平坦化方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種平坦化方法，由第二填充層替代傳統(tǒng)的反向工藝中的光刻膠覆蓋于第一填充層表面，通過第一次化學(xué)機(jī)械研磨去除第一填充層中第二凹陷以外的第二填充層，并以第二凹陷內(nèi)的第二填充層為掩膜，利用第一次刻蝕去除大部分的第一填充層，在去除第二凹陷內(nèi)的第二填充層后，通過第二次化學(xué)機(jī)械研磨去除剩余的第一填充層，由此在避免化學(xué)機(jī)械研磨工藝產(chǎn)生的嚴(yán)重的負(fù)載效應(yīng)的同時(shí)，降低了工藝成本。
【專利說明】
平坦化方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種平坦化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有半導(dǎo)體器件制造中，為了得到平坦化表面，常使用化學(xué)機(jī)械研磨工藝?；瘜W(xué)機(jī)械研磨工藝主要利用研磨液的化學(xué)作用及研磨頭轉(zhuǎn)動(dòng)的物理作用使得被研磨對(duì)象得到全面性平坦化。
[0003]在實(shí)際應(yīng)用中，化學(xué)機(jī)械研磨容易受到研磨對(duì)象的影響而出現(xiàn)負(fù)載效應(yīng)。具體的，對(duì)于表面形成有凹陷的晶圓，由于晶圓的表面凹陷形成的密度、凹陷開口面積不盡相同，從而使得進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨時(shí)晶圓表面不同區(qū)域的研磨速率不同?？傮w而言，宏觀上，對(duì)于凹陷密度小的區(qū)域研磨速率較慢，凹陷密度大的區(qū)域研磨速度較快；微觀上，開口面積大的凹陷比開口面積小的凹陷的研磨速率快；從而導(dǎo)致了負(fù)載效應(yīng)的產(chǎn)生，使化學(xué)機(jī)械研磨后的表面形成不被期望的非平坦化效果。進(jìn)一步的，需化學(xué)機(jī)械研磨去除的體積越多，所需制程的時(shí)間越長，其產(chǎn)生的負(fù)載效應(yīng)越嚴(yán)重。
[0004]針對(duì)上述出現(xiàn)的負(fù)載效應(yīng)，現(xiàn)有技術(shù)提出了利用光刻膠的反向工藝(reverse)，如圖1a-1e所示。首先，如圖1a所示，提供待研磨的半導(dǎo)體基底10，所述半導(dǎo)體基底10上形成有第一凹陷11，于半導(dǎo)體基底10表面沉積填充層12以覆蓋半導(dǎo)體基底10表面，所述填充層12表面形成有第二凹陷13 ;如圖1b所示，于所述第二凹陷13中形成圖案化光刻膠14，以填充所述第二凹陷13，此過程本領(lǐng)域技術(shù)人員可以首先于填充層12表面形成光刻膠層，利用光罩對(duì)光刻膠進(jìn)行曝光，以使光刻膠層圖案化，由此形成填充第二凹陷13的圖案化光刻膠14 ;如圖1c所示，以所述圖案化光刻膠14為掩膜，進(jìn)行刻蝕，以暴露所述半導(dǎo)體基底10表面，然后，如圖1d所示，灰化去除所述圖案化光刻膠14 ;最后，如圖1e所示，對(duì)剩余的填充層12’進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨。由于以圖案化光刻膠作為掩膜進(jìn)行刻蝕的過程已經(jīng)去除了大部分的填充層12，因此，利用化學(xué)機(jī)械研磨去除剩余的填充層12’的過程中，受到負(fù)載效應(yīng)影響很小，由此可以得到期望的平坦化效果。
[0005]然而，利用現(xiàn)有的光刻膠的反向工藝由于需要形成光刻膠層，以及需要單獨(dú)制作適用于反向工藝的光罩，無疑增加了工藝成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種平坦化方法，在避免化學(xué)機(jī)械研磨工藝產(chǎn)生的嚴(yán)重的負(fù)載效應(yīng)的同時(shí)，降低工藝成本。
