專利名稱：能夠補(bǔ)償納米形貌效應(yīng)的化學(xué)機(jī)械拋光用漿液組合物、以及利用其的半導(dǎo)體元件的表面 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)機(jī)械拋光用漿液組合物，更詳細(xì)地說，涉及能夠補(bǔ)償在晶片表面形成的納米形貌(nanotopography)效應(yīng)的漿液組合物、以及利用其的半導(dǎo)體元件的表面平坦化方法。
本申請(qǐng)對(duì)2003年5月12日申請(qǐng)的韓國專利10-2003-0029678號(hào)要求優(yōu)先權(quán)，在此援引其內(nèi)容。
背景技術(shù)：
化學(xué)機(jī)械拋光(Chemical Mechanical Polishing；CMP)是通過存在于加壓后的晶片和拋光襯墊之間的拋光劑而進(jìn)行的機(jī)械加工、與通過漿液的化學(xué)藥品而進(jìn)行的化學(xué)蝕刻同時(shí)進(jìn)行的半導(dǎo)體加工技術(shù)的領(lǐng)域之一，在亞微尺寸的半導(dǎo)體芯片的制造中，為全面平坦化(Global Planarization)技術(shù)的必需工序。


圖1至圖3為用于說明通過化學(xué)機(jī)械拋光工序而進(jìn)行的通常的半導(dǎo)體元件的表面平坦化方法的工序剖面圖，用于說明STI(ShallowTrench Isolation)工序的工序剖面圖。
參照?qǐng)D1可知，例如在硅單晶構(gòu)成的襯底(10)上，形成由硅氧化物(SiO2)構(gòu)成的襯墊氧化物層(12)和由硅氮化物(Si3N4)構(gòu)成的氮化物層(14)后，形成劃定用于電分離元件活性區(qū)域的溝槽區(qū)域(16)的光致抗蝕劑圖形(未給出圖示)，將其作為蝕刻掩模對(duì)上述氮化物層(14)進(jìn)行蝕刻，將其作為蝕刻掩模僅以規(guī)定的深度對(duì)上述襯墊氧化物層(12)和襯底(10)進(jìn)行蝕刻，形成溝槽區(qū)域(16)。接著，對(duì)上述溝槽區(qū)域(16)進(jìn)行填隙(gap fill)，蒸鍍由硅氧化物構(gòu)成的氧化物層(18a)，使其距離上述氮化物層(14)的表面一定高度以上。
接著，參照?qǐng)D2可知，對(duì)于上述氧化物層(18a)，使用二氧化硅漿液組合物，實(shí)施1次化學(xué)機(jī)械拋光工序。之所以使用二氧化硅類漿液，是因?yàn)槎趸铦{液的拋光劑通常比二氧化鈰漿液的拋光劑小，對(duì)于表面存在凹凸部分的氧化物層(18a)而言，拋光效率高的緣故。
接著，參照?qǐng)D3可知，到氮化物層(14)的表面露出為止，對(duì)于圖2中在氮化物層(14)上殘留的氧化物層(18a)，進(jìn)行了2次化學(xué)機(jī)械拋光工序，實(shí)現(xiàn)了使得僅在溝槽區(qū)域(16)內(nèi)填埋氧化物層(18c)的全面平坦化。
另一方面，在上述CMP工序的情況下，當(dāng)襯底(10)的表面并非在整個(gè)晶片范圍內(nèi)都平坦，在整個(gè)晶片范圍內(nèi)溝槽區(qū)域(16)的密度不同時(shí)，存在不能實(shí)現(xiàn)充分的全面平坦化的問題。
圖4a是為了說明納米形貌，表示CMP工序前的半導(dǎo)體襯底的表面的剖面圖，圖4b是顯示在CMP工序前的半導(dǎo)體襯底上形成的氧化物層的厚度的示意圖，圖5a是顯示對(duì)于圖4a的半導(dǎo)體襯底進(jìn)行了CMP工序后的半導(dǎo)體襯底的表面的剖面圖，圖5b是顯示在CMP工序后的半導(dǎo)體襯底上形成的氧化物層的厚度的示意圖。
參照?qǐng)D4a可知，在由構(gòu)成晶片的單晶硅構(gòu)成的襯底(20)上，蒸鍍了具備一定厚度的氧化物層(22)。圖4a雖然是相當(dāng)程度上夸大的表現(xiàn)，但在襯底(20)的表面存在著具備一定波長(zhǎng)的波形和具備一定高度的偏差的所謂“納米形貌(nano-topography)”。納米形貌通常定義為具有0.2～20mm的波長(zhǎng)(L)、具有20～80nm高度的偏差(H)。另一方面，蒸鍍?cè)谝r底(20)的表面上的氧化物層(22)，由于受到襯底(20)的表面存在的納米形貌的影響，在其表面上也會(huì)形成具有一定波長(zhǎng)的彎曲。
