專利名稱：利用非等向性濕蝕刻法來進行平坦化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種進行平坦化的方法，且特別是關(guān)于一種利用非等向性濕蝕刻法來進行平坦化的方法。
背景技術(shù)：
在制造多重金屬內(nèi)聯(lián)機時，通常兩層金屬線之間為了避免發(fā)生短路，彼此之間必須以絕緣材料加以隔離。但是因為晶片表面高低起伏不定，所沉積的絕緣層也隨著晶片表面而起伏，此時表面平坦化就成為進行下一層金屬線的光刻工藝是否能順利進行的決定步驟了。
因此在半導(dǎo)體制造技術(shù)中，表面平坦化是處理高密度光刻的一項重要技術(shù)。沒有高低落差的平坦表面，才能避免曝光散射的問題，以進行精密的導(dǎo)線圖案轉(zhuǎn)移(Pattern Transfer)步驟。而化學(xué)機械拋光(Chemical-Mechanical Polishing；CMP)是現(xiàn)在能提供半導(dǎo)體制造整體平坦化(global planarization)的一種技術(shù)，其是利用機械式研磨的原理，配合適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)試劑，將芯片表面高低起伏不一的輪廓，一并加以磨平的平坦化技術(shù)。
在化學(xué)機械拋光制造過程中所使用的研漿(slurry)，亦即所謂的化學(xué)助劑中，含有硬度極高的研磨顆粒，而化學(xué)機械拋光即是利用研磨性(abrasive)極高的微粒，來進行芯片表面的研磨。然而，由于上述的研磨顆粒硬度極高，在以化學(xué)機械拋光在研磨一些材料的表面時，極容易造成表面刮傷的現(xiàn)象，使得在后續(xù)制造過程中發(fā)生橋接(bridge)問題而影響元件的操作，造成元件的可靠度降低。另外在進行完化學(xué)機械拋光之后，還需要清洗的步驟以去除研磨時所用的研磨顆粒。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種利用非等向性濕蝕刻法來進行平坦化的方法。
為了達到上述目的，本發(fā)明的利用非等向性濕蝕刻法來進行平坦化的方法，包括將硫酸、磷酸、氫氟酸與水混合成一蝕刻溶液，然后將基底置于蝕刻溶液中，使蝕刻溶液以一適當(dāng)流速流經(jīng)基底上的絕緣層以進行蝕刻，此絕緣層具有多個溝渠。
依照本發(fā)明一較佳實施例，上述的硫酸的濃度為98重量百分比，磷酸為85重量百分比，氫氟酸約為1重量百分比。硫酸與磷酸的總體積為氫氟酸體積的50至100倍。蝕刻溶液對于具有平坦表面的絕緣層的蝕刻速率為50-80埃/分鐘。
本發(fā)明的另一目的是提供一種利用非等向性濕蝕刻法來進行平坦化的方法。在基底上圖案密度較低的區(qū)域，先形成虛擬圖案(dummypattern)，再進行濕蝕刻，以使基底上各個圖案密度不同區(qū)域的蝕刻速率不會差距太大。
本發(fā)明利用非等向性濕蝕刻法來進行平坦化的方法包括，將硫酸、磷酸、氫氟酸與水混合成一蝕刻溶液。在基底上的第一絕緣層上，形成共形的第二絕緣層。此第一絕緣層具有多個大溝渠與多個小溝渠，且第二絕緣層的厚度和大溝渠與小溝渠的深度約略相等。然后圖案化第二絕緣層以形成多個突起于這些大溝渠中，這些突起彼此之間的距離和小溝渠的寬度約略相等。接著將基底置于蝕刻溶液中，使蝕刻溶液以一適當(dāng)流速流經(jīng)第一絕緣層與第二絕緣層的表面以進行蝕刻。
依照本發(fā)明另一較佳實施例，上述的硫酸的濃度為98重量百分比，磷酸為85重量百分比，氫氟酸約為1重量百分比。硫酸與磷酸的總體積為氫氟酸體積的50至100倍。蝕刻溶液對于具有平坦表面的絕緣層的蝕刻速率為50-80埃/分鐘。
如上所述，本發(fā)明利用蝕刻溶液在表面凹凸不平的絕緣層的不同流速來使蝕刻溶液對突起處的蝕刻速率大于對凹陷處的蝕刻速率，進而達成平坦化的目的。


為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合附圖，作詳細說明如下圖1是液體流經(jīng)表面高低不平的表面時的示意圖；
圖2A-2B是依照本發(fā)明一較佳實施例的一種利用非等向性濕蝕刻法來進行平坦化的流程剖面圖；以及圖3A-3B是依照本發(fā)明另一較佳實施例的一種利用非等向性濕蝕刻法來進行平坦化的流程剖面圖。
圖中符號說明100、200、300 基底110 突起210、310a、310b、310c 導(dǎo)線220、320、330 絕緣層L1、L2、L3、L4液流V1、V2流速H、h 高度差具體實施方式
請參照圖1，圖1是液體流經(jīng)表面高低不平的表面時的示意圖。在基底100上有突起110，當(dāng)液體從基底100表面流過時，依照和基底100表面的距離由近至遠，在圖1上有標(biāo)示出來的液流(flow)有L1、L2、L3與L4。距離基底100表面最近的液流L1，因為在其流經(jīng)路徑上會遇到突起110，所以其流速最慢。反之，距離基底100表面最遠的液流L4，因為在其流經(jīng)路徑上沒有遇到任何阻礙，所以其流速最快。