[0007]本發(fā)明提供了一種平坦化方法，包括:
[0008]提供待研磨的半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底形成有第一凹陷；
[0009]于所述半導(dǎo)體基底上覆蓋形成第一填充層，所述第一填充層完全填充所述第一凹陷，并且，所述第一填充層形成有對(duì)應(yīng)所述第一凹陷位置的第二凹陷；
[0010]于所述第一填充層表面沉積第二填充層，所述第二填充層完全填充所述第二凹陷，并覆蓋所述第一填充層表面；
[0011 ] 執(zhí)行第一次化學(xué)機(jī)械研磨，以暴露所述第一填充層表面；
[0012]執(zhí)行第一次刻蝕，以去除暴露的第一填充層；
[0013]執(zhí)行第二次刻蝕去除剩余的第二填充層；
[0014]執(zhí)行第二次化學(xué)機(jī)械研磨，以去除剩余的第一填充層；
[0015]其中，所述第一填充層的材料與所述第二填充層的材料不同；所述第二填充層的材料相對(duì)于第一填充層的材料于所述第一次化學(xué)機(jī)械研磨中呈高的化學(xué)機(jī)械研磨選擇比；所述第二填充層的材料相對(duì)于第一填充層的材料于所述第一次刻蝕中呈現(xiàn)低的刻蝕選擇比；所述第二填充層的材料相對(duì)于第一填充層的材料于所述第二次刻蝕中呈現(xiàn)高的刻蝕選擇比。
[0016]進(jìn)一步，除所述第一凹陷表面之外的所述半導(dǎo)體基底表面形成有阻擋層。
[0017]進(jìn)一步，所述第一填充層的材料為二氧化硅，所述第二填充層的材料為多晶硅。
[0018]進(jìn)一步，所述第一次刻蝕采用等離子刻蝕，刻蝕氣體包括C4Fs、Ar、CO和02。
[0019]進(jìn)一步，所述第二次刻蝕采用等離子刻蝕，刻蝕氣體包括HBr、He和He02。
[0020]進(jìn)一步，所述阻擋層的材料為氮化硅或氮氧化硅。
[0021]采用本發(fā)明提供的平坦化方法，由第二填充層替代傳統(tǒng)的反向工藝中的光刻膠覆蓋于第一填充層表面，通過第一次化學(xué)機(jī)械研磨去除第一填充層中第二凹陷以外的第二填充層，并以第二凹陷內(nèi)的第二填充層為掩膜，利用第一次刻蝕去除大部分的第一填充層，在去除第二凹陷內(nèi)的第二填充層后，通過第二次化學(xué)機(jī)械研磨去除剩余的第一填充層，由此在避免化學(xué)機(jī)械研磨工藝產(chǎn)生的嚴(yán)重的負(fù)載效應(yīng)的同時(shí)，降低了工藝成本。
【附圖說明】
[0022]圖1a至圖1e為現(xiàn)有技術(shù)中反向工藝流程的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本申請(qǐng)平坦化方法流程示意圖；
[0024]圖3a_3f為本申請(qǐng)平坦化方法典型實(shí)施例的流程結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0026]本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件的制造方法，如圖2所示，包括:
[0027]提供待研磨的半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底形成有第一凹陷；
[0028]于所述半導(dǎo)體基底上覆蓋形成第一填充層，所述第一填充層完全填充所述第一凹陷，并且，所述第一填充層形成有對(duì)應(yīng)所述第一凹陷位置的第二凹陷；
[0029]于所述第一填充層表面沉積第二填充層，所述第二填充層完全填充所述第二凹陷，并覆蓋所述第一填充層表面；
[0030]執(zhí)行第一次化學(xué)機(jī)械研磨，以暴露所述第一填充層表面；
[0031]執(zhí)行第一次刻蝕，以去除暴露的第一填充層；
