[0045]所述半导体衬底上还可以形成有源器件，在本发明的一具体地实施方式中在所述半导体衬底上形成浮栅，在形成所述浮栅之间，还可以在所述半导体衬底中形成元器件图案20，所述元件器图案20根据需要进行设计，并不局限于某一种，所述元器件图案20之间的距离以及单独元件器图案20的关键尺寸也可以有所差别，正是由于所述差别导致所述研磨液的分布不够均一。
[0046]然后在所述半导体衬底上形成浮栅层202和掩膜层203，其中浮栅层的形成方法为在所述半导体衬底上形成一层隧穿氧化层、浮置栅极以及0N0(氧化物-氮化物-氧化物的结构绝缘隔离层)和一层控制栅极，并在衬底两侧分别形成源/漏区，其中所述控制栅极选用多晶硅层。所述掩膜层选用等离子体氧化物层。
[0047]执行步骤202，在所述掩膜层203上形成研磨液，并先后执行高下压力研磨和第一低下压力研磨步骤。
[0048]具体地，如图2b所示，执行高下压力研磨和第一低下压力研磨步骤。CMP就是在无尘室的大气环境中，利用机械力对晶圆表面作用，在表面薄膜层产生断裂腐蚀的动力，使晶圆表面趋于平坦化，以便进行后续的工艺步骤(如光刻)。而这部分必须籍由研磨液中的化学物质通过反应来增加其蚀刻的效率。CMP工艺中最重要的两大组件便是研磨液(slurry)和研磨垫(pad)。
[0049]在本发明的一具体地实施方式中，所述研磨液选用SS25E。其中所述SS25E研磨液的主要成分为Si02和H20，其重量百分比分别为17%和81%，此外还包括1%的有机物和1%的无机物。
[0050]在该步骤中掩膜层以及所述浮栅层进行粗加工研磨，以形成初步平坦化掩膜层以及所述浮栅层的表面。其中，优选地，在该步骤中研磨垫为硬研磨垫。
[0051]在该步骤中所述高下压力研磨的压力范围为IPSI至10PSI。其中PSI为本领域常用压强单位，即磅每平方英寸。在该步骤所述研磨温度为20-40°C，平台转速为50-110rpm，在该步骤中完全去除所述掩膜层203，同时将所述浮栅层202平坦化至一定的高度，例如去除所述浮栅层的1/4的厚度。
[0052]所述高下压力研磨时间一般设定为定值，例如设定为40-50S之间的任意时间，优选为45s，以保证完全去除所述掩膜层，同时将所述浮栅层202平坦化至一定的高度。
[0053]在执行完所述高下压力研磨后，接着执行第一低下压力研磨，在该步骤中选用软研磨垫，所述软研磨垫与浮栅层之间的压强为低下压力(low down force)，低下压力范围为0.5PSI至0.8PSI。其中PSI为本领域常用压强单位，即磅每平方英寸。
[0054]优选的，在执行CMP的最后研磨步骤时，软研磨垫具有较高的研磨垫旋转速度(platen rotat1n speed),所述研磨垫旋转速度范围为IlOrpm至150rpm。其中rpm为本领域常用单位，即每分钟转速。
[0055]其中，所述第一低下压力研磨步骤中将所述浮栅层研磨至目标厚度，或者高于目标厚度l_5nm，以保证在主清洗步骤之后研磨液分布均匀之后，再出去剩余的l_5nm，以保证具有更加平整的表面。在本发明的一具体地实施方式中，第一低下压力研磨步骤中将所述浮栅层研磨至目标厚度，在后续的步骤中仅仅去除残留的部分浮栅层即可，以消除缺陷。
[0056]在该步骤中所述研磨时间并非为一定值，所述第一低下压力研磨的时间由剩余所述元器件层的厚度以及所述元器件层的目标厚度确定。
[0057]在高下压力研磨和第一低下压力研磨步骤中均具有研磨液，以保证具有较大的研磨效率。
[0058]在该步骤中还可以执行常规的清洗步骤，所述清洗步骤可以选用本领域常用的清洗步骤，但是可后面的主清洗步骤不同，作用也不相同，该步骤中的清洗主要是去除在所剩余研磨垫上以及沟槽内形成的副产物。
[0059]执行步骤203，执行主清洗步骤，以去除部分所述研磨液，并使剩余的研磨液均匀分布。
[0060]具体地，如图2b所示，在该步骤中执行主清洗步骤，以平整所述晶圆表面，在清洗过程中还可以去除部分所述研磨液，并使剩余的研磨液均匀分布。
[0061]在该步骤中可以选用毛刷清洗或者金刚石修正的方法，但是其作用和常规的清洗的作用是不同的，在本申请中所述清洗是用来使所述浮栅层上的研磨液更加均匀，使浮栅层更加平整，同时在该过程中还会去除一部分研磨液。
[0062]在该步骤中所述清洗时间可以是固定的，例如5-15s，优选为8s。
[0063]执行步骤204，执行第二低下压力研磨步骤，在该步骤中不再涂覆研磨液，通过研磨去除元器件层中的残留同时去除剩余的所述研磨液。
[0064]具体地，如图2c所示，在该步骤中由于在清洗步骤中使所述研磨液分布更加均匀，在该步骤中不再添加或者涂覆研磨液，而是去除剩余的研磨液，在去除剩余的研磨液的过程中将在所述浮栅层上残留的缺陷同时去除，例如在所述多晶硅层上残留的凸起的多晶娃缺陷等，进一步提闻所述晶圆的平整度，提闻晶圆的良率。
