專利名稱：介電層平坦化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種半導(dǎo)體器件平坦化的方法，且特別是有關(guān)于一種介電層平坦化的方法。
在化學(xué)機(jī)械研磨制作工藝上，通常以研磨液(slurry)來稱呼所使用的化學(xué)助劑?；瘜W(xué)機(jī)械研磨法所使用的研磨液，主要是由呈膠體狀(colloidal)的氧化硅(silica)，或呈分散狀(dispersed)的氧化鋁(alumina)，和堿性的的氫氧化鉀或氫氧化銨等溶液混合而成?；旧希褪抢眠@些硬度極高的研磨粒，來進(jìn)行芯片表面的研磨。


圖1A至圖1E是公知一種介電層平坦化的流程剖面示意圖。
請(qǐng)參照?qǐng)D1A，在基底100上已形成有數(shù)個(gè)多晶硅柵極結(jié)構(gòu)102，且于柵極結(jié)構(gòu)102上已形成有氮化硅層104作為保護(hù)層。
然后，請(qǐng)參照?qǐng)D1B，于基底100上形成一層高密度電漿氧化層(High Density Plasma Oxide，HDP Oxide)106，以填滿柵極結(jié)構(gòu)102之間的空隙，且覆蓋氮化硅層104。
然后，請(qǐng)參照?qǐng)D1C，先進(jìn)行一AOD制作工藝，此制作工藝是以黃光制作工藝的原理去除較大區(qū)域柵極結(jié)構(gòu)上的介電層(未繪示)。隨后，進(jìn)行一濕式蝕刻法去除部分介電層106(Oxide dip)的步驟，以裸露出氮化硅層104的角落108，使介電層106分為填滿柵極結(jié)構(gòu)102之間空隙的介電層106a，與覆蓋氮化硅層104的介電層106b。然后于基底100上沉積一層氮化硅層110。
接著，請(qǐng)參照?qǐng)D1D，進(jìn)行一化學(xué)機(jī)械研磨制作工藝，以平坦化氮化硅層110與介電層106b。接著，利用濕式蝕刻去除因化學(xué)機(jī)械研磨制作工藝使用例如KOH的溶液中所帶來的金屬離子，以增進(jìn)器件的可靠度。被施以濕式蝕刻去除的介電層106b厚度例如為100埃。
最后，請(qǐng)參照第1E圖，先去除暴露出的介電層106b，再去除氮化硅層110，104。
上述公知的技術(shù)內(nèi)容在平坦化制作工藝之前先進(jìn)行一AOD制作工藝，然后利用濕式蝕刻去除部分介電層，以裸露出氮化硅層的角落。然后于介電層上再沉積一層氮化硅層，之后才進(jìn)行CMP制作工藝，因此整個(gè)制作工藝顯得復(fù)雜且耗時(shí)。
本發(fā)明提出一種介電層平坦化的方法。此方法使用一高選擇比研磨劑(High Selectivity Slurry，HSS)，用以平坦化介電層，其中高選擇比研磨劑包括含鈰土研磨粒(Ceria)的研磨液(Slurry)，其氧化鈰(Cerium Oxide，CeO2)研磨粒濃度(Concentration)在5±25％wt％之間，以及濃度在1～10wt％之間具有平坦性選擇性的添加劑(Planarity Selective Additive)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于利用高選擇比研磨劑化學(xué)機(jī)械研磨法作平坦化制作工藝，可以省略公知方法于平坦化制作工藝中復(fù)雜的步驟，例如濕式蝕刻，AOD以及沉積氮化硅層等步驟，使制作工藝簡(jiǎn)單化，并易于控制，進(jìn)而降低制造成本。
為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并配合所附圖，作詳細(xì)說明。
請(qǐng)參照?qǐng)D2A，在基底200上已形成有柵極結(jié)構(gòu)202，且于此柵極結(jié)構(gòu)202上形成有氮化硅保護(hù)層204。柵極結(jié)構(gòu)202材質(zhì)例如是多晶硅。
然后，請(qǐng)參照?qǐng)D2B，在基底200上形成一層介電層206，以填滿柵極結(jié)構(gòu)202之間的空隙，且覆蓋保護(hù)層204。介電層206需具有較佳的階梯覆蓋性(Step Coverage)與溝填能力(Gap Filling)。介電層206例如是高密度電漿氧化層(High Density Plasma Oxide，HDPOxide)或電漿氧化層(Plasma Enhanced Oxide，PE Oxide)或以分解正硅酸乙酯(Tetraethylorthosilicate，TEOS)形成的正硅酸乙酯氧化層(TEOS Oxide)或氮氧化硅層(SiON)。