如圖4b所示，即使由于受到襯底(20)的表面存在的納米形貌的影響而在氧化物層(22)的表面也形成了一定的彎曲，該蒸鍍的氧化物層(22)的厚度，在襯底(20)的整個(gè)表面上也是一樣的。
對(duì)圖4a的襯底(20)進(jìn)行作為全面平坦化工序的CMP工序的話，該剖面的形狀，如圖5a所示，盡管表面變得平坦，但由圖5a僅對(duì)拋光后的氧化物層(22a)的厚度進(jìn)行圖示的話，如圖5b所示，隨距離不同，氧化物層(22a)發(fā)生嚴(yán)重的厚度偏差。即，在整個(gè)晶片范圍內(nèi)，以均勻的速度對(duì)與拋光裝置的拋光襯墊相接觸的襯底的表面進(jìn)行拋光，因此襯底(20)的表面上存在于谷區(qū)域(valley region)的氧化物層(22a)，像“A”處一樣，被過小拋光(under polishing)，殘存比較厚，而存在于峰區(qū)域(peak region)的氧化物層(22a)，像“B”處一樣，被過度拋光(over polishing)，殘存比較薄。在附圖中，“Y3”顯示了拋光后的氧化物層(22a)的平均厚度。
因此，即使進(jìn)行了作為全面平坦化工序的CMP工序，由于襯底(20)的表面存在的納米形貌效應(yīng)，也不能使得氧化物層(22a)的厚度變得均勻。這樣的事實(shí)，在必須在整個(gè)襯底(20)的范圍內(nèi)維持一定的厚度的情況下，例如在作為半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置的DRAM中，作為MOS晶體管的柵極絕緣膜的氧化物層的厚度，在整個(gè)晶片襯底的范圍內(nèi)不均勻的情況下，成為導(dǎo)致各MOS晶體管的入口電壓值不同，從而誘發(fā)半導(dǎo)體元件的誤操作等的導(dǎo)致元件的可靠性降低的要因。
另一方面，在形成了上述圖3的溝槽區(qū)域(16)的半導(dǎo)體襯底(10)的情況下，形成了溝槽區(qū)域(16)的部分位于納米形貌的谷區(qū)域時(shí)，被過小拋光，在氮化物層(14)上也原封不動(dòng)地殘存了氧化物層(18c)，而位于峰區(qū)域時(shí)，有時(shí)被過度拋光，氮化物層(14)的相當(dāng)一部分被拋光除去，因此存在CMP工序的工藝余量很小的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述以往技術(shù)中的問題點(diǎn)，提供可最大程度補(bǔ)償存在于晶片表面的納米形貌(Nanotopography)效應(yīng)的化學(xué)機(jī)械拋光用漿液組合物。
本發(fā)明的另一目的在于提供使用上述本發(fā)明的漿液組合物使得半導(dǎo)體元件的表面平坦化的方法。
為了達(dá)到上述本發(fā)明的目的，本發(fā)明中的化學(xué)機(jī)械拋光用漿液組合物為在對(duì)晶片表面形成的氧化物層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光工序時(shí)，用于補(bǔ)償納米形貌效應(yīng)的化學(xué)機(jī)械拋光用漿液組合物，其中含有拋光粒子和添加劑，為了在上述化學(xué)機(jī)械拋光工序后將上述氧化物層的厚度偏差(OTD)控制在一定水平以下，將上述拋光粒子的尺寸和上述添加劑的濃度調(diào)整到一定的范圍內(nèi)。
優(yōu)選將上述拋光粒子的尺寸調(diào)整到2nm～1000nm的范圍內(nèi)，并且將上述添加劑的濃度調(diào)整到10重量％以下。
另一方面，用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的另一目的的本發(fā)明的半導(dǎo)體元件的表面平坦化方法，具備準(zhǔn)備表面上形成有一定的高度和波長(zhǎng)的納米形貌的晶片的階段、進(jìn)行蒸鍍以使得氧化物層在上述晶片上變成規(guī)定厚度的階段、以及通過化學(xué)機(jī)械拋光工序而除去上述氧化物層使得表面平坦化的階段，其中在上述化學(xué)機(jī)械拋光工序中，含有拋光粒子和添加劑，為了在上述化學(xué)機(jī)械拋光工序后將上述氧化物層的厚度偏差(OTD)控制在一定水平以下，使用將上述拋光粒子的尺寸和上述添加劑的濃度調(diào)整到一定的范圍內(nèi)的漿液組合物。
