铜制程之化学机械研磨方法

摘要

一种铜制程之化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing)方法，系在铜金属之化学研磨步骤后，加入电荷清除溶液(Electra Clean Chemicals)的冲洗步骤，藉以释放位于铜金属内连线与限障层间的累积电荷，以抑制电化学反应的发生。接着，再加入防蚀溶液的冲洗步骤，利用防蚀化学物与铜金属表面间形成错合物，以保护铜金属内连线。之后，即可再进行阻障层的铜金属之化学研磨步骤，而不发生铜金属材料的消耗(Recess)现象。此铜制程之化学机械研磨方法中，可利用柠檬酸(CitricAcid)水溶液做为电荷清除溶液，以及利用苯并三唑水溶液(BTA Chemicals)做为防蚀溶液，可得到较佳的铜金属保护效果。利用此铜制程之化学机械研磨方法，可提高铜导线的导电稳定性。

主权项

1.一种铜制程之化学机械研磨方法,用以改善至少 一铜金属内连线之化学机械研磨过程中发生消耗 现象,该铜制程之化学机械研磨方法至少包括: 提供具有该至少一铜金属内连线之一晶圆,其中该 晶圆之结构至少包括: 一基材; 一介电层位于该基材上,其中该介电层系具有复数 个开口; 一阻障层位于该介电层上;以及 一铜金属位于该阻障层上并覆盖该些开口; 进行一第一化学机械研磨步骤,藉以去除位于该介 电层表面之部分之该铜金属,并形成该至少一铜金 属内连线; 进行一第一冲洗步骤,系利用一电荷清除化学液( Electra Clean Chemicals)冲洗该晶圆,藉以释放该至少一 铜金属内连线之复数个表面电荷; 进行一第二冲洗步骤,系利用一防蚀溶液冲洗该晶 圆,藉以保护该至少一铜金属内连线之暴露表面; 以及 进行一第二化学机械研磨步骤,藉以去除位于该介 电层表面之部分之该阻障层。 2.如申请专利范围第1项所述之铜制程之化学机械 研磨方法,更包括在上述该第二化学机械研磨步骤 之后,进行一第三冲洗步骤,再利用该防蚀溶液冲 洗该晶圆。 3.如申请专利范围第2项所述之铜制程之化学机械 研磨方法,更包括在上述该第三冲洗步骤之后,进 行一第三化学机械研磨步骤,藉以去除该介电层表 面的刮痕。 4.如申请专利范围第1项所述之铜制程之化学机械 研磨方法,其中上述之电荷清除化学液系为一柠檬 酸(Citric Acid)于一纯水(D.I. Water)中混合而成的一柠 檬酸水溶液。 5.如申请专利范围第4项所述之铜制程之化学机械 研磨方法,其中上述之柠檬酸水溶液之浓度系介于 约15%至约30%之间。 6.如申请专利范围第5项所述之铜制程之化学机械 研磨方法,其中上述之第一冲洗步骤系以具有约300 sccm至约400sccm流量的该电荷清除化学液,对该晶圆 进行冲洗约10秒至约20秒。 7.如申请专利范围第1项所述之铜制程之化学机械 研磨方法,其中上述之防蚀溶液系由一苯并三唑( Benzotriazole;BTA)于一纯水中混合而成的一苯并三唑 水溶液。 8.如申请专利范围第7项所述之铜制程之化学机械 研磨方法,其中上述之苯并三唑水溶液之浓度系介 于约0.02%至约0.1%之间。 9.如申请专利范围第8项所述之铜制程之化学机械 研磨方法,其中上述之第二冲洗步骤系以具有约300 sccm至约400sccm流量的该苯并三唑水溶液,对该晶圆 进行冲洗约10秒至约20秒。 10.