請參照圖2A-2B，其是繪示依照本發(fā)明一較佳實施例的一種利用非等向性濕蝕刻法來進行平坦化的流程剖面圖。請參照圖2A，在基底200上有導(dǎo)線210，導(dǎo)線210例如可為柵極或金屬導(dǎo)線。導(dǎo)線210上有絕緣層220，其表面隨著導(dǎo)線210的有無而高低起伏，突起與凹陷處的高度差為H。若將此基底200置入絕緣層220的蝕刻溶液中，并使蝕刻溶液流經(jīng)絕緣層220的表面，其中靠近絕緣層220表面的蝕刻溶液的流速為V1，而較為遠離絕緣層220表面的蝕刻溶液的流速為V2。
請參照圖2B，經(jīng)過一段時間之后，則絕緣層220會被蝕刻成絕緣層220a，其表面的突起與凹陷處的高度差為h，比原先絕緣層220的高低表面高度差H要小許多，亦即絕緣層220a的平坦度比絕緣層220的平坦度要好。此因在蝕刻反應(yīng)中，常常是由蝕刻溶液中蝕刻劑分子到達被蝕刻表面的速率來決定反應(yīng)速率，所以蝕刻溶液的流速大致和蝕刻速率成正比。因此，在絕緣層220凹陷處的蝕刻溶液流速V1較慢，所以其蝕刻速率較慢。而絕緣層220突起處的蝕刻液流速V2較快，使其蝕刻速率較快。
若絕緣層220的材質(zhì)為氧化硅時，蝕刻溶液可利用硫酸、磷酸、氫氟酸與水來調(diào)配出。上述的硫酸的濃度較佳約為98重量百分比，磷酸較佳約為85重量百分比，氫氟酸較佳約為1重量百分比。蝕刻溶液的硫酸與磷酸的總體積較佳為氫氟酸體積的50至100倍，調(diào)整此比例使蝕刻溶液對于具有平坦表面的氧化硅層的蝕刻速率為50-80埃/分鐘。
請參照圖3A-3B，其是繪示依照本發(fā)明另一較佳實施例的一種利用非等向性濕蝕刻法來進行平坦化的流程剖面圖。在圖3A中，在基底300上有導(dǎo)線310a、310b、310c，其中導(dǎo)線310a、310b之間的距離較遠，而導(dǎo)線310b、310c之間的距離較短。導(dǎo)線310a、310b、310c例如可為柵極或金屬導(dǎo)線，其上有絕緣層320。
因為導(dǎo)線310a、310b之間的距離較遠，也就是此區(qū)域的圖案密度較小。而導(dǎo)線310b、310c之間的距離較近，也就是使區(qū)域的圖案密度較大。所以蝕刻溶液流經(jīng)導(dǎo)線310a、310b之間的絕緣層320表面時會較流經(jīng)導(dǎo)線310b、310c之間的絕緣層320表面的蝕刻溶液的流速快。也就是導(dǎo)線310a、310b之間的絕緣層320表面的被蝕刻速率會比導(dǎo)線310b、310c之間的絕緣層320的要快。若要調(diào)整上述的問題，亦即絕緣層320的同高度表面卻有不同蝕刻速率的問題，可以使用虛擬圖案(dummy pattern)來解決。
形成虛擬圖案的方法為，先在絕緣層320的上形成一層與其同材質(zhì)的絕緣層330。接著請參照圖3B，經(jīng)過光刻蝕刻之后，在導(dǎo)線310a、310b之間的絕緣層320上形成虛擬圖案330a，以增加導(dǎo)線310a、310b之間區(qū)域的圖案密度(pattern density)。如此一來，導(dǎo)線310a、310b之間區(qū)域的圖案密度就會和導(dǎo)線310b、310c之間區(qū)域的圖案密度接近，也就可以較容易地掌控這兩個不同圖案密度區(qū)域的蝕刻速率了。后面的步驟和在圖2B中所述的類似，因此不再贅述。
由上述本發(fā)明較佳實施例可知，本發(fā)明利用單一操作步驟就可以降低基底表面薄膜圖案的高處與低處的高度差，使薄膜表面的平坦度增加。如此一方面可以避免化學(xué)機械拋光的缺點，如表面刮傷與殘留研磨顆粒等問題同時還可以簡化現(xiàn)有使用化學(xué)機械拋光的所需操作步驟。
雖然本發(fā)明已以一較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當(dāng)以權(quán)利要求書并結(jié)合說明書及附圖所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種利用非等向性濕蝕刻法來進行平坦化的方法，可應(yīng)用于一基底上，該基底上具有一絕緣層，該絕緣層具有多個溝渠，其特征在于該方法包括將硫酸、磷酸、氫氟酸與水混合成一蝕刻溶液；以及將該基底置于該蝕刻溶液中，使該蝕刻溶液以一適當(dāng)流速流經(jīng)該絕緣層以進行蝕刻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用非等向性濕蝕刻法來進行平坦化的方法，其特征在于該硫酸的濃度為98重量百分比。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用非等向性濕蝕刻法來進行平坦化的方法，其特征在于該磷酸的濃度為85重量百分比。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用非等向性濕蝕刻法來進行平坦化的方法，其特征在于該氫氟酸的濃度為1重量百分比。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用非等向性濕蝕刻法來進行平坦化的方法，其特征在于該硫酸與該磷酸的總體積為該氫氟酸體積的50至100倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用非等向性濕蝕刻法來進行平坦化的方法，其特征在于該蝕刻溶液對于具有一平坦表面的一絕緣層的蝕刻速率為50-80埃/分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用非等向性濕蝕刻法來進行平坦化的方法，其特征在于該絕緣層為一氧化硅層。
