[發明專利]復合式化學機械研磨法與淺溝槽隔離結構的制造方法

無效

• 申請號: 200610128009.6
• 申請日: 2006-08-31
• 公開（公告）號: CN101134286A
• 公開（公告）日: 2008-03-05
• 發明（設計）人: 陳彥竹;朱辛堃;蔡騰群;陳佳禧
• 申請（專利權）人: 聯華電子股份有限公司
• 主分類號: B24B1/00
• 分類號: B24B1/00;B24B29/02;H01L21/304
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 陶鳳波

技術領域

本發明是涉及一種化學機械研磨法以及半導體結構的制作方法，且特別是涉及一種復合式化學機械研磨法與淺溝槽隔離結構的制造方法。

背景技術

在半導體工藝中，隨著元件尺寸持續縮減，光刻曝光分辨率也相對增加，且伴隨著曝光景深的縮減，對于晶片表面的高低起伏程度的要求更為嚴苛。因此，芯片在制作過程如何維持良好的平坦度是一個重要的課題。

目前，晶片的平坦化(Planarization)工藝都是依賴化學機械研磨(chemicalmechanical?polishing，CMP)工藝來完成。對于化學機械研磨工藝而言，特別是傳統的硅基(silica?based)淺溝槽隔離層化學機械研磨(STI-CMP)工藝，一般而言，具有低成本、高研磨速率與高平坦化效率等優點。

但是，在淺溝槽隔離層化學機械研磨工藝中，仍然存在有一些缺點。舉例來說，在淺溝槽隔離層化學機械研磨工藝中，會有氧化物對氮化物(oxide?tonitride)的選擇比無法提高而產生研磨不足(under?polishing)，或者是過度研磨(over?polishing)的問題，而過度研磨則會造成碟化(dishing)現象。而且，現有為了避免此問題的發生，甚至需使用到后備光掩模(reserve?mask，RM)以輔助工藝。然而，采用此法卻具有必須增加一道光刻蝕刻工藝以形成反相光掩模，使得工藝復雜化及成本增加的問題。另外，淺溝槽隔離層化學機械研磨工藝也常會有淺溝槽氧化層的厚度與均勻度皆不易控制的問題，而影響工藝的可靠度。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的就是在提供一種復合式化學機械研磨法，能夠避免研磨不足或過度研磨的問題，而可提高芯片表面的均勻度，以及工藝的可靠度。

本發明的另一目的是提供一種淺溝槽隔離結構的制造方法，能夠避免產生碟化現象，提高淺溝槽隔離結構的平坦度與工藝的可靠度。

本發明提出一種復合式化學機械研磨法，適于使一結構平坦化，復合式化學機械研磨法為先提供一研磨液(slurry)，以一第一研磨速度，進行一主研磨(main?polishing)步驟。然后，進行一輔助研磨(assisted?polishing)步驟，以使結構平坦化。其中，輔助研磨步驟是先在一第一時間內，提供研磨液，接著再于一第二時間內，加入一溶劑，并以一第二研磨速度進行研磨，而第二研磨速度小于第一研磨速度。

依照本發明的實施例所述的復合式化學機械研磨法，上述的溶劑包括去離子水(deionized?water，DIW)。

依照本發明的實施例所述的復合式化學機械研磨法，上述的第一時間為0至20秒之間。

依照本發明的實施例所述的復合式化學機械研磨法，上述的第二時間為2至20秒之間。

依照本發明的實施例所述的復合式化學機械研磨法，上述的研磨液例如是高選擇比研磨液(high?selectivity?slurry，HSS)。另外，上述的研磨液例如是含氧化鈰(cerium?oxide，CeO₂)的溶液。

本發明另提出一種淺溝槽隔離結構的制造方法，先提供一基底，基底上已形成有圖案化的一掩模層，以及于基底中已形成有至少一溝槽，且掩模層暴露出溝槽。然后，于基底上方形成一介電層填入溝槽中。接著，進行一主研磨步驟，移除部分介電層。之后，進行一輔助研磨步驟，移除部分介電層與部分掩模層。輔助研磨步驟為先在一第一時間內，提供一研磨液，接著再于一第二時間內，加入一溶劑，并以一研磨速度進行研磨，且其研磨速度小于主研磨步驟的研磨速度。繼之，移除掩模層。

依照本發明的實施例所述的淺溝槽隔離結構的制造方法，上述的溶劑包括去離子水。

依照本發明的實施例所述的淺溝槽隔離結構的制造方法，上述的第一時間為0至20秒之間。

依照本發明的實施例所述的淺溝槽隔離結構的制造方法，上述的第二時間為2至20秒之間。

依照本發明的實施例所述的淺溝槽隔離結構的制造方法，上述的研磨液例如是高選擇比研磨液。另外，上述的研磨液例如是含氧化鈰的溶液。

在本發明的復合式化學機械研磨法中，將化學機械研磨工藝分成主研磨步驟與輔助研磨步驟，而輔助研磨步驟的研磨速度小于主研磨步驟的研磨速度，因此不會有現有因過度研磨的問題，而影響工藝的可靠度。另外，利用復合式化學機械研磨法的淺溝槽隔離結構的制造方法，除了可確保欲被研磨的材料可以完全被研磨干凈外，不會有碟化現象，而可提高芯片表面的平坦度。