專利名稱：淺溝槽隔離平坦化方法以及半導(dǎo)體制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種淺溝槽隔離平坦化方法、以及采用了該淺溝槽隔離平坦化方法的半導(dǎo)體制造方法，此外本發(fā)明還涉及一種圖案平坦化方法、以及采用了該圖案平坦化方法的半導(dǎo)體制造方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體工業(yè)飛速發(fā)展，電子器件尺寸縮小，要求晶片表面可接受的分辨率的平整度達(dá)到納米級(jí)。傳統(tǒng)的平面化技術(shù)，如選擇淀積、旋轉(zhuǎn)玻璃法等，僅僅能夠局部平面化·技術(shù)，但是對(duì)于微小尺寸特征的電子器件，必須進(jìn)行全局平面化以滿足上述要求，化學(xué)機(jī)械研磨技術(shù)隨之誕生?；瘜W(xué)機(jī)械研磨是化學(xué)加工和機(jī)械加工組合的一種技術(shù)。以二氧化硅的研磨為例，其原理是用二氧化硅磨粒和晶片的二氧化硅表面進(jìn)行相互磨削拋光，把二氧化硅溶解在堿溶液中，并把它們同研磨液混合，再進(jìn)行加工使得晶片表面達(dá)到全局平坦化。但是，化學(xué)機(jī)械研磨工藝對(duì)于晶片表面的圖案疏密程度依賴性較大，這是由于化學(xué)機(jī)械研磨工藝對(duì)于圖案密集區(qū)域和稀疏區(qū)域的研磨速率相差較大而導(dǎo)致的。為了能夠使得晶片表面達(dá)到全局平坦化，目前比較常用的方法是在芯片中圖案相對(duì)比較稀疏的區(qū)域人為添加一定數(shù)量的虛擬圖形(Dummy Pattern)來增加該區(qū)域的密集程度，進(jìn)一步降低芯片中圖案的疏密差異。圖I示意性地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的淺溝槽隔離平坦化方法的說明示圖。如圖I所示，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的淺溝槽隔離平坦化方法預(yù)先將芯片劃分為若干個(gè)區(qū)域(為了簡化說明，本文中采用4個(gè)區(qū)域)。化學(xué)機(jī)械研磨工藝要求這相鄰的區(qū)域之間的圖案的疏密程度差異不能超過某一個(gè)值(本文中以30%為例)。通過檢查發(fā)現(xiàn)版圖的疏密程度發(fā)現(xiàn)，A/C和B/D區(qū)域的疏密程度差異太大，超過30%，則利用軟件C、D區(qū)域添加一定程度的虛擬圖案，使得C、D區(qū)域分別達(dá)到40%、50%，則該芯片所有相鄰區(qū)域的疏密程度差異都達(dá)到了化學(xué)機(jī)械研磨工藝的要求(不超過30% )。圖2示意性地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的淺溝槽隔離平坦化方法的流程圖。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的淺溝槽隔離平坦化方法首先在襯底上沉積保護(hù)阻擋層(Sll)，然后光刻并蝕刻出淺溝槽隔離區(qū)域(S12)，此后對(duì)所述淺溝槽隔離區(qū)域進(jìn)行填充(S13)，最后化學(xué)機(jī)械研磨多余部分薄膜，最終形成淺溝槽隔離(S14)。但是，該方法還是有一些不足例如該方法需要相應(yīng)的設(shè)計(jì)軟件來對(duì)原有版圖進(jìn)行修改，同時(shí)需要在修改完成以后在實(shí)際制程中進(jìn)行驗(yàn)證，并進(jìn)一步對(duì)化學(xué)機(jī)械研磨的制程進(jìn)行不斷調(diào)整來達(dá)到工藝最佳；該方法改變了原有的版圖設(shè)計(jì)，一些對(duì)于疏密程度有特殊要求的版圖則不適用；同時(shí)，由于目前沒有統(tǒng)一的添加虛擬圖形的原則，不同的軟件對(duì)其有不同的算法，使得該方法不能夠普遍適用
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在上述缺陷，提供一種能夠提高化學(xué)機(jī)械研磨的工藝窗口的淺溝槽隔離平坦化方法、以及采用了該淺溝槽隔離平坦化方法的半導(dǎo)體制造方法，此外本發(fā)明還提供一種能夠提高化學(xué)機(jī)械研磨的工藝窗口的圖案平坦化方法、以及采用了該圖案平坦化方法的半導(dǎo)體制造方法。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種淺溝槽隔離平坦化方法，其包括光刻并蝕刻出設(shè)計(jì)版圖的淺溝槽隔離單元的一部分；對(duì)刻蝕出來的淺溝槽隔離單元進(jìn)行填充；進(jìn)行第一次化學(xué)機(jī)械研磨，形成第一淺溝槽隔離；光刻并蝕刻出設(shè)計(jì)版圖的淺溝槽隔離單元的剩余部分；對(duì)刻蝕出來的淺溝槽隔離單元進(jìn)行填充；以及進(jìn)行第二次化學(xué)機(jī)械研磨，形成第
二淺溝槽隔離。優(yōu)選地，上述淺溝槽隔離平坦化方法還包括在光刻并蝕刻出設(shè)計(jì)版圖的淺溝槽隔離單元的一部分之前，在襯底上沉積保護(hù)阻擋層。優(yōu)選地，在上述淺溝槽隔離平坦化方法中，所述保護(hù)阻擋層是氧化硅層和/或氮
