[发明专利]复合式化学机械研磨法与浅沟槽隔离结构的制造方法

说明书

技术领域

本发明是涉及一种化学机械研磨法以及半导体结构的制作方法，且特别是涉及一种复合式化学机械研磨法与浅沟槽隔离结构的制造方法。

背景技术

在半导体工艺中，随着元件尺寸持续缩减，光刻曝光分辨率也相对增加，且伴随着曝光景深的缩减，对于晶片表面的高低起伏程度的要求更为严苛。因此，芯片在制作过程如何维持良好的平坦度是一个重要的课题。

目前，晶片的平坦化(Planarization)工艺都是依赖化学机械研磨(chemicalmechanical polishing，CMP)工艺来完成。对于化学机械研磨工艺而言，特别是传统的硅基(silica based)浅沟槽隔离层化学机械研磨(STI-CMP)工艺，一般而言，具有低成本、高研磨速率与高平坦化效率等优点。

但是，在浅沟槽隔离层化学机械研磨工艺中，仍然存在有一些缺点。举例来说，在浅沟槽隔离层化学机械研磨工艺中，会有氧化物对氮化物(oxide tonitride)的选择比无法提高而产生研磨不足(under polishing)，或者是过度研磨(over polishing)的问题，而过度研磨则会造成碟化(dishing)现象。而且，现有为了避免此问题的发生，甚至需使用到后备光掩模(reserve mask，RM)以辅助工艺。然而，采用此法却具有必须增加一道光刻蚀刻工艺以形成反相光掩模，使得工艺复杂化及成本增加的问题。另外，浅沟槽隔离层化学机械研磨工艺也常会有浅沟槽氧化层的厚度与均匀度皆不易控制的问题，而影响工艺的可靠度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种复合式化学机械研磨法，能够避免研磨不足或过度研磨的问题，而可提高芯片表面的均匀度，以及工艺的可靠度。

本发明的另一目的是提供一种浅沟槽隔离结构的制造方法，能够避免产生碟化现象，提高浅沟槽隔离结构的平坦度与工艺的可靠度。

本发明提出一种复合式化学机械研磨法，适于使一结构平坦化，复合式化学机械研磨法为先提供一研磨液(slurry)，以一第一研磨速度，进行一主研磨(main polishing)步骤。然后，进行一辅助研磨(assisted polishing)步骤，以使结构平坦化。其中，辅助研磨步骤是先在一第一时间内，提供研磨液，接着再于一第二时间内，加入一溶剂，并以一第二研磨速度进行研磨，而第二研磨速度小于第一研磨速度。

依照本发明的实施例所述的复合式化学机械研磨法，上述的溶剂包括去离子水(deionized water，DIW)。

依照本发明的实施例所述的复合式化学机械研磨法，上述的第一时间为0至20秒之间。

依照本发明的实施例所述的复合式化学机械研磨法，上述的第二时间为2至20秒之间。

依照本发明的实施例所述的复合式化学机械研磨法，上述的研磨液例如是高选择比研磨液(high selectivity slurry，HSS)。另外，上述的研磨液例如是含氧化铈(cerium oxide，CeO₂)的溶液。

本发明另提出一种浅沟槽隔离结构的制造方法，先提供一基底，基底上已形成有图案化的一掩模层，以及于基底中已形成有至少一沟槽，且掩模层暴露出沟槽。然后，于基底上方形成一介电层填入沟槽中。接着，进行一主研磨步骤，移除部分介电层。之后，进行一辅助研磨步骤，移除部分介电层与部分掩模层。辅助研磨步骤为先在一第一时间内，提供一研磨液，接着再于一第二时间内，加入一溶剂，并以一研磨速度进行研磨，且其研磨速度小于主研磨步骤的研磨速度。继之，移除掩模层。

依照本发明的实施例所述的浅沟槽隔离结构的制造方法，上述的溶剂包括去离子水。

依照本发明的实施例所述的浅沟槽隔离结构的制造方法，上述的第一时间为0至20秒之间。

依照本发明的实施例所述的浅沟槽隔离结构的制造方法，上述的第二时间为2至20秒之间。

依照本发明的实施例所述的浅沟槽隔离结构的制造方法，上述的研磨液例如是高选择比研磨液。另外，上述的研磨液例如是含氧化铈的溶液。

在本发明的复合式化学机械研磨法中，将化学机械研磨工艺分成主研磨步骤与辅助研磨步骤，而辅助研磨步骤的研磨速度小于主研磨步骤的研磨速度，因此不会有现有因过度研磨的问题，而影响工艺的可靠度。另外，利用复合式化学机械研磨法的浅沟槽隔离结构的制造方法，除了可确保欲被研磨的材料可以完全被研磨干净外，不会有碟化现象，而可提高芯片表面的平坦度。