[發(fā)明專利]金屬前介質(zhì)層的平坦化方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010587500.1
• 申請日: 2010-12-13
• 公開（公告）號: CN102543670A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉金彪;楊濤;李春龍;張浩;宋希明;趙玉印
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/265;H01L21/311
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 逯長明;王寶筠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種金屬前介質(zhì)層的平坦化方法。

背景技術(shù)

在集成電路制造工藝中，金屬前介質(zhì)層(Pre-Metal?Dielectric，PMD)設(shè)置于器件和互連金屬層之間，作為使器件免受雜志粒子污染的保護(hù)層。通常，金屬前介質(zhì)層的組成成分為絕緣物質(zhì)SiO₂。

在實(shí)際操作過程中，由于金屬前介質(zhì)層圖形本身高度落差的原因，最終形成的金屬前介質(zhì)層表面會(huì)出現(xiàn)高低起伏的不平坦現(xiàn)象。例如，在多晶硅柵上沉積金屬前介質(zhì)層時(shí)，由于柵極與襯底之間存在高度差，如圖1所示，因此在沉積金屬前介質(zhì)后，此高度差會(huì)遺傳給所沉積的金屬前介質(zhì)層，使得金屬前介質(zhì)層表面出現(xiàn)高低起伏的不平坦現(xiàn)象。

在形成金屬前介質(zhì)層之后，為了后續(xù)互連等工藝的光刻需要，必須對金屬前介質(zhì)層表面進(jìn)行平坦化處理。目前常采用的是平坦化處理技術(shù)是化學(xué)機(jī)械拋光法(Chemical?Mechanical?Polishing，CMP)。該技術(shù)是機(jī)械削磨和化學(xué)腐蝕的組合技術(shù)，將晶圓上形成金屬前介質(zhì)層的帶圖案的一面向下壓到研磨墊上，在化學(xué)研磨液作用下，通過研磨頭和研磨墊的相對運(yùn)動(dòng)對金屬前介質(zhì)層表面進(jìn)行研磨處理，最終得到相對平坦的表面結(jié)構(gòu)。

然而，CMP制程是成本較高的工藝，設(shè)備成本高，而且屬于單片式作業(yè)設(shè)備，器件處理效率低，并且，由于研磨液中通常存在高硬度的研磨粒子，因此，在研磨過程中，容易對器件表面造成劃傷，導(dǎo)致器件良品率降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種金屬前介質(zhì)層的平坦化方法，以避免現(xiàn)有CMP在對金屬前介質(zhì)層研磨過程中易造成的器件表面劃傷的缺陷。

本發(fā)明提供了一種金屬前介質(zhì)層的平坦化方法，包括：

對具有凸凹結(jié)構(gòu)的金屬前介質(zhì)層PMD表面進(jìn)行大傾角離子注入；

利用濕法刻蝕的方法對離子注入后的PMD表面進(jìn)行平坦化處理。

優(yōu)選的，所述離子的注入傾角θ為0～90度。

優(yōu)選的，所述離子的注入傾角θ為arctan(H1/L2)～arctan(H1/L3)，其中，H1為所述PMD凸結(jié)構(gòu)與凹結(jié)構(gòu)之間的高度差值，L2為所述PMD下部相鄰柵極的間距，L3為所述PMD相鄰?fù)菇Y(jié)構(gòu)之間的間距。

優(yōu)選的，所述離子為BF₂、P及Ar中的一種。

優(yōu)選的，所述離子的注入能量范圍為30～810Kev。

優(yōu)選的，所述離子的注入劑量為1E13～1E16atom/cm²。

優(yōu)選的，所述PMD的組分為SiO₂。

優(yōu)選的，所述濕法刻蝕采用的化學(xué)腐蝕液為氫氟酸與氟化銨的混合液，或者為稀釋氫氟酸溶液。

優(yōu)選的，所述SiO₂的形成采用化學(xué)氣相沉積或旋涂工藝形成。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明提供的金屬前介質(zhì)層的平坦化方法，在對PMD表面進(jìn)行平坦化處理之前，首先對具有凸凹結(jié)構(gòu)的PMD表面進(jìn)行大傾角離子注入，利用大傾角離子注入時(shí)的陰影效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對PMD表面上凸凹結(jié)構(gòu)的選擇性轟擊，對PMD表面上凸結(jié)構(gòu)區(qū)域注入離子，使得凸結(jié)構(gòu)區(qū)域的活性高于凹結(jié)構(gòu)區(qū)域的活性，大大增加凸結(jié)構(gòu)區(qū)域在化學(xué)腐蝕液中的腐蝕速率，因此，在濕法刻蝕過程中化學(xué)液腐蝕的作用下，注入離子的凸結(jié)構(gòu)區(qū)域和非離子注入的凹結(jié)構(gòu)區(qū)域會(huì)獲得不同的腐蝕速率差異，注入離子的凸結(jié)構(gòu)區(qū)域的腐蝕速率明顯高于非離子注入的凹結(jié)構(gòu)區(qū)域，從而便于實(shí)現(xiàn)PMD表面的平坦化，并且，由于沒有高硬度研磨粒子的引入，不會(huì)造成器件表面劃傷的缺陷，另外，濕法腐蝕為多片作業(yè)，使得生產(chǎn)效率更高。

附圖說明

圖1為PMD表面出現(xiàn)高低起伏的不平坦現(xiàn)象的示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的金屬前介質(zhì)層的平坦化方法流程示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中確定離子注入傾角的示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中注入離子后的器件剖面示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)平坦化處理后的器件剖面示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說明。

本發(fā)明的處理方法可以被廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域中，并且可利用許多適當(dāng)?shù)牟牧现谱鳎旅媸峭ㄟ^具體的實(shí)施例來加以說明，當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員所熟知的一般的替換無疑地涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。