化娃層。優(yōu)選地，在上述淺溝槽隔離平坦化方法中，所述設(shè)計(jì)版圖的淺溝槽隔離單元的一部分是所述設(shè)計(jì)版圖的淺溝槽隔離單元的一半。本發(fā)明針對(duì)淺溝槽隔離的化學(xué)機(jī)械研磨這一工藝對(duì)圖案的疏密變化比較敏感這一特點(diǎn)，將淺溝槽隔離的曝光刻蝕過程分為至少兩次實(shí)施，使用該方法降低了圖案疏密變化的劇烈程度，有利于淺溝槽隔離的平坦化，提高化學(xué)機(jī)械研磨的工藝窗口。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種采用了根據(jù)本發(fā)明的第一方面所述的淺溝槽隔離平坦化方法的半導(dǎo)體制造方法。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種圖案平坦化方法，其包括光刻并蝕刻出設(shè)計(jì)版圖的圖案的一部分；對(duì)刻蝕出來的圖案進(jìn)行填充；進(jìn)行第一次化學(xué)機(jī)械研磨，形成第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；光刻并蝕刻出設(shè)計(jì)版圖的圖案的剩余部分；對(duì)刻蝕出來的圖案進(jìn)行填充；以及進(jìn)行第二次化學(xué)機(jī)械研磨，形成第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，在上述圖案平坦化方法中，所述設(shè)計(jì)版圖的圖案的一部分是所述設(shè)計(jì)版圖的圖案的一半。優(yōu)選地，在上述圖案平坦化方法中，所述第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和所述第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)是同一種類型的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，上述圖案平坦化方法還包括在光刻并蝕刻出設(shè)計(jì)版圖的圖案的一部分之前，在襯底上沉積保護(hù)阻擋層。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種采用了根據(jù)本發(fā)明的第三方面所述的圖案平坦化方法的半導(dǎo)體制造方法。本發(fā)明針對(duì)半導(dǎo)體版案的化學(xué)機(jī)械研磨這一工藝對(duì)圖案的疏密變化比較敏感這一特點(diǎn)，將半導(dǎo)體版案的曝光刻蝕過程分為至少兩次實(shí)施，使用該方法降低了圖案疏密變化的劇烈程度，有利于半導(dǎo)體版案的平坦化，提高化學(xué)機(jī)械研磨的工藝窗口。


結(jié)合附圖，并通過參考下面的詳細(xì)描述，將會(huì)更容易地對(duì)本發(fā)明有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優(yōu)點(diǎn)和特征，其中
圖I示意性地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的淺溝槽隔離平坦化方法的說明示圖。圖2示意性地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的淺溝槽隔離平坦化方法的流程圖。圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的淺溝槽隔離平坦化方法的說明示圖。圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的淺溝槽隔離平坦化方法的流程圖。需要說明的是，附圖用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。注意，表示結(jié)構(gòu)的附圖可能并非按比例繪制。并且，附圖中，相同或者類似的元件標(biāo)有相同或者類似的標(biāo)號(hào)。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚和易懂，下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)描述。 <第一實(shí)施例>圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的淺溝槽隔離平坦化方法的說明示圖。根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的淺溝槽隔離平坦化方法將曝光分成兩次進(jìn)行，首先進(jìn)行第一次曝光以形成原有設(shè)計(jì)圖案的一部分(例如一半)，然后形成淺溝槽隔離；隨后進(jìn)行第二次曝光以形成原有設(shè)計(jì)圖案的另一部分(例如另外一半)，并形成淺溝槽隔離。