一种铜制程之化学机械研磨方法,至少包括: 提供一晶圆,其中该晶圆之一表面系具有一铜金属 层; 进行一第一化学机械研磨步骤,藉以去除一部分之 该铜金属层; 进行一第一冲洗步骤,系利用一电荷清除化学液冲 洗该晶圆,藉以释放位于该晶圆之该表面之复数个 电荷,其中该电荷清除化学液系一柠檬酸水溶液; 进行一第二冲洗步骤,系利用一防蚀溶液冲洗该晶 圆,藉以保护该铜金属层之另一部份的暴露表面, 其中该防蚀溶液系一苯并三唑水溶液;以及 进行一第二化学机械研磨步骤,藉以去除位于该晶 圆之该表面之一阻障层。 11.如申请专利范围第10项所述之铜制程之化学机 械研磨方法,更包括在上述该第二化学机械研磨步 骤之后,进行一第三冲洗步骤,再利用该防蚀溶液 冲洗该晶圆。 12.如申请专利范围第11项所述之铜制程之化学机 械研磨方法,更包括在上述该第三冲洗步骤之后, 进行一第三化学机械研磨步骤,藉以去除该晶圆之 该表面的刮痕。 13.如申请专利范围第10项所述之铜制程之化学机 械研磨方法,其中上述之柠檬酸水溶液之浓度系介 于约15%至约30%之间。 14.如申请专利范围第13项所述之铜制程之化学机 械研磨方法,其中上述之第一冲洗步骤系以具有约 300sccm至约400sccm流量的该电荷清除化学液,对该晶 圆进行冲洗约10秒至约20秒。 15.如申请专利范围第10项所述之铜制程之化学机 械研磨方法,其中上述之苯并三唑水溶液之浓度系 介于约0.02%至约0.1%之间。 16.如申请专利范围第15项所述之铜制程之化学机 械研磨方法,其中上述之第二冲洗步骤系以具有约 300sccm至约400sccm流量的该苯并三唑水溶液,对该晶 圆进行冲洗约10秒至约20秒。 17.一种铜金属内连线之制造方法,至少包括: 提供一基材; 形成一介电层于该基材上; 形成复数个开口于该介电层中; 形成一阻障层于该介电层上; 形成一铜金属层于该阻障层上,并覆盖该些开口; 进行一第一化学机械研磨步骤,藉以去除部分之该 铜金属层; 进行一第一冲洗步骤,系利用一电荷清除化学液冲 洗该铜金属层与该阻障层,其中该电荷清除化学液 系一柠檬酸水溶液; 进行一第二冲洗步骤,系利用一防蚀溶液冲洗该铜 金属层与该阻障层,其中该防蚀溶液系一苯并三唑 水溶液;以及 进行一第二化学机械研磨步骤,藉以去除一部分之 该阻障层,其中该部分之该阻障层系超出该介电层 之一表面。 18.如申请专利范围第17项所述之铜金属内连线之 制造方法,更包括在上述该第二化学机械研磨步骤 之后,进行一第三冲洗步骤,利用该防蚀溶液冲洗 该基材。 19.如申请专利范围第18项所述之铜金属内连线之 制造方法,更包括在上述该第三冲洗步骤之后,进 行一第三化学机械研磨步骤,藉以去除该介电层上 的刮痕。 20.如申请专利范围第17项所述之铜金属内连线之 制造方法,其中上述之柠檬酸水溶液之浓度系介于 约15%至约30%之间。 21.如申请专利范围第20项所述之铜金属内连线之 制造方法,其中上述之第一冲洗步骤系以具有约300 sccm至约400sccm流量的该电荷清除化学液,对该基材 进行冲洗约10秒至约20秒。 22.如申请专利范围第17项所述之铜金属内连线之 制造方法,其中上述之苯并三唑水溶液之浓度系介 于约0.02%至约0.1%之间。 23.如申请专利范围第22项所述之铜金属内连线之 制造方法,其中上述之第二冲洗步骤系以具有约300 sccm至约400sccm流量的该苯并三唑水溶液,对该基材 进行冲洗约10秒至约20秒。 图式简单说明: 第1图所绘示为一般积体电路元件,其中一层铜金 属内连线层之上视图; 第2图至第7图所绘示为本发明铜制程之化学机械 研磨方法的剖面流程图;以及 第8图与第9图所绘示为更可包含于本发明铜制程 之化学机械研磨方法的剖面流程图。