在準(zhǔn)備上述晶片的階段，上述晶片有時(shí)為裸(bare)晶片，上述晶片的表面有時(shí)形成氮化物層、形成溝槽。
根據(jù)本發(fā)明，在漿液組合物中，例如通過在一定的控制范圍內(nèi)添加添加劑，在提高相對(duì)于氮化物層的氧化物層的拋光速度選擇比的同時(shí)，還能將拋光粒子的尺寸調(diào)整到一定的范圍內(nèi)，補(bǔ)償半導(dǎo)體晶片的表面存在的納米形貌效應(yīng)，減少CMP工序后氧化物層的厚度偏差。
附圖簡(jiǎn)述圖1為用于說明通過化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)進(jìn)行的通常的半導(dǎo)體元件的表面平坦化方法的工序剖面圖。
圖2為用于說明通過化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)進(jìn)行的通常的半導(dǎo)體元件的表面平坦化方法的工序剖面圖。
圖3為用于說明通過化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)進(jìn)行的通常的半導(dǎo)體元件的表面平坦化方法的工序剖面圖。
圖4a為用于說明納米形貌的CMP工序前的半導(dǎo)體襯底的表面的剖面圖。
圖4b為CMP工序前的半導(dǎo)體襯底上形成的氧化膜的厚度的示意圖。
圖5a為對(duì)圖4a的半導(dǎo)體襯底進(jìn)行了CMP工序后的半導(dǎo)體襯底的表面的剖面圖。
圖5b為CMP工序后的半導(dǎo)體襯底上形成的氧化膜的厚度的示意圖。
圖6為顯示相對(duì)于半導(dǎo)體晶片的納米形貌的高度的圖的平面圖，其中該半導(dǎo)體晶片是出于應(yīng)用本發(fā)明的實(shí)施例的目的而準(zhǔn)備的。
圖7表示沿著圖6的橫向而測(cè)定的納米形貌的高度的曲線圖。
圖8為隨應(yīng)用本發(fā)明的實(shí)施例而使用的添加劑濃度，拋光時(shí)間與除去速度之間的關(guān)系的曲線圖。
圖9a為相對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施例中的漿液A，添加劑濃度為0重量％時(shí)，納米形貌的高度與OTD(Oxide Thickness Deviation)的曲線圖。
圖9b為相對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施例中的漿液A，添加劑濃度為0.2重量％時(shí)，納米形貌的高度與OTD的曲線圖。
圖9c為相對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施例中的漿液A，添加劑濃度為0.8重量％時(shí)，納米形貌的高度與OTD的曲線圖。
圖10a為相對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施例中的漿液B，添加劑濃度為0重量％時(shí)，納米形貌的高度與OTD的曲線圖。
圖10b為相對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施例中的漿液B，添加劑濃度為0.2重量％時(shí)，納米形貌的高度與OTD的曲線圖。
圖10c為相對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施例中的漿液B，添加劑濃度為0.8重量％時(shí)，納米形貌的高度與OTD的曲線圖。
圖11a為相對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施例中的漿液C，添加劑濃度為0重量％時(shí)，納米形貌的高度與OTD的曲線圖。