然后，請(qǐng)參照?qǐng)D2C，以保護(hù)層204為研磨終止層，對(duì)介電層206進(jìn)行一化學(xué)機(jī)械研磨制作工藝，此化學(xué)機(jī)械研磨制作工藝所使用的研磨劑為一種高選擇比研磨劑(High Selectivity Slurry，HSS)，高選擇比研磨劑包括含鈰土研磨粒(Ceria)的研磨液與具有平坦性選擇性的添加劑(Planarity Selective Additive)。
其中研磨液中包括作為媒介(Media)的純水(Purified water)與氧化鈰(CeO2)研磨粒，其氧化鈰(CeO2)研磨粒濃度在5±25％wt％之間，較佳濃度為5wt％，以及研磨液在攝氏25度時(shí)的pH值為8.3±25％、密度在1.04×103±25％Kg/m3之間、黏度在0.94±25％mPa·S之間，其較佳的pH值為8.3、密度為1.04×103Kg/m3、黏度為0.94mPa·S。
其中添加劑中例如包括作為媒介的純水與聚羧化合物(Poly-carboxylate)，其聚羧化合物濃度在1～10wt％之間，以及在攝氏25度時(shí)的pH值在6～8之間、密度在0.97～1.0×103Kg/m3之間、黏度在0.97～1.0mPa·S之間。
加入添加劑可以改善CeO2研磨粒的平坦性。以聚羧化合物為例，當(dāng)加入聚羧化合物添加劑的研磨液在進(jìn)行CMP制作工藝時(shí)，由于聚羧化合物與氧化硅(介電層)的ζpotential約為-50mV，而聚羧化合物與氮化硅(保護(hù)層)的ζpotential約為0mV，所以氧化硅層上吸附的聚羧化合物會(huì)比氮化硅層上吸附的聚羧化合物少。因此，CeO2研磨粒較易于氧化硅層上進(jìn)行研磨，不易于氮化硅層上進(jìn)行研磨，故可知添加劑對(duì)保護(hù)層的吸附力較介電層該大。
由于高選擇比研磨劑具有研磨凸出處的研磨速率快與研磨凹陷處的研磨速率慢的特性，因此可以得到如第2C圖研磨后的介電層206a。使用高選擇比研磨劑化學(xué)機(jī)械研磨技術(shù)可以省略公知方法于平坦化制作工藝中，例如濕式蝕刻法去除部分介電層(Oxide dip)、AOD以及沉積氮化硅(SiN)等復(fù)雜的步驟，進(jìn)而節(jié)省制造成本。
另外，在化學(xué)機(jī)械研磨制作工藝之后，可以加入一利用濕式蝕刻法去除部分該介電層206a(Oxide dip)的步驟，以去除因化學(xué)機(jī)械研磨制作工藝使用例如KOH的溶液中所帶來的金屬離子，以增進(jìn)器件的可靠度。被施以濕式蝕刻去除的介電層206厚度約為100埃。
最后，請(qǐng)參照?qǐng)D2D，去除柵極結(jié)構(gòu)202上的氮化硅保護(hù)層204。
本發(fā)明的高選擇比研磨劑具有研磨凸出處的研磨速率快與研磨凹陷處的研磨速率慢的特性，因此可以省略公知平坦化制作工藝中的濕式蝕刻、AOD以及沉積氮化硅層等步驟，故具有降低成本的優(yōu)點(diǎn)，且更容易控制制造步驟。
雖然本發(fā)明已以一較佳實(shí)施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許之更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種介電層平坦化的方法，其特征在于包括提供一基底，在該基底上已形成有復(fù)數(shù)個(gè)柵極結(jié)構(gòu)，且于該些柵極結(jié)構(gòu)上已形成有一保護(hù)層；在該基底上形成一介電層；對(duì)該介電層進(jìn)行一化學(xué)機(jī)械研磨制作工藝，該化學(xué)機(jī)械研磨制作工藝以該保護(hù)層為研磨終止層，且其所使用的研磨劑為一高選擇比研磨劑，該高選擇比研磨劑包括一含鈰土研磨粒的研磨液與一添加劑，其中該研磨液包含濃度為5±25wt％的氧化鈰研磨粒，且該添加劑包括濃度在1～10wt％之間的聚羧化合物。
2.如權(quán)利要求1所述的介電層平坦化的方法，其特征在于其中該研磨液在攝氏25度時(shí)的pH值為8.3±25％之間。
3.如權(quán)利要求1所述的介電層平坦化的方法，其特征在于其中該研磨液在攝氏25度時(shí)的密度在1.04×103±25％Kg/m3之間。
4.如權(quán)利要求1所述的介電層平坦化的方法，其特征在于其中該研磨液在攝氏25度時(shí)的黏度為0.94±25％mPa·S之間。
