[發明專利]一種淺溝槽隔離結構表面的研磨方法

有效

• 申請號: 200910197628.4
• 申請日: 2009-10-23
• 公開（公告）號: CN102044468A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: 李健;胡駿
• 申請（專利權）人: 無錫華潤上華半導體有限公司;無錫華潤上華科技有限公司
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762;H01L21/3105;H01L21/66;B24B9/06
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙) 31218
• 代理人: 翟羽

【技術領域】

本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種淺溝槽隔離結構表面的研磨方法。

【背景技術】

淺溝槽隔離(STI)結構的化學機械研磨(CMP)工藝在半導體流程中是一道至關重要的工序，這一步要將晶圓有源區氮化硅表面的氧化硅通過化學機械研磨的方法全部去除掉，研磨后晶圓表面淺溝槽隔離區域的表面會低于有源區的表面。

如附圖1為經過化學機械研磨后的淺溝槽隔離結構示意圖，包括襯底100、設置于襯底表面的襯墊氧化層110和氮化物覆蓋層120，上述三層結構中具有一溝槽130，凹槽中的填充材料為氧化硅。凹槽中的填充物表面與氮化物覆蓋層的表面具有一高度差h，這個高度差h稱之為臺階高度(SH：step-height)。

臺階高度對器件的性能有重要的影響，因此希望每片晶圓都具有接近一致的臺階高度。而目前業界尚且沒有一種可以控制臺階高度保持一致性的方法，現有的方法只是在控制晶圓研磨后淺溝槽隔離區域的氧化硅厚度和有源區氮化硅的厚度，通過厚度來決定化學機械研磨的研磨時間。

現有技術的缺點在于，化學機械研磨只用來控制研磨后晶圓的厚度，使其保持在一個目標厚度，而不顧化學機械研磨前氮化硅的實際厚度和溝槽的實際深度。而實際上，在化學機械研磨前這兩個參數是不穩定的。這樣不同的前值厚度，研磨到相同的后值厚度，就導致了化學機械研磨之后臺階高度的不穩定。也就是說這種方法忽略了前值溝槽蝕刻的深度和氮化硅沉積的厚度在前后產品批次之間的差異。而這種差異會導致化學機械研磨后臺階高度的變化。

【發明內容】

本發明所要解決的技術問題是，提供一種研磨方法，能夠保證不同批次的晶圓的臺階高度都被控制在目標高度，避免不同批次晶圓之間的臺階高度變化，保證后續工藝的正常進行。

為了解決上述問題，本發明提供了一種淺溝槽隔離結構表面的研磨方法，包括如下步驟：提供多個相同的晶圓，所述晶圓表面具有溝槽，未形成溝槽的晶圓表面覆蓋有第一介質層，所述溝槽和第一介質層的表面進一步覆蓋有第二介質層；選取所述多個晶圓中的一個，研磨除去第二介質層至恰好露出第一介質層的表面；測算溝槽中的第二介質層的表面與溝槽外第一介質層表面之間的高度差；根據實際的高度差與目標值高度差之間的差值，修正研磨時間；采用修正后的研磨時間對其余的晶圓實施研磨。

作為可選的技術方案，所述實際的高度差與目標值高度差之間的差值與時間修正值之間成正比，比值為第二介質層研磨速率的(1-1/A)倍，其中A為第二介質層研磨速率與第一介質層研磨速率的比值。

作為可選的技術方案，所述第一介質層的材料為氮化硅，第二介質層的材料為氧化硅，所述A的取值范圍是1.5至30。

作為可選的技術方案，所述測算高度差進一步包括：測量研磨后晶圓表面的溝槽的深度、第一介質層的厚度、溝槽中的第二介質層的厚度；所述高度差等于溝槽的深度加上第一介質層的厚度，再減去溝槽中的第二介質層的厚度。

本發明的優點在于，對于生產線上不同批次的晶圓而言，只需要在每一批晶圓中選取一個晶圓做測試片來做實驗，既可以獲得準確的研磨時間參數，保證該批次晶圓的臺階高度均為目標高度。

【附圖說明】

附圖1為現有技術中經過化學機械研磨后的淺溝槽隔離結構示意圖；

附圖2為本發明所述淺溝槽隔離結構表面的研磨方法的具體實施方式的實施步驟示意圖；

附圖3與附圖4為本發明所述淺溝槽隔離結構表面的研磨方法的具體實施方式的工藝示意圖。

【具體實施方式】

下面結合附圖對本發明提供的一種淺溝槽隔離結構表面的研磨方法的具體實施方式做詳細說明。

附圖2所述為本具體實施方式的實施步驟示意圖，包括：步驟S20，提供多個晶圓，所述晶圓表面具有溝槽，未形成溝槽的晶圓表面覆蓋有第一介質層，所述溝槽和第一介質層的表面進一步覆蓋有第二介質層；步驟S21，選取所述多個晶圓中的一個，研磨除去第二介質層至恰好露出第一介質層的表面；步驟S22，測算溝槽中的第二介質層的表面與溝槽外第一介質層表面之間的高度差；步驟S23，根據實際的高度差與目標值高度差之間的差值，修正研磨時間；步驟S24，采用修正后的研磨時間對其余的晶圓實施研磨。

附圖3所示，參考步驟S20，提供多個相同的晶圓200，所述晶圓200的表面具有溝槽230，未形成溝槽230的晶圓200表面覆蓋有第一介質層210，所述溝槽230和第一介質層210的表面進一步覆蓋有第二介質層220。

所述晶圓200表面還可以進一步具有襯墊氧化物層等其他可選的介質層結構，此處從略。