圖11b為相對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施例中的漿液C，添加劑濃度為0.2重量％時(shí)，納米形貌的高度與OTD的曲線圖。
圖11c為相對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施例中的漿液C，添加劑濃度為0.8重量％時(shí)，納米形貌的高度與OTD的曲線圖。
圖12為對(duì)本發(fā)明的各實(shí)施例中不同的漿液的添加劑濃度下的OTD的Rms值進(jìn)行比較的棒圖。
圖13為用于說明在本發(fā)明的實(shí)施例中拋光粒子的尺寸的影響的示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下，邊參照附上的各個(gè)附圖，邊對(duì)本發(fā)明的各個(gè)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。各個(gè)實(shí)施例并不是用來限定本發(fā)明的，而僅僅是作為本發(fā)明的具體實(shí)施例，為使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易地理解本發(fā)明的思想而進(jìn)行的簡(jiǎn)單例示。
本發(fā)明的發(fā)明人對(duì)CMP用漿液中，添加劑的濃度和拋光粒子的尺寸對(duì)納米形貌效應(yīng)的影響進(jìn)行了試驗(yàn)和測(cè)定。在半導(dǎo)體元件的表面平坦化方法中代表性采用的STI(Shallow Trench Isolation)CMP工序中使用的漿液中，氧化物層和氮化物層之間的除去速度選擇比，是決定STI工藝余量，最終決定收率的重要因素。與在氧化物層的拋光中廣泛使用的二氧化硅漿液相比，二氧化鈰具有拋光除去速度的選擇比大的優(yōu)點(diǎn)。
這里，本發(fā)明的發(fā)明人準(zhǔn)備了相對(duì)于氮化物層，氧化物層的拋光除去速度的選擇比大的化學(xué)機(jī)械拋光用二氧化鈰漿液組合物。準(zhǔn)備了使用3種相互不同尺寸的高純度二氧化鈰拋光粒子的漿液，對(duì)所有的漿液，均采用了以碳酸鈰為前體的固相取代反應(yīng)法(Soliddisplacement reaction method)。拋光粒子的尺寸，使用ColloidalDynamics公司的AcoustoSizer II進(jìn)行測(cè)定，其結(jié)果如表1所示。
表1


將這樣的各拋光粒子分散在去離子水中，為了使得拋光粒子的分散穩(wěn)定，添加作為商用化分散劑的聚丙烯酸。接著，添加例如聚甲基丙烯酸酯酸(poly-meta-acrylate-acid)作為陰離子性有機(jī)添加劑，使其變?yōu)?～0.8重量％。該陰離子性添加劑是為了通過CMP拋光除去速度，對(duì)相對(duì)于氮化物層的氧化物層的選擇比進(jìn)行控制而使用的。最后，用去離子水稀釋，使得二氧化鈰拋光粒子的固體含量變?yōu)?重量％。添加堿性劑，使得漿液的氫離子指數(shù)變?yōu)?.0。
接著，準(zhǔn)備通過單面拋光法而制備的8“硅裸(bare)晶片”。利用化學(xué)氣相蒸鍍法，形成PETEOS(Plasma Enhanced Tetra-Ethyl-Ortho-Silicate)膜，使其厚度變?yōu)?000，作為氧化物層。用ADE公司的納米測(cè)繪儀(Nano-Mapper)，測(cè)定晶片表面的納米形貌的高度，該測(cè)定結(jié)果如圖6和圖7所示。圖6為表示準(zhǔn)備的半導(dǎo)體晶片的納米形貌高度的圖的平面圖。圖7為表示沿著圖6的中央的橫向測(cè)定的納米形貌高度的曲線圖。
圖6中相對(duì)暗的區(qū)域(dark region)與圖7中具備相對(duì)低的高度的谷區(qū)域(valley region)相對(duì)應(yīng)，圖6中相對(duì)亮的區(qū)域(brighterregion)與圖7中具備相對(duì)高的高度的峰區(qū)域(peak region)相對(duì)應(yīng)。