[0065]作为优选，所述第二低下压力研磨步骤的时间也是固定的，所述第二低下压力研磨的时间为l_5s中的任一数值，优选为2s，以保证完全去除所述研磨液以及残留的缺陷。
[0066]在本发明的一具体实施例中，采用软研磨垫执行最后研磨步骤。
[0067]本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种新的化学机械研磨的方法，在所述方法中将常规的化学机械研磨方法分为3个步骤，首先执行高下压力研磨、低下压力研磨，主清洗步骤，以及最后的低下压力研磨，所述三个步骤均在同一化学机械研磨腔室中进行。
[0068]在本发明中通过添加主清洗步骤，以使在高下压力研磨、低下压力研磨之后所述晶圆具有较为平整的表面，最后执行的低下压力研磨步骤可以去除晶圆上残留的研磨液，该步骤不仅能够去除晶圆上的缺陷，例如残留的多晶硅，还可解决研磨液残留的问题，彻底的清洗晶圆，以进一步提高晶圆的良率。
[0069]图3为本发明一【具体实施方式】中CMP的工艺流程图，具体地包括以下步骤:
[0070]步骤(a)提供晶圆；
[0071]步骤(b)在所述晶圆的表面上提供研磨液，并先后执行高下压力研磨步骤和第一低下压力研磨步骤；
[0072]步骤(C)执行主清洗步骤，以去除部分所述研磨液和残留物，并使剩余的研磨液分布均匀；
[0073]步骤(d)执行第二低下压力研磨步骤，在该步骤中不再涂覆研磨液，通过研磨去除所述晶圆上的缺陷同时去除剩余的所述研磨液。
[0074]本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。
【主权项】
1.一种化学机械研磨的方法，包括: 步骤(a)提供晶圆； 步骤(b)在所述晶圆的表面上提供研磨液，并先后执行高下压力研磨步骤和第一低下压力研磨步骤； 步骤(C)执行主清洗步骤，以去除部分所述研磨液和残留物，并使剩余的研磨液分布均匀； 步骤(d)执行第二低下压力研磨步骤，在该步骤中不再涂覆研磨液，通过研磨去除所述晶圆上的缺陷同时去除剩余的所述研磨液。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述晶圆上形成有元器件层和掩膜层。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述元器件层包括浮栅层，所述浮栅层选用多晶娃层； 所述掩膜层选用等离子体氧化物层。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤(b)中将所述晶圆研磨至目标厚度。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤(c)中执行主清洗步骤，以平整所述晶圆表面。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高下压力研磨步骤的研磨时间为40-50s,以去除部分所述晶圆。7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于，所述高下压力研磨步骤的研磨时间为45s。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一低下压力研磨步骤的时间由剩余所述晶圆的厚度以及所述晶圆的目标厚度确定。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(c)中主清洗步骤的时间为5_15s010.根据权利要求1或9所述的方法，其特征在于，所述步骤(C)中主清洗步骤的时间为8s。11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二低下压力研磨步骤的时间为l_5s012.根据权利要求1或11所述的方法，其特征在于，所述第二低下压力研磨步骤的时间为2s。
【专利摘要】本发明公开了一种化学机械研磨的方法，包括步骤（a）提供晶圆；步骤（b）在所述晶圆的表面上提供研磨液，并先后执行高下压力研磨步骤和第一低下压力研磨步骤；步骤（c）执行主清洗步骤，以去除部分所述研磨液和残留物，并使剩余的研磨液分布均匀；步骤（d）执行第二低下压力研磨步骤，在该步骤中不再涂覆研磨液，通过研磨去除所述晶圆上的缺陷同时去除剩余的所述研磨液。在本发明中通过添加主清洗步骤，以使在高下压力研磨、低下压力研磨之后所述晶圆具有较为平整的表面，最后执行的低下压力研磨步骤不仅可以去除晶圆上残留的研磨液，还可解决研磨液残留的问题，彻底的清洗晶圆，以进一步提高晶圆的良率。
【IPC分类】B24B37/04, H01L21/321
【公开号】CN104916536
【申请号】CN201410093053
【发明人】张静
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2014年3月13日