具體地說，參考圖3，同樣以4個(gè)區(qū)域、并且化學(xué)機(jī)械研磨工藝要求相鄰的區(qū)域之間的圖案的疏密程度差異不能超過30%為例，則在第一曝光Tl中形成第一區(qū)域A的總圖像(70%)的一半(35%)、第二區(qū)域B總圖像(80%)的一半(40%)、第三區(qū)域C的總圖像(10%)的一半(5%)、第四區(qū)域D的總圖像(20%)的一半(10%)。這樣，使得原本兩個(gè)相鄰區(qū)域之間的圖案的疏密程度差異降低了一半，從而滿足化學(xué)機(jī)械研磨工藝對(duì)相鄰的區(qū)域之間的圖案的疏密程度差異的要求。采用本發(fā)明第一實(shí)施例的淺溝槽隔離平坦化方法，降低了圖案疏密變化的劇烈程度，有利于淺溝槽隔離的平坦化，提高化學(xué)機(jī)械研磨的工藝窗口。更具體地說，圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的淺溝槽隔離平坦化方法的流程圖。如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的淺溝槽隔離平坦化方法包括第一步驟S21 :優(yōu)選地，首先在襯底上沉積保護(hù)阻擋層(例如氧化硅層和/或氮化娃層);第二步驟S22 :光刻并蝕刻出設(shè)計(jì)版圖的淺溝槽隔離單元的一部分(例如，光刻并蝕刻出原有設(shè)計(jì)一半的淺溝槽隔離區(qū)域)；第三步驟S23 :對(duì)刻蝕出來的淺溝槽隔離單元(第一淺溝槽隔離單元)進(jìn)行填充；第四步驟S24 :進(jìn)行第一次化學(xué)機(jī)械研磨，形成淺溝槽隔離；第五步驟S25 :光刻并蝕刻出設(shè)計(jì)版圖的淺溝槽隔離單元的剩余部分(例如，光刻并蝕刻出原有設(shè)計(jì)版圖中的另外一半淺溝槽隔離單元)；第六步驟S26 :對(duì)刻蝕出來的淺溝槽隔離單元(第二淺溝槽隔離單元)進(jìn)行填充；第七步驟S27 :進(jìn)行第二次化學(xué)機(jī)械研磨，最終形成淺溝槽隔離。本發(fā)明第一實(shí)施例給出了一種淺溝槽隔離平坦化的方法，本發(fā)明針對(duì)淺溝槽隔離的化學(xué)機(jī)械研磨這一工藝對(duì)圖案的疏密變化比較敏感這一特點(diǎn)，將淺溝槽隔離的曝光刻蝕過程分為兩次實(shí)施，使用該方法降低了圖案疏密變化的劇烈程度，有利于淺溝槽隔離的平坦化，提高化學(xué)機(jī)械研磨的工藝窗口。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明還提供了一種采用了上述淺溝槽隔離平坦化方法的半導(dǎo)體制造方法。<第二實(shí)施例>實(shí)際上，根據(jù)本發(fā)明的原理不僅可以應(yīng)用至淺溝槽隔離平坦化，而且可以應(yīng)用至處理工藝包括圖案形成以及后續(xù)的化學(xué)機(jī)械研磨，并且化學(xué)機(jī)械研磨對(duì)相鄰的區(qū)域之間的圖案的疏密程度差異有要求的情況。由此，根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的圖案平坦化方法包括優(yōu)選地，首先在襯底上沉積保護(hù)阻擋層(例如氧化硅層和/或氮化硅層)；光刻并蝕刻出設(shè)計(jì)版圖的圖案的一部分(例如，光刻并蝕刻出原有設(shè)計(jì)版圖中的 一半圖案)；對(duì)刻蝕出來的圖案進(jìn)行填充；進(jìn)行第一次化學(xué)機(jī)械研磨，形成第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；光刻并蝕刻出設(shè)計(jì)版圖的圖案的剩余部分(例如，光刻并蝕刻出原有設(shè)計(jì)版圖中的另外一半圖案)；對(duì)刻蝕出來的圖案進(jìn)行填充；進(jìn)行第二次化學(xué)機(jī)械研磨，形成第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。其中，第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)可能是同一種類型的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。因此，本發(fā)明第二實(shí)施例針對(duì)半導(dǎo)體版案的化學(xué)機(jī)械研磨這一工藝對(duì)圖案的疏密變化比較敏感這一特點(diǎn)，將半導(dǎo)體版案的曝光刻蝕過程分為至少兩次實(shí)施，使用該方法降低了圖案疏密變化的劇烈程度，有利于半導(dǎo)體版案的平坦化，提高化學(xué)機(jī)械研磨的工藝窗口。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明還提供了一種采用了上述圖案平坦化方法的半導(dǎo)體制造方法?！磳?duì)實(shí)施例的修改〉雖然示出了兩次圖案形成過程分別形成一般圖案的示例，但是對(duì)于任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，可以理解的是，顯然可以對(duì)每次圖案形成過程形成的圖案的比例進(jìn)行調(diào)整。例如，第一圖案形成過程形成第一比例的圖案，而第二圖案形成過程形成第二比例的圖案，其中第一比例與第二比例之和為百分之百?？梢赃m當(dāng)劃分第一比例和第二比例。