经过洗涤和冲洗后的8英寸硅晶片(SW)上剩余的残留物质的总数小于“100”时，则认为该硅晶片是可接受的。
根据本发明的CMP方法可以方便地应用到生产特征为铜布线图形方案的半导体器件的工艺中，如下所述。
参考图7A，部分示出了在产生多个半导体器件的硅晶片(未示出)上形成的低k材料绝缘层38，以及在低k材料绝缘层38上形成的二氧化硅层40。然后，在二氧化硅层40上形成光致抗蚀剂层(未示出)，并使用光刻工艺和蚀刻工艺构图，从而在层38和40中形成多个空穴(hollow)图形，用来分配给各半导体器件。随后，从二氧化硅层40上去掉光致抗蚀剂层，并且二氧化硅层40的表面经过溅射工艺，从而用铜填充空穴图形，并且二氧化硅层40被铜层覆盖，如图7B所示。由此，每个空穴图形形成铜布线图形。
如图7B所示，每个铜布线图形包括作为铜区形成的大比例的图形部分42以及集中图形部分44，其中多个铜导电通路46彼此靠近的排列。当通过形成铜布线图形布局的常规CMP方法抛光二氧化硅层40时，大比例的图形部分42和集中图形部分44的抛光速度大于其它图形部分，从而抛光的表面是不平坦的，如图7C所示。
即，如图7C所显示的，每个抛光的部分42和44产生碟形凹陷。大比例图形部分42的面积越大，在大比例图形部分42处产生的碟形凹陷越深。而且，铜导电通路46越接近，在集中图形部分44处产生的碟形凹陷越深。
注意，在上述形成铜布线图形布局的常规CMP方法中使用专门为抛光具有铜布线图形的二氧化硅层而制备的水性研磨浆，并且含有腐蚀铜的腐蚀成分。
然后，如图7D所示，当使用CVD工艺在抛光后的不平坦的表面上形成低k材料绝缘层48时，形成了与抛光的不平坦表面相一致的不平坦表面。使用根据本发明的CMP方法能够有效的平坦化低k材料绝缘层48的不平坦表面，如图7E所示。
发明人在厚度为 的低k材料绝缘层(48)的不平坦表面上进行了平面化测试，其中产生深度大约为 的第一碟形凹陷、深度大约为 的第二碟形凹陷、深度大约为 的第三碟形凹陷、深度大约为 的第四碟形凹陷以及深度大约为 的第五碟形凹陷。
注意，第一、第二和第三碟形凹陷是由上面定义的集中图形部分产生的，而第四和第五碟形凹陷是由上面定义的大比例图形部分产生的。
图8的条线图显示出结果。由条线图可以看到，当低k材料绝缘层(48)还没有抛光时，低k材料绝缘层(48)的不平坦性表现出最大的波动，由第五碟形凹陷的深度 表示。但是，当低k材料绝缘层(48)抛光到 时，最大波动减小到大约 而且，当低k材料绝缘层(48)抛光到 时，最大波动减小到大约 此外，当低k材料绝缘层(48)抛光到 时，最大波动减小到大约 在本领域中，通常，当抛光表面的最大波动小于 时，就认为是平坦的表面。
在上述实施例中，虽然用在根据本发明的CMP方法中的水性研磨浆含有硅胶作为研磨剂成分，但是可以用发烟二氧化硅代替硅胶。
而且，虽然含有氢氧化铝(Al(OH)3)的水性研磨浆使硅晶片的低k材料绝缘层具有亲水性，但是其它氢氧化物，例如氢氧化钾(KOH)等可以代替氢氧化铝(Al(OH)3)。在上述实施例中，虽然在水性研磨浆中氢氧化铝(Al(OH)3)的含量为2wt％，但是在能使硅晶片的低k材料绝缘层具有亲水性的前提下，该含量是可变的。
此外，虽然确定第二添加剂或盐酸(HCl)的含量从而水性研磨浆的pH值大约为4，但是该研磨浆可以大于pH3，最好pH落在4和6之间的范围内。