接著，對(duì)上述氧化物層進(jìn)行的拋光，使用具備單一拋光襯墊和拋光臺(tái)板的Strasbaugh 6EC。作為襯墊，使用Rodel公司的IC1000/SubaIV襯墊，作為下壓力(Down force)而施加的拋光壓力為4psi(磅每平方英寸)，背壓(backpressure)為0。頭和臺(tái)的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定為70rpm，襯墊和晶片之間的相對(duì)速度設(shè)定為250fpm(英尺每分鐘)。漿液流量設(shè)定為100cm3/min，在各拋光工序前，使用金剛石砂輪修整機(jī)進(jìn)行異位修整，使用ナノマトリクス(Nanometrics)公司的ナノスペック(Nanospec)180和Sopra公司的スベクトロストピック偏振光橢圓率測(cè)量?jī)x對(duì)CMP前后的氧化膜層的厚度偏差進(jìn)行測(cè)定。
為了排除拋光深度對(duì)納米形貌效應(yīng)的影響，對(duì)拋光時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，使得拋光深度為一定(3000)。圖8為表示隨適用于本發(fā)明實(shí)施例的添加劑濃度變化的拋光時(shí)間與除去速度之間的關(guān)系的曲線圖。由圖8可知，由于隨著添加劑濃度的增加，氧化物層的拋光除去速度降低，因而為了具有一定的拋光深度，需要相對(duì)增加拋光時(shí)間。
圖9a～圖11c是分別對(duì)于拋光粒子的尺寸不同的漿液A、漿液B以及漿液C，邊改變添加劑的濃度，邊測(cè)定得到的納米形貌的高度以及CMP工序后的OTD(Oxide Thickness Deviation)值而進(jìn)行顯示的曲線圖。圖9a為相對(duì)于漿液A，添加劑濃度為0重量％的情況，圖9b為相對(duì)于漿液A，添加劑濃度為0.2重量％時(shí)的情況，圖9c為相對(duì)于漿液A，添加劑濃度為0.8重量％時(shí)的情況。圖10a為相對(duì)于漿液B，添加劑濃度為0重量％時(shí)的情況，圖10b為相對(duì)于漿液B，添加劑濃度為0.2重量％時(shí)的情況，圖10c為相對(duì)于漿液B，添加劑濃度為0.8重量％時(shí)的情況。圖11a為相對(duì)于漿液C，添加劑濃度為0重量％時(shí)的情況，圖11b為相對(duì)于漿液C，添加劑濃度為0.2重量％時(shí)的情況，圖11c為相對(duì)于漿液C，添加劑濃度為0.8重量％時(shí)的情況。
本實(shí)施例中使用的所有晶片中，納米形貌特性和尺寸可以極為相似。為了除去晶片的彎曲這樣的晶片尺寸的要素的影響，通過具有20mm的截止長(zhǎng)度的雙重高斯型高通濾波器(double-Gaussian high-pass filter)，將原始輪廓(raw-profile)過濾。
由圖9a～圖11c中所有的曲線圖可知，晶片的納米形貌高度的輪廓和OTD輪廓相當(dāng)一致。另一方面，可知CMP工序后的OTD的尺寸，在拋光粒子的尺寸相對(duì)小時(shí)(漿液C)，隨著添加劑的濃度的增加而增加，拋光粒子的尺寸相對(duì)大時(shí)(漿液A)，不太受添加劑的濃度的影響。
因此，可知本實(shí)施例中，在拋光粒子的尺寸相對(duì)大的漿液A的情況下，盡管添加劑的濃度變化，但仍能得到所有的納米形貌效應(yīng)的影響均被補(bǔ)償?shù)姆浅＞鶆蚯业偷腛TD，而與之相反，在漿液B和漿液C的情況下，添加劑的濃度為0.8重量％時(shí)(圖10c、圖11c)，OTD變得非常大，不能補(bǔ)償納米形貌效應(yīng)。因此可知，在本發(fā)明的漿液組合物中，添加劑的濃度和拋光粒子的尺寸與納米形貌效應(yīng)的補(bǔ)償有著非常緊密的關(guān)系。
接著，對(duì)于具有相互不同的拋光粒子尺寸的漿液A、漿液B、漿液C，測(cè)定添加劑濃度變化下的OTD的標(biāo)準(zhǔn)偏差(Rms)，分別如下述表2和圖12所示。圖12為對(duì)本發(fā)明的各實(shí)施例中不同的漿液的添加劑濃度下的OTD的Rms值進(jìn)行比較的棒圖。
表2