雖然示出了將圖案形成過程分為兩次實(shí)施的情況，但是，對(duì)于任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，可以理解的是，顯然可以將圖案形成過程分為更多次數(shù)實(shí)施的情況，因此，將圖案形成過程分為更多次數(shù)實(shí)施的這種情況顯然也落入本發(fā)明的保護(hù)范圍?？梢岳斫獾氖?，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而上述實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明。對(duì)于任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種淺溝槽隔離平坦化方法，其特征在于包括 光刻并蝕刻出設(shè)計(jì)版圖的淺溝槽隔離單元的一部分； 對(duì)刻蝕出來的淺溝槽隔離單元進(jìn)行填充； 進(jìn)行第一次化學(xué)機(jī)械研磨，形成第一淺溝槽隔離； 光刻并蝕刻出設(shè)計(jì)版圖的淺溝槽隔離單元的剰余部分； 對(duì)刻蝕出來的淺溝槽隔離單元進(jìn)行填充；以及 進(jìn)行第二次化學(xué)機(jī)械研磨，形成第二淺溝槽隔離。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的淺溝槽隔離平坦化方法，其特征在于還包括在光刻并蝕刻出設(shè)計(jì)版圖的淺溝槽隔離單元的一部分之前，在襯底上沉積保護(hù)阻擋層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的淺溝槽隔離平坦化方法，其特征在于，所述保護(hù)阻擋層是氧化娃層和/或氮化娃層。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3之一所述的淺溝槽隔離平坦化方法，其特征在于，所述設(shè)計(jì)版圖的淺溝槽隔離單元的一部分是所述設(shè)計(jì)版圖的淺溝槽隔離單元的一半。
5.一種采用了根據(jù)權(quán)利要求I至4之一所述的淺溝槽隔離平坦化方法的半導(dǎo)體制造方法。
6.一種圖案平坦化方法，其特征在于包括 光刻并蝕刻出設(shè)計(jì)版圖的圖案的一部分； 對(duì)刻蝕出來的圖案進(jìn)行填充； 進(jìn)行第一次化學(xué)機(jī)械研磨，形成第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)； 光刻并蝕刻出設(shè)計(jì)版圖的圖案的剰余部分； 對(duì)刻蝕出來的圖案進(jìn)行填充；以及 進(jìn)行第二次化學(xué)機(jī)械研磨，形成第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖案平坦化方法，其特征在于，所述設(shè)計(jì)版圖的圖案的一部分是所述設(shè)計(jì)版圖的圖案的一半。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或8所述的圖案平坦化方法，其特征在于，所述第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和所述第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)是同一種類型的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或8所述的圖案平坦化方法，其特征在于還包括在光刻并蝕刻出設(shè)計(jì)版圖的圖案的一部分之前，在襯底上沉積保護(hù)阻擋層。
10.一種采用了根據(jù)權(quán)利要求6至9之一所述的圖案平坦化方法的半導(dǎo)體制造方法。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種淺溝槽隔離平坦化方法以及半導(dǎo)體制造方法。根據(jù)本發(fā)明的淺溝槽隔離平坦化方法包括光刻并蝕刻出設(shè)計(jì)版圖的淺溝槽隔離單元的一部分；對(duì)刻蝕出來的淺溝槽隔離單元進(jìn)行填充；進(jìn)行第一次化學(xué)機(jī)械研磨，形成第一淺溝槽隔離；光刻并蝕刻出設(shè)計(jì)版圖的淺溝槽隔離單元的剩余部分；對(duì)刻蝕出來的淺溝槽隔離單元進(jìn)行填充；以及進(jìn)行第二次化學(xué)機(jī)械研磨，形成第二淺溝槽隔離。本發(fā)明針對(duì)淺溝槽隔離的化學(xué)機(jī)械研磨這一工藝對(duì)圖案的疏密變化比較敏感這一特點(diǎn)，將淺溝槽隔離的曝光刻蝕過程分為至少兩次實(shí)施，使用該方法降低了圖案疏密變化的劇烈程度，有利于淺溝槽隔離的平坦化，提高化學(xué)機(jī)械研磨的工藝窗口。
文檔編號(hào)H01L21/762GK102709227SQ20121020899
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月21日
發(fā)明者張守龍, 徐強(qiáng) 申請(qǐng)人:上海華力微電子有限公司