5.如權(quán)利要求1所述的介電層平坦化的方法，其特征在于其中該研磨液的媒介為純水。
6.如權(quán)利要求1所述的介電層平坦化的方法，其特征在于其中該添加劑在攝氏25度時(shí)的pH值在6～8之間。
7.如權(quán)利要求1所述的介電層平坦化的方法，其特征在于其中該添加劑在攝氏25度時(shí)的密度在0.97～1.0×103Kg/m3之間。
8.如權(quán)利要求1所述的介電層平坦化的方法，其特征地于其中該添加劑在攝氏25度時(shí)的黏度在0.97～1.0mPa·S之間。
9.如權(quán)利要求1所述的介電層平坦化的方法，其特征在于其中該添加劑的媒介為純水。
10.如權(quán)利要求1所述的介電層平坦化的方法，其特征在于在該化學(xué)機(jī)械研磨制作工藝之后還包括以濕式蝕刻法去除部分該介電層的步驟。
11.如權(quán)利要求1所述的介電層平坦化的方法，其特征在于其中該介電層包括高密度電漿氧化層，電漿氧化層，正硅酸乙酯氧化層與氮氧化硅層其中之一。
12.一種介電層平坦化的方法，其特征在于包括提供一基底，于該基底上已形成有數(shù)個(gè)柵極結(jié)構(gòu)，且于該些柵極結(jié)構(gòu)上已形成有一保護(hù)層；于該基底上形成一介電層，以填滿該些柵極結(jié)構(gòu)之間的空隙，且覆蓋該保護(hù)層；以該保護(hù)層為研磨終止層，對(duì)該介電層進(jìn)行一化學(xué)機(jī)械研磨制作工藝，其中，該化學(xué)機(jī)械研磨制作工藝所使用的研磨劑為一高選擇比研磨劑，該高選擇比研磨劑包括一含鈰土研磨粒的研磨液與一添加劑，其中該研磨液包含濃度為5±25％wt％的氧化鈰研磨粒，且該添加劑對(duì)該保護(hù)層的吸附力較大于對(duì)該介電層之吸附力。
13.如權(quán)利要求12所述的介電層平坦化的方法，其特征在于該方法適于平坦化閃存的介電層。
14.如權(quán)利要求12所述的介電層平坦化的方法，其特征在于該方法適于平坦化罩幕式內(nèi)存的介電層。
15.如權(quán)利要求12所述的介電層平坦化的方法，其特征在于該方法適于平坦化電性可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器的介電層。
16.如權(quán)利要求12所述的介電層平坦化的方法，其特征在于其中該研磨液在攝氏25度時(shí)的pH值為8.3±25％之間。
17.如權(quán)利要求12所述的介電層平坦化的方法，其特征在于其中該研磨液在攝氏25度時(shí)的密度為1.04×103±25％Kg/m3。
18.如權(quán)利要求12所述的介電層平坦化的方法，其特征在于其中該研磨液在攝氏25度時(shí)的黏度為0.94±25％mPa·S。
19.如權(quán)利要求12所述的介電層平坦化的方法，其特征在于其中該研磨液的媒介為純水。
20.如權(quán)利要求12所述的介電層平坦化的方法，其特征在于其中該介電層包括高密度電漿氧化層，電漿氧化層，正硅酸乙酯氧化層與氮氧化硅層其中之一。
21.如權(quán)利要求12所述的介電層平坦化的方法，其特征在于在該化學(xué)機(jī)械研磨制作工藝之后還包括以濕式蝕刻法去除部分該介電層的步驟。
22.如權(quán)利要求12所述的介電層平坦化的方法，其特征在于其中該添加劑包含濃度在1～10wt％之間的聚羧化合物。
23.如權(quán)利要求22所述的介電層平坦化的方法，其特征在于其中該添加劑在攝氏25度時(shí)的pH值在6～8之間。
24.如權(quán)利要求22所述的介電層平坦化的方法，其特征在于其中該添加劑在攝氏25度時(shí)的密度在0.97～1.0×103Kg/m3之間。
25.如權(quán)利要求22所述的介電層平坦化的方法，其特征在于其中該添加劑在攝氏25度時(shí)的黏度在0.97～1.0mPa·S之間。
26.如權(quán)利要求22所述的介電層平坦化的方法，其特征在于其中該添加劑的媒介為純水。
全文摘要
一種介電層平坦化的方法。此方法使用一高選擇比研磨劑，用以平坦化介電層，其中高選擇比研磨劑包括含鈰土研磨粒的研磨液，其氧化鈰研磨粒濃度在5±25wt％之間，以及濃度在1～10wt％的具有平坦性選擇性添加劑。
文檔編號(hào)H01L21/311GK1452221SQ0211803
公開日2003年10月29日 申請(qǐng)日期2002年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月18日
發(fā)明者黃啟東 申請(qǐng)人:旺宏電子股份有限公司