[0032]執(zhí)行第二次刻蝕去除剩余的第二填充層；
[0033]執(zhí)行第二次化學(xué)機(jī)械研磨，以去除剩余的第一填充層；
[0034]其中，所述第一填充層的材料與所述第二填充層的材料不同；所述第二填充層的材料相對(duì)于第一填充層的材料于所述第一次化學(xué)機(jī)械研磨中呈高的化學(xué)機(jī)械研磨選擇比；所述第二填充層的材料相對(duì)于第一填充層的材料于所述第一次刻蝕中呈現(xiàn)低的刻蝕選擇比；所述第二填充層的材料相對(duì)于第一填充層的材料于所述第二次刻蝕中呈現(xiàn)高的刻蝕選擇比。
[0035]以下結(jié)合圖3a至圖3e對(duì)本申請(qǐng)平坦化方法的典型實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0036]如圖3a所示，提供半導(dǎo)體基底20，半導(dǎo)體基底20上形成有第一凹陷21 ;優(yōu)選的，半導(dǎo)體20于第一凹陷21表面外形成有阻擋層22，以阻擋層22作為后續(xù)刻蝕和化學(xué)機(jī)械研磨的停止層；半導(dǎo)體基底20上覆蓋形成第一填充層23，第一填充層23完全填充第一凹陷21,由于半導(dǎo)體基底20形成有第一凹陷，基于半導(dǎo)體基底20的如此形貌，覆蓋于半導(dǎo)體基底20上的第一填充層23也形成有對(duì)應(yīng)所述第一凹陷位置的第二凹陷24 ;作為優(yōu)選的，第一填充層23的材料優(yōu)選為二氧化硅；
[0037]如圖3b所示，于第一填充層23表面沉積第二填充層25，第二填充層25完全填充第二凹陷24，并覆蓋第一填充層23表面；作為優(yōu)選的，第二填充層25的材料優(yōu)選為多晶娃；
[0038]如圖3c所示，執(zhí)行第一次化學(xué)機(jī)械研磨，以暴露第一填充層23表面；在第一次化學(xué)機(jī)械研磨過程中，第一填充層23和第二填充層25的材料需滿足以下條件，即第二填充層的材料相對(duì)于第一填充層的材料于第一次化學(xué)機(jī)械研磨中呈高的化學(xué)機(jī)械研磨選擇比，如上所述，對(duì)于第一填充層23的材料為二氧化硅，第二填充層25的材料為多晶硅的情況，現(xiàn)有的化學(xué)機(jī)械研磨在使用研磨設(shè)備和研磨液對(duì)多晶硅進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨時(shí)，由于研磨液并不與二氧化硅反應(yīng)，因此，在進(jìn)行第一次化學(xué)機(jī)械研磨時(shí)會(huì)出現(xiàn)化學(xué)機(jī)械研磨選擇比高于多晶硅的研磨選擇比，換而言之，即第一填充層23在第一次化學(xué)機(jī)械研磨中起到了化學(xué)機(jī)械研磨停止層的作用。
[0039]如圖3d所示，執(zhí)行第一次刻蝕，以去除暴露的第一填充層23 ;在第一次刻蝕過程中，第一填充層23和第二填充層25的材料進(jìn)一步需滿足以下條件，即第二填充層25的材料相對(duì)于第一填充層23的材料于第一次刻蝕中呈現(xiàn)低的刻蝕選擇比；如上所述，當(dāng)?shù)谝惶畛鋵?3的材料為二氧化硅，第二填充層25的材料為多晶硅時(shí)，優(yōu)選采用等離子刻蝕，采用的刻蝕氣體為C4F8、Ar、CO和02，利用上述刻蝕氣體，由于第二層填充層25的材料為二氧化硅，因此，于第一次刻蝕過程中，極少被消耗，其刻蝕選擇比小于第一填充層23的二氧化硅，剩余的第二填充層25’在第一次刻蝕過程中的作用為刻蝕掩膜；在優(yōu)選的方案中，半導(dǎo)體基底20表面形成的阻擋層的材料優(yōu)選為氮化硅或氮氧化硅，對(duì)于上述第一次刻蝕使用的刻蝕氣體，氮化硅可以阻止半導(dǎo)體基底20于第一次刻蝕過程中受到損傷；
