[发明专利]基板抛光方法、半导体装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及基板抛光，特别是，涉及应用于抛光目标为薄板形式例如液晶面板基板的整平抛光的基板抛光方法。

本发明还涉及采用基板抛光方法所制造的半导体装置以及半导体装置的制造方法。

背景技术

在相关技术中，采用其中氮化硅或者氮化硅的水合物分布成胶状的胶状悬浮液，或者胶状硅土作为抛光剂，即用作抛光成分(在下文称为浆料)，用于抛光由硅晶片和化学晶片等形成的半导体基板(在下文称为晶片)的表面。此外，作为抛光方法，化学机械抛光(CMP)是通常公知的，其中晶片设置在抛光工作台上，在工作台上伸展有由泡沫构件、合成树脂(聚氨酯等)或者无纺纤维形成的抛光布，并且在抛光头压向晶片并且旋转晶片的同时，浆料定量供给晶片以进行抛光。

作为浆料，采用通过裂化硅粒子使其形成分散到含有碱性成分的溶液中的精细的胶状硅土所制备的溶液，例如，如美国专利3328141号所揭示。这样的抛光应用了浆料的碱性成分的化学作用，尤其是对晶片等的腐蚀作用。具体而言，通过碱的腐蚀作用，薄且软的腐蚀层形成在晶片等的表面上，并且该薄层通过精细胶状硅粒子的机械作用陆续去除而推进抛光。

同时，日本专利申请公开平11-135617号中揭示了一种抛光方法，用于改善元件隔离部分平面度而不增加由CMP形成沟槽元件隔离的步骤数量。根据该抛光方法，在前半部分抛光中，采用由相对大粒子尺寸的研磨剂颗粒形成的浆料，而在后半部分抛光中采用由比较小粒子尺寸的研磨剂颗粒形成的另一种浆料，来进行抛光。该抛光提供这样的作用，通过采用比较大粒子尺寸的研磨颗粒抛光减少了抛光时间，并且通过采用比较小粒子尺寸的研磨颗粒抛光改善了平面度。

发明内容

近些年，在半导体制造工艺中，随着半导体装置中元件精度的改善和增加，要求取得高平坦或者平整度(抛光的结果显示出很小的凹凸偏移量)。为此，采用包含表面活性剂的二氧化铈浆料，其对抛光目标膜具有保护作用，并且允许对抛光目标膜的凸起部分集中抛光。在包含表面活性剂的二氧化铈浆料中，二氧化铈粒子以包围表面活性剂的方式设置。因为二氧化铈粒子存在于表面活性剂周围，所以当抛光该抛光目标膜时，压力集中作用在从抛光目标面上突起的部分的抛光目标面上存在的研磨剂粒子上。因此，二氧化铈粒子破裂，并且在二氧化铈粒子中的表面活性剂被释放，而在部分上的抛光在进行。通过采用刚刚描述的利用表面活性剂的二氧化铈浆料，表面活性剂对抛光目标膜的保护作用在抛光接近尾声时增加，导致施加在抛光头和抛光目标膜之间的摩擦力增加。以这种状态附聚的浆料等构成划痕等的因素，并且在最坏情况下，晶片的内部配线被损坏。这样，产量显著降低。

此外，如果将采用二氧化铈浆料和采用前一代氧化硅浆料的结果彼此进行比较时，则尽管通过采用二氧化铈浆料获得高的平整度，但是抛光量很小，即抛光率很低，而抛光目标膜不能被有效平整。

此外，如果形成在下层中的精细图案具有某些密度变化，则抛光目标膜的晶片平面分布变劣，即在晶片表面的凹凸分布也呈现某些密度变化。例如，其中集成有MOS晶体管的半导体装置具有栅极电极密集形成的区域和栅极电极非密集形成的另一区域，形成在栅极电极上的绝缘膜受栅极电极密度的影响，并且形成具有在其表面上密度变化的凹凸。尽管在绝缘膜形成后采用CMP工艺，但是其跟随着具有密度变化的凹凸进行，而不能取得要求的高平整度。因此，CMP导致不充分的高平整度，并且留下的凹凸偏移量导致不能在后续曝光步骤中获得满意的对焦，导致在晶片上形成希望配线的图案曝光中的失败。这造成产量显著下降。

在相关的CMP工艺中，对于例如由于栅极电极的密度变化所导致的在表面上具有密度变化的晶片，采用其中采用反转掩模的方法或者类似的方法以取得高平整度。在CMP工艺的步骤之前采用反转掩模，以采用反应离子蚀刻(RIE)法选择性蚀刻形成在高密度的电极图案上的绝缘膜，而覆盖有反转掩模的部分绝缘膜可以没有被蚀刻。因为这均匀化了绝缘膜表面凹凸的密度变化，所以在随后的CMP工艺步骤中可以获得更高的平整度。然而，采用反转掩模的方法需要增加步骤的数量，并且造成成本的增加。

因此，需要提供一种基板抛光方法、半导体装置和半导体装置的制造方法，由此可以取得高平整度的抛光。

根据本发明的实施例，提供一种基板抛光方法，包括如下步骤：采用由BET值彼此不同的二氧化铈研磨剂颗粒形成的两种或者多种不同的浆料，对基板上的抛光目标氧化膜进行两级或者多级化学机械抛光工艺，以平坦该抛光目标膜。