由表2和圖12可知，漿液A的情況下，OTD的標(biāo)準(zhǔn)偏差幾乎不受添加劑濃度的影響，漿液B的情況下，隨著添加劑濃度的增加，會(huì)受到一些影響，漿液C的情況下，隨著添加劑的濃度的增加，受到急劇的影響。由此可知，在小尺寸的拋光粒子的情況下，對(duì)于CMP工序后的OTD的納米形貌效應(yīng)，添加劑的濃度有很大的影響。
圖13是為了對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例中拋光粒子的尺寸的影響進(jìn)行說明而模式化的示意圖。
參照?qǐng)D13可知，作為CMP工序的拋光對(duì)象物質(zhì)的氧化物層(30)的表面，由于受到形成了氧化物層(30)的晶片(未給出圖式)表面的納米形貌的影響，而具有一定波長(zhǎng)，形成了峰區(qū)域和谷區(qū)域。將包含拋光粒子(36a、36b)的漿液供給氧化物層(30)和拋光襯墊(34)之間，進(jìn)行拋光工序。參照編號(hào)“32”，表示的是通過陰離子性添加劑在氧化物層(30)的表面形成的添加劑保護(hù)層(32)。
由圖13可知，在大拋光粒子(36a)的情況下，通過添加劑保護(hù)層(32)，不僅在氧化物層(30)的峰區(qū)域，而且在谷區(qū)域，該拋光粒子也與氧化物層(30)的表面直接接觸，而與此相對(duì)，小的拋光粒子(36b)的情況下，在谷區(qū)域內(nèi)，該拋光粒子(36b)變得不能和氧化物層(30)的表面直接接觸。因此，在具有相對(duì)大的拋光粒子的漿液的情況下，在峰區(qū)域和谷區(qū)域，所有的拋光工序均順利進(jìn)行，即使在CMP工序后OTD也能維持很小的值，而與此相反，在具有相對(duì)小的拋光粒子的漿液的情況下，在峰區(qū)域氧化物層(30)的拋光雖然良好地進(jìn)行，但在谷區(qū)域，氧化物層(30)的拋光不能良好進(jìn)行，因而CMP工序后的OTD維持在非常大的值上。
上文對(duì)以上的各個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但本發(fā)明在后附的權(quán)利要求的技術(shù)構(gòu)思的范圍內(nèi)，可進(jìn)行多種變更實(shí)施。
例如，在本實(shí)施例中，記載了表面上沒有形成任何圖形的裸晶片，如圖3所示，在形成了溝槽圖形的半導(dǎo)體襯底的表面平坦化階段、或者半導(dǎo)體集成電路的制造工序中進(jìn)行的各種CMP工序，也同樣能夠適用。
另一方面，在本實(shí)施例中，使用了二氧化鈰拋光粒子作為拋光粒子，但勿庸置疑，也可以使用二氧化硅類拋光粒子等多種拋光粒子，添加劑也是雖然使用了陰離子性添加劑，但不限于此，可使用陽離子性添加劑等多種添加劑。
另一方面，本實(shí)施例中，以相對(duì)漿液添加劑的濃度上限為0.8重量％進(jìn)行了實(shí)施，但通過適當(dāng)?shù)淖顑?yōu)化，即使到10重量％，也能夠?qū)嵤５?，添加劑的濃度到達(dá)10重量％以上的話，拋光除去速度顯著降低，因而不優(yōu)選。對(duì)3種拋光粒子的尺寸也進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，但是通過適當(dāng)?shù)淖顑?yōu)化，在2nm～1000nm的范圍內(nèi)均可實(shí)施。但是，拋光粒子的尺寸在2nm以下時(shí)，幾乎無法進(jìn)行拋光，而1000nm以上時(shí)，被拋光層的表面上會(huì)產(chǎn)生深刻的刮痕，因而不優(yōu)選。
另一方面，氧化物層的拋光深度被設(shè)定為3000的本實(shí)施例中，將OTD標(biāo)準(zhǔn)偏差的容許范圍控制在25以下時(shí)，由表2可知，當(dāng)相對(duì)于漿液B，添加劑濃度為0.8重量％時(shí)、相對(duì)于漿液C添加劑濃度為0.6重量％、0.8重量％時(shí)，得到不理想的效果。
此外，除了本實(shí)施例種使用的添加劑外，也可以使用多種添加劑，可以通過改變CMP工序條件使其與本實(shí)施例不同，得到最優(yōu)化的漿液組合物。