[0040]如圖3e所示，執(zhí)行第二次刻蝕去除剩余的第二填充層25’ ；如上所述，當(dāng)?shù)谝惶畛鋵?3的材料為二氧化硅，第二填充層25的材料為多晶硅時(shí)，優(yōu)選采用等離子刻蝕，采用的刻蝕氣體為HBr、He和He02 ;同樣的，當(dāng)使用氮化硅作為上述阻擋層時(shí)，也可以阻止半導(dǎo)體基底20于第二次刻蝕過程中受到損傷；
[0041]如圖3f所示，執(zhí)行第二次化學(xué)機(jī)械研磨，以去除剩余的第一填充層23’。在優(yōu)選的實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝惶畛鋵?3的材料為二氧化硅，第二填充層25的材料為多晶硅時(shí)，半導(dǎo)體基底20表面形成的阻擋層的材料優(yōu)選為氮化硅或氮氧化硅，在第二次化學(xué)機(jī)械研磨時(shí)，阻擋層作為第二次化學(xué)機(jī)械研磨的停止層。
[0042]對(duì)比圖3f和采用現(xiàn)有反向工藝的圖le，最后利用研磨去除的剩余第一填充層23’的過程是相同的，因此，采用本申請(qǐng)?zhí)峁┑钠教够椒?，也能使最后的第二次化學(xué)機(jī)械研磨過程受到很小的負(fù)載效應(yīng)影響，并且，由于省略了形成圖案化光刻膠的步驟，從而降低了生產(chǎn)成本。
[0043]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種平坦化方法，其特征在于，包括: 提供待研磨的半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底形成有第一凹陷； 于所述半導(dǎo)體基底上覆蓋形成第一填充層，所述第一填充層完全填充所述第一凹陷，并且，所述第一填充層形成有對(duì)應(yīng)所述第一凹陷位置的第二凹陷； 于所述第一填充層表面沉積第二填充層，所述第二填充層完全填充所述第二凹陷，并覆蓋所述第一填充層表面； 執(zhí)行第一次化學(xué)機(jī)械研磨，以暴露所述第一填充層表面； 執(zhí)行第一次刻蝕，以去除暴露的第一填充層； 執(zhí)行第二次刻蝕去除剩余的第二填充層； 執(zhí)行第二次化學(xué)機(jī)械研磨，以去除剩余的第一填充層； 其中，所述第一填充層的材料與所述第二填充層的材料不同；所述第二填充層的材料相對(duì)于第一填充層的材料于所述第一次化學(xué)機(jī)械研磨中呈高的化學(xué)機(jī)械研磨選擇比；所述第二填充層的材料相對(duì)于第一填充層的材料于所述第一次刻蝕中呈現(xiàn)低的刻蝕選擇比；所述第二填充層的材料相對(duì)于第一填充層的材料于所述第二次刻蝕中呈現(xiàn)高的刻蝕選擇比。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，除所述第一凹陷表面之外的所述半導(dǎo)體基底表面形成有阻擋層。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一填充層的材料為二氧化硅，所述第二填充層的材料為多晶硅。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一次刻蝕采用等離子刻蝕，刻蝕氣體包括 C4F8、Ar、CO 和 O2。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二次刻蝕采用等離子刻蝕，刻蝕氣體包括HBr、He和HeO2。6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述阻擋層的材料為氮化硅或氮氧化娃。
【文檔編號(hào)】H01L21/3105GK105990130SQ201510056936
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年2月4日
【發(fā)明人】姜海濤
【申請(qǐng)人】中芯國際集成電路制造(上海)有限公司