最后，本领域的技术人员应当理解，上述介绍是该方法的优选实施例，并且可以对本发明进行各种改变和修改，而不脱离其精神和范围。
权利要求
1.一种抛光形成在半导体晶片(SW)上的低k材料绝缘层的化学机械抛光方法，该方法包括制备由水、研磨剂、使所述半导体晶片的低k材料绝缘层变为亲水性的第一添加剂以及增加所述水性研磨浆的酸性的第二添加剂构成的水性研磨浆；输送所述水性研磨浆到旋转的抛光垫(12)；以及将所述半导体晶片的低k材料绝缘层加到并压在所述旋转的抛光垫上。
2.根据权利要求1所述的化学机械抛光方法，其中所述低k材料绝缘层由SiCOH层形成。
3.根据权利要求1所述的化学机械抛光方法，其中所述低k材料绝缘层由甲基倍半硅氧烷层形成。
4.根据权利要求1所述的化学机械抛光方法，其中将所述半导体晶片(SW)的低k材料绝缘层压在所述旋转的抛光垫(12)上的压力在大约3psi和大约5psi之间的范围内。
5.根据权利要求1所述的化学机械抛光方法，其中所述研磨剂成分包括20wt％的硅胶。
6.根据权利要求1所述的化学机械抛光方法，其中所述第一添加剂包括从氢氧化铝(Al(OH)3)和氢氧化钾(KOH)构成的组中选择的氢氧化物。
7.根据权利要求6所述的化学机械抛光方法，其中在所述水性研磨浆中至多含有2wt％的所述氢氧化物。
8.根据权利要求1所述的化学机械抛光方法，其中确定在所述水性研磨浆中含有的所述第二添加剂的量，从而所述水性研磨浆的pH值在大约3和大约6之间的范围内。
9.根据权利要求1所述的化学机械抛光方法，其中所述低k材料绝缘层的介电常数至多为3.0。
10.根据权利要求1所述的化学机械抛光方法，还包括用水性洗涤溶液洗涤被所述水性研磨浆浸湿的所述半导体晶片；以及用纯水冲洗洗涤过的半导体晶片。
11.根据权利要求10所述的化学机械抛光方法，其中所述水性洗涤溶液由草酸(C2H2O4)水溶液制成。
12.根据权利要求10所述的化学机械抛光方法，其中所述水性洗涤溶液由稀释的氢氟酸(DHF)水溶液制成。
13.根据权利要求1所述的化学机械抛光方法，其中所述低k材料绝缘层由具有甲基的材料形成。
14.一种从通过使用由水、研磨剂、使半导体晶片的低k材料绝缘层变为亲水性的第一添加剂以及增加水性研磨浆的酸性的第二添加剂构成的水性研磨浆进行化学和机械抛光之后的半导体晶片的低k材料绝缘层上去掉残余物质的洗涤/冲洗方法，该方法包括用水性洗涤溶液洗涤被所述水性研磨浆浸湿的所述半导体晶片；以及用纯水冲洗洗涤过的半导体晶片。
15.根据权利要求14所述的洗涤/冲洗方法，其中所述水性洗涤溶液由草酸(C2H2O4)水溶液制成。
16.根据权利要求14所述的洗涤/冲洗方法，其中水性洗涤溶液由稀释的氢氟酸(DHF)水溶液制成。
全文摘要
在抛光形成在半导体晶片(SW)上的低k材料绝缘层的化学机械抛光方法中，制备由水、研磨剂、使半导体晶片的低k材料绝缘层变为亲水性的第一添加剂以及增加水性研磨浆的酸性的第二添加剂构成的水性研磨浆。输送水性研磨浆到比半导体晶片的直径大的旋转的抛光垫(12)上。将半导体晶片的低k材料绝缘层加到并压在旋转的抛光垫上，同时旋转的半导体晶片(SW)与旋转的抛光垫(12)以相同的旋转方向旋转，从而改善半导体晶片的低k材料绝缘层的抛光速度。
文档编号C09K3/14GK1534736SQ20041000354
公开日2004年10月6日 申请日期2004年1月29日 优先权日2003年1月31日
发明者江尻一昭 申请人:恩益禧电子股份有限公司