化学机械研磨方法和半导体晶片清洗方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种化学机械研磨方法和半导体晶片清洗方法，所述化学机械研磨方法用于在介质层的通孔中淀积金属层后，研磨去除多余的金属，形成金属插塞，包括：研磨淀积金属层后的半导体晶片表面；向半导体晶片表面喷水，控制喷水参数以实现减小介质层对金属插塞形成的侧应力；清洗半导体晶片表面。所述半导体晶片清洗方法，用于在介质层中形成金属插塞之后，清洗半导体晶片，包括：向半导体晶片表面喷水，控制喷水参数以实现减小介质层对金属插塞形成的侧应力。本实施例提供的技术方案可以减小介质层对金属插塞的侧应力，进而能够避免金属导线局部的断开，避免形成断路，能够提高半导体器件的良率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及ー种化学机械研磨方法及半导体晶片清洗方法。
技术介绍
在集成电路制造过程中，为了将底层的CMOS等半导体器件与上层的金属互连层连接，一般需要在第一层金属互连层与CMOS层之间的金属前介质层中刻蚀通孔，然后在所述通孔中形成导电结构，例如由金属钨构成的插塞结构。通常上述插塞结构经过以下过程形成首先，采用化学气相淀积技术(Chemical Vapor Deposition, CVD)在所述通孔中淀积钨膜层，而后进行退火处理以降低钨膜层的电阻，最后采用化学机械研磨技术(Chemical Mechanical Planarization, CMP)将表面平坦化并去除多余的金属钨，形成插塞结构。通常钨的CMPエ艺过程包括两个阶段研磨阶段和清洗阶段，其中研磨阶段是主要的去除被研磨材料的步骤，清洗阶段主要用于去除研磨阶段带来的所有沾污物，包括磨料颗粒、被研磨材料产生的颗粒以及磨料中的化学沾污物。然而，实际生产中经常发现在金属的CMPエ艺之后，或半导体晶片喷水清洗エ艺之后，金属插塞会被损坏，造成金属导线局部的断开，形成断路，直接影响了器件的良率。以钨的CMPエ艺为例，经研究发现，在钨的CMPエ艺之后，正常的钨插塞的表面比较平整，而损坏的钨插塞表面具有明显的凸起，如图1所示，为正常的钨插塞，其表面101区域平整，如图 2所示，为损坏的钨插塞，其表面201区域存在着明显的凸起。因此损坏的钨插塞顶部会被凸起挤压断裂，造成了钨导线局部的断开，形成了断路，直接影响了半导体器件的良率。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供ー种化学机械研磨方法及半导体晶片清洗方法，以解决现有技术中存在的金属插塞会被损坏，造成金属导线局部的断开，形成断路，直接影响半导体器件的良率的问题。为解决上述问题，本专利技术实施例提供了如下技术方案—种化学机械研磨方法，用于在介质层的通孔中淀积金属层后，研磨去除多余的金属，形成金属插塞，包括研磨淀积金属层后的半导体晶片表面；向半导体晶片表面喷水，控制喷水參数以实现减小介质层对金属插塞形成的侧应力；清洗半导体晶片表面。优选的，所述控制喷水參数，包括控制喷水的高度或控制喷水的压力。优选的，所述控制喷水的高度为2厘米至5厘米。优选的，所述金属层为铜层或钨层。优选的，所述介质层为氧化硅，所述金属插塞为钨插塞。优选的，所述向半导体晶片表面喷水，包括向半导体晶片表面喷洒去离子水。本实施例还提供了一种半导体晶片清洗方法，用于在介质层中形成金属插塞之后，清洗半导体晶片，包括向半导体晶片表面喷水，控制喷水參数以实现减小介质层对金属插塞形成的侧应力。优选的，所述控制喷水參数，包括控制喷水的高度或控制喷水的压力。优选的，所述控制喷水的高度为2厘米至5厘米。优选的，所述向半导体晶片表面喷水，包括向半导体晶片表面喷洒去离子水。与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点本专利技术实施例所提供的技术方案，在向半导体晶片表面喷水过程中，通过控制喷水的參数，可以控制水对材质较软的介质层产生的压力，进而可以减小介质层对金属插塞的侧应力，能够避免因侧应カ挤压金属插塞导致的金属插塞顶部较薄弱的部分被挤压断裂、形成凸起的缺陷，进而能够避免金属导线局部的断开，避免形成断路，能够提高半导体器件的良率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为