8.一種利用非等向性濕蝕刻法來進行平坦化的方法，可應(yīng)用于一基底上，該基底上具有一第一絕緣層，該第一絕緣層具有多個大溝渠與多個小溝渠，其特征在于該方法至少包括形成共形的一第二絕緣層于該第一絕緣層上，該第二絕緣層的厚度和該些大溝渠與該些小溝渠的深度相等；圖案化該第二絕緣層以形成多個突起于該些大溝渠中，該些突起彼此之間的距離和該些小溝渠的寬度相等；將硫酸、磷酸、氫氟酸與水混合成一蝕刻溶液；以及將該基底置于該蝕刻溶液中，使該蝕刻溶液以一適當(dāng)流速流經(jīng)該第一絕緣層與該第二絕緣層的表面以進行蝕刻。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的利用非等向性濕蝕刻法來進行平坦化的方法，其特征在于該硫酸的濃度為98重量百分比。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的利用非等向性濕蝕刻法來進行平坦化的方法，其特征在于該磷酸的濃度約為85重量百分比。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的利用非等向性濕蝕刻法來進行平坦化的方法，其特征在于該氫氟酸的濃度為1重量百分比。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的利用非等向性濕蝕刻法來進行平坦化的方法，其特征在于該硫酸與該磷酸的總體積為該氫氟酸體積的50至100倍。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的利用非等向性濕蝕刻法來進行平坦化的方法，其特征在于該蝕刻溶液對于具有一平坦表面的一絕緣層的蝕刻速率為50-80埃/分鐘。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的利用非等向性濕蝕刻法來進行平坦化的方法，其特征在于該第一絕緣層為一氧化硅層。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的利用非等向性濕蝕刻法來進行平坦化的方法，其特征在于該第二絕緣層為一氧化硅層。
16.一種利用非等向性濕蝕刻法來進行平坦化的方法，可應(yīng)用于一基底上，該基底上具有一絕緣層，該絕緣層具有多個大溝渠與多個小溝渠，其特征在于該方法至少包括形成多個突起于該些大溝渠中，該些突起彼此之間的距離和該些小溝渠的寬度相等，該些突起的高度和該些大溝渠與該些小溝渠的深度相等；將硫酸、磷酸、氫氟酸與水混合成一蝕刻溶液；以及將該基底置于該蝕刻溶液中，使該蝕刻溶液以一適當(dāng)流速流經(jīng)該絕緣層的表面以進行蝕刻。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的利用非等向性濕蝕刻法來進行平坦化的方法，其特征在于該硫酸的濃度為98重量百分比。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的利用非等向性濕蝕刻法來進行平坦化的方法，其特征在于該磷酸的濃度為85重量百分比。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的利用非等向性濕蝕刻法來進行平坦化的方法，其特征在于該氫氟酸的濃度為1重量百分比。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的利用非等向性濕蝕刻法來進行平坦化的方法，其特征在于該硫酸與該磷酸的總體積為該氫氟酸體積的50至100倍。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的利用非等向性濕蝕刻法來進行平坦化的方法，其特征在于該蝕刻溶液對于具有一平坦表面的一絕緣層的蝕刻速率為50-80埃/分鐘。
全文摘要
一種利用非等向性濕蝕刻法來進行平坦化的方法。此方法包括將硫酸、磷酸、氫氟酸與水混合成一蝕刻溶液，然后將基底置于蝕刻溶液中，使蝕刻溶液以一適當(dāng)流速流經(jīng)基底上的絕緣層以進行蝕刻，此絕緣層具有多個溝渠。本發(fā)明利用蝕刻溶液在表面凹凸不平的絕緣層的不同流速來使蝕刻溶液對突起處的蝕刻速率大于對凹陷處的蝕刻速率，進而達成平坦化的目的。
文檔編號C23F1/16GK1431685SQ0210095
公開日2003年7月23日 申請日期2002年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月8日
發(fā)明者蔡文彬, 張慶裕, 吳俊沛, 陳輝煌, 潘正圣 申請人:旺宏電子股份有限公司