半导体晶圆的化学机械研磨方法及设备.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107598777A(43)申请公布日2018.01.19(21)申请号201710941745.1(22)申请日2017.10.11(71)申请人睿力集成电路有限公司地址230000安徽省合肥市经济技术开发区翠微路6号海恒大厦526室(72)发明人不公告发明人(74)专利代理机构上海光华专利事务所(普通合伙)31219代理人罗泳文(51)Int.Cl.B24B57/02(2006.01)B24B37/005(2012.01)B24B37/04(2012.01)B24B37/10(2012.01)H01L21/321(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图6页(54)发明名称半导体晶圆的化学机械研磨方法及设备(57)摘要本发明提供一种半导体晶圆的化学机械研磨方法及设备，包括：1）提供一待研磨晶圆，包括多个芯片，所述芯片的表面具有第一厚度的第一台面及第二厚度的第二台面，该第一、第二台面上依次层叠有第一材料层及第二材料层，所述第一厚度大于所述第二厚度；2）采用化学机械研磨工艺对所述待研磨晶圆进行研磨处理，包括：通入第一pH值的第一研磨液对所述待研磨晶圆进行研磨，以及继续通入所述第一pH值的第一研磨液，同时通入pH值调整液，对所述待研磨晶圆继续研磨。本发明通过在特定的时机点对制程配方内的关键参数研磨液流量中增加去离子水流量，直接调控研磨液pH值，将芯片由于边缘高度差而导致的氮化钛层残留完全移除掉。CN107598777ACN107598777A权利要求书1/2页1.一种半导体晶圆的化学机械研磨方法，其特征在于，所述化学机械研磨方法包括：1)提供一待研磨晶圆，所述待研磨晶圆包括多个芯片，所述芯片的表面具有第一厚度的第一台面以及第二厚度的第二台面，所述第一台面上及所述第二台面上皆依次层叠有第一材料层及第二材料层，其中，所述第一厚度大于所述第二厚度；2)采用化学机械研磨工艺(CMP)对所述待研磨晶圆进行研磨处理，包括：第一研磨阶段：通入第一pH值的第一研磨液对所述待研磨晶圆进行研磨，直至露出所述第一台面上的所述第一材料层，其中，所述第一pH值的第一研磨液对所述第二材料层的研磨选择比高于所述第一材料层；以及第二研磨阶段：继续通入所述第一pH值的第一研磨液，同时通入pH值调整液，以获得第二pH值的第二研磨液，并采用该第二研磨液对所述待研磨晶圆继续研磨，以将所述第一台面及所述第二台面上的第一材料层全部去除，其中，所述第二pH值的第二研磨液对所述第二材料层的研磨选择比低于所述第一材料层。2.根据权利要求1所述的半导体晶圆的化学机械研磨方法，其特征在于：第二台面中形成有通道孔，所述通道孔的侧壁还形成有所述第一材料层，并且所述通道孔中还填充有所述第二材料层，所述第二研磨阶段可保证将所述第一台面及所述第二台面上的第一材料层全部去除的同时，减小所述通道孔中的第二材料层的去除量。3.根据权利要求2所述的半导体晶圆的化学机械研磨方法，其特征在于：所述第一材料层选用为氮化钛(TiN)层，所述第二材料层选用为钨(W)层，所述氮化钛(TiN)层用于增强所述钨(W)层与所述通道孔的结合强度，所述第一pH值选用为2～3，以使所述第一研磨液对所述钨(W)层比所述第一研磨液对所述氮化钛(TiN)层有较高的研磨速率；所述第二pH值选用为4～5，以使所述第二研磨液对所述氮化钛(TiN)层比所述第二研磨液对所述钨(W)层有较高的研磨速率。4.根据权利要求1所述的半导体晶圆的化学机械研磨方法，其特征在于：所述芯片位于所述待研磨晶圆的周缘，所述第一台面位于所述芯片的中部区域，所述第二台面位于所述芯片的边缘区域，提供所述第一台面及所述第二台面的材料选用为二氧化硅层。5.根据权利要求1所述的半导体晶圆的化学机械研磨方法，其特征在于：所述第二研磨阶段中，所述第一pH值的第一研磨液及所述pH值调整液同时通入到化学机械研磨工艺(CMP)的研磨垫后，在所述研磨垫上混合形成所述第二pH值的第二研磨液。6.根据权利要求1所述的半导体晶圆的化学机械研磨方法，其特征在于：所述第二研磨阶段中，通过控制所述pH值调整液的流量以控制所述第二研磨液的第二pH值；所述第二研磨阶段中，还包括对所述第二研磨液的第二pH值进行检测的步骤，并基于检测结果调整所述pH值调整液的流量，以将所述第二pH值调整至目标pH值。7.根据权利要求1所述的半导体晶圆的化学机械研磨方法，其特征在于：所述第二研磨阶段中，通过控制所述第一pH值的第一研磨液及所述pH值调整液的流量以控制所述第二研磨液的第二pH值。8.根据权利要求1～7任意一项所述的半导体晶圆的化学机械研磨方法，其特征在于：所述pH值调整液选用为去离子水。9.一种半导体晶圆的化学机械研磨设备，