[发明专利]半导体器件的制造方法

说明书

本申请以日本专利申请No.2006-190196为基础，其内容通过参考并入这里。

技术领域

本发明涉及一种半导体器件的制造方法，具体地说涉及一种包括对形成在半导体衬底上或上方的膜进行化学机械抛光处理的半导体器件的制造方法。

背景技术

在半导体制造加速趋向于更高的集成度和尺寸缩小时，作为基于抛光的平整化技术的化学机械抛光(CMP)已引起了公众的关注。

例如，至于浅沟槽隔离(STI)的CMP技术(在下文，也称为STICMP)，已检查了将使用的以绝缘膜填充STI沟槽的技术和抛光绝缘膜的方法。用于STICMP的抛光剂通常包含一般由表面活性剂组成的添加剂，以抑制在CMP工艺期间的过度抛光(日本特开专利公布No.2004-296600)。

当利用具有添加剂的抛光剂时，在几乎完成了平整化该膜的表面之后抑制了抛光的进行。因此期望会出现抛光残留物，并且产品(半导体芯片)产量会降低。

用于抛光残留物的已知方法包括日本特开专利公布No.2005-64450、2005-340325、2004-47676和2004-296591中描述的方法。

例如，日本特开专利公布No.2005-64450采用了在抛光工艺的最后阶段伴随提供抛光剂和纯水而进行抛光的方法。据说在该方法中的抛光率增加了，因为在减小抑制抛光的添加剂浓度时提供了磨粒。

而且其它文献提出了在抛光工艺的最后阶段提供抛光剂和水的方法和仅利用水进行抛光的方法(没有利用抛光剂)。

尽管已说明了STICMP的示范性情形，但在半导体器件制造的任意其它步骤中的CMP工艺通常需要稳定的抛光工艺。

例如，日本特开专利公布No.2003-31577描述了在CMP的第一阶段和第二阶段之间调节抛光垫。该调节指的是利用金刚石工具使抛光垫变粗糙的工艺。

发明内容

尽管如上所述已提出了用于CMP工艺的各种技术，但日本特开专利公布No.2004-296600、2005-64450、2005-340325、2004-47676和2004-296591中描述的方法有时由于在CMP工艺期间残留在抛光垫上的磨粒和添加剂浓度的逐步变化而不能够稳定地抛光。在最后阶段仅利用水的抛光有时会导致抛光残留物。

而且在日本特开专利公布No.2003-31577中描述的仅调节抛光垫的方法中，由于残留在晶片表面上的添加剂和磨粒，对抛光残留物会有些担忧。

根据本发明，提供了一种半导体器件的制造方法，其包括：

在半导体衬底上或上方形成膜；和

对该膜进行化学机械抛光，

其中该化学机械抛光进一步包括：

第一抛光工艺，其抛光该膜，同时提供包含磨粒、和由表面活性剂或聚合物盐组成的添加剂的第一抛光剂；

第二抛光工艺，其在第一抛光工艺之后，打磨抛光垫，同时通过提供能够溶解该添加剂但不含磨粒也不含由表面活性剂或聚合物盐组成的添加剂的液体抛光该膜；和

第三抛光工艺，其进一步抛光该膜同时提供包含磨粒和由表面活性剂或聚合物盐组成的添加剂的第二抛光剂，但不提供液体。

如以上在“现有技术”描述的，使用用于其中使用包含由表面活性剂或聚合物盐组成的添加剂和磨粒的抛光剂情形的现有方法，受到了在平整化了该膜的表面之后抑制该膜抛光的影响，由此出现了抛光残留物。

据推测这是因为该添加剂粘着到该膜的表面，尽管没有完全阐明原因。

因此在本发明中，在该膜的化学机械抛光的工艺中，在第一抛光工艺之后和在第三抛光工艺之前提供第二抛光工艺。在第二抛光工艺中，打磨该抛光垫同时通过提供能够溶解添加剂但不含磨粒也不含由表面活性剂或聚合物盐组成的添加剂的液体来抛光该膜。

在该结构中，在第一抛光工艺后残留在抛光垫和半导体衬底的表面附近的添加剂能在第二抛光工艺中溶解在液体中，并被冲洗掉。因此，残留在抛光垫和半导体衬底表面附近的添加剂能在第二抛光工艺被彻底地去除。可选地，当打磨抛光垫同时提供液体并抛光该膜时，可冲洗掉并去除残留在抛光垫和半导体衬底附近的磨粒。

如以上描述的，在本发明的第二抛光工艺重新修整了抛光垫和半导体衬底的表面，在随后的第三抛光工艺中可以以稳定的方式继续抛光半导体衬底。即使在第一和第三抛光工艺中使用的抛光剂都包含磨粒和添加剂，现在也能够抑制第三抛光工艺之后可能出现的抛光残留物。