工業(yè)實(shí)用性根據(jù)本發(fā)明，在化學(xué)機(jī)械拋光用漿液中，通過將濃度控制到一定范圍內(nèi)添加添加劑，將拋光粒子的尺寸控制到一定范圍內(nèi)而使其最優(yōu)化，能夠?qū)Π雽?dǎo)體晶片的表面存在的納米形貌效應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償。因此，即使在CMP工序后也能得到具備均勻厚度的氧化物層，提高半導(dǎo)體元件的可靠性。
權(quán)利要求
1.化學(xué)機(jī)械拋光用漿液組合物，其是在對(duì)晶片表面形成的氧化物層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨工序時(shí)，用于補(bǔ)償納米形貌效應(yīng)的化學(xué)機(jī)械拋光用漿液組合物，其中含有拋光粒子和添加劑，為了在上述化學(xué)機(jī)械拋光工序后將上述氧化物層的厚度偏差(OTD)控制在一定水平以下，將上述拋光粒子的尺寸和上述添加劑的濃度調(diào)整到一定的范圍內(nèi)。
2.權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光用漿液組合物，其中上述拋光粒子的尺寸被調(diào)整到2nm～1000nm的范圍內(nèi)。
3.權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光用漿液組合物，其中上述添加劑的濃度被調(diào)整到10重量％以下。
4.半導(dǎo)體元件的表面平坦化方法，其具備準(zhǔn)備表面上形成有具備一定的高度和波長(zhǎng)的納米形貌的晶片的階段、進(jìn)行蒸鍍以使得氧化物層在上述晶片上變成規(guī)定厚度的階段、以及通過化學(xué)機(jī)械拋光工序而除去上述氧化物層使得表面平坦化的階段，其中在上述化學(xué)機(jī)械拋光工序中，含有拋光粒子和添加劑，為了在上述化學(xué)機(jī)械拋光工序后將上述氧化物層的厚度偏差(OTD)控制在一定水平以下，使用將上述拋光粒子的尺寸和上述添加劑的濃度調(diào)整到一定的范圍內(nèi)的漿液組合物。
5.權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體元件的表面平坦化方法，其中在準(zhǔn)備上述晶片的階段，上述晶片為裸(bare)晶片。
6.權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體元件的表面平坦化方法，其中在準(zhǔn)備上述晶片的階段，上述晶片的表面形成氮化物層，形成溝槽。
7.權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體元件的表面平坦化方法，其特征在于上述漿液組合物中，上述拋光粒子的尺寸被調(diào)整到2nm～1000nm的范圍內(nèi)，上述添加劑的濃度被調(diào)整為10重量％以下。
全文摘要
本發(fā)明公開了可補(bǔ)償在晶片表面形成的納米形貌效應(yīng)的化學(xué)機(jī)械拋光用漿液組合物以及利用其的半導(dǎo)體元件的表面平坦化方法。本發(fā)明的漿液組合物，在對(duì)晶片表面形成的氧化物層進(jìn)行機(jī)械化學(xué)機(jī)械拋光的工序時(shí)，在用于補(bǔ)償納米形貌效應(yīng)的化學(xué)機(jī)械拋光用漿液組合物中，含有拋光粒子和添加劑，為了在上述化學(xué)機(jī)械拋光工序后將上述氧化物層的厚度偏差(OTD)控制在一定水平以下，上述拋光粒子的尺寸和上述添加劑的濃度最優(yōu)化為一定的范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)C09G1/02GK1784771SQ20048001260
公開日2006年6月7日 申請(qǐng)日期2004年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月12日
發(fā)明者樸在勤, 加藤健夫, 李元模, 姜賢求, 金成準(zhǔn), 白云揆 申請(qǐng)人:株式會(huì)社上睦可, 學(xué)校法人漢陽學(xué)院