技术介绍
部分所述的正常的钨插塞结构示意图；图2为
技术介绍
部分所述的损坏的钨插塞结构示意图；图3为本专利技术实施例一提供的化学机械研磨方法流程示意图。具体实施例方式正如
技术介绍
部分所述，实际生产中经常发现在金属的CMPエ艺之后，或半导体晶片喷水清洗エ艺之后，金属插塞会被损坏，造成金属导线局部的断开，形成断路，直接影响了器件的良率。以钨的CMPエ艺为例，经研究发现，在钨的CMPエ艺之后，正常的钨插塞的表面比较平整，而损坏的钨插塞表面具有明显的凸起，损坏的钨插塞顶部会被凸起挤压断裂，造成了钨导线局部的断开，形成了断路，直接影响了器件的良率。经专利技术人研究发现，产生上述缺陷的原因为金属的CMPエ艺过程包括研磨和清洗两个阶段，在两个阶段之间还包括有ー个向半导体晶片表面喷水清洗的步骤，该步骤的主要作用是消除半导体晶片表面的微小擦痕和颗粒，为研磨后的清洗步骤做准备。但是， 现有ェ艺中向半导体晶片表面喷水清洗时，喷射出的水压过大，其喷水高度通常在1米以上，因此，材质较软的介质层在水压下向晶片底部凹陷，使介质层形成对介质层中的金属插4塞的侧应力，该侧应力会挤压金属插塞，导致使金属插塞顶部较薄弱的部分被挤压断裂，形成凸起，因此造成了金属导线局部的断开，形成了断路，直接影响了器件的良率。同吋，该缺陷不仅仅存在于CMPエ艺中的半导体晶片喷水步骤中，也广泛的存在于其它エ艺对半导体晶片喷水清洗步骤中。基于上述研究的基础上，本专利技术实施例提供了ー种化学机械研磨方法，用于在介质层的通孔中淀积金属层后，研磨去除多余的金属，形成金属插塞，该方法包括研磨淀积金属层后的半导体晶片表面；向半导体晶片表面喷水，控制喷水參数以实现减小介质层金属插塞形成的侧应力；清洗半导体晶片表面。本专利技术实施例还提供了一种半导体晶片清洗方法，用于在介质层中形成金属插塞之后，清洗半导体晶片，该方法包括向半导体晶片表面喷水，控制喷水參数以实现减小介质层金属插塞形成的侧应力。本专利技术实施例所提供的技术方案，在向半导体晶片表面喷水过程中，通过控制喷水的參数，实现控制水对材质较软的介质层产生的压力，进而可以减小介质层对金属插塞的侧应力，能够避免因侧应カ挤压金属插塞导致的金属插塞顶部较薄弱的部分被挤压断裂、形成凸起的缺陷，进而能够避免金属导线局部的断开，避免形成断路，能够提高半导体器件的良率。以上是本申请的核心思想，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。其次，本专利技术结合示意图进行详细描述，在详述本专利技术实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本专利技术保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。实施例一本专利技术实施例提供了ー种化学机械研磨方法，用于在介质层的通孔中淀积金属层后，研磨去除多余的金属，形成金属插塞，如图3所示，为该方法的一种流程示意图，具体包括以下步骤步骤S301，研磨淀积金属层后的半导体晶片表面。以常见的铜和钨插塞为例，所述金属层可以为铜层或钨层，金属层的研磨机理和氧化硅的研磨机理不同，其简化的模型是用化学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李健，朱旋，许宗能，曾明，杨兆宇，
申请(专利权)人：无锡华润上华半导体有限公司，无锡华润上华科技有限公司，
类型：发明
国别省市：