專利名稱：介電層平坦化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種半導(dǎo)體元件平坦化的方法，且特別是有關(guān)于一種介電層平坦化的方法。
在化學(xué)機(jī)械研磨工藝上，通常以研磨液(slurry)來稱呼所使用的化學(xué)助劑。化學(xué)機(jī)械研磨法所使用的研磨液，主要是由呈膠體狀(colloidal)的氧化硅(silica)，或呈分散狀(dispersed)的氧化鋁(alumina)，和堿性的氫氧化鉀(KOH)或氫氧化氨(NH4OH)等溶液混合而成?；旧希瑢π酒媳谎心ゲ牧?，是由研磨臺上的基墊，與化學(xué)助劑的研磨微粒所形成的結(jié)構(gòu)，來加以研磨去除。就是利用這些硬度極高的研磨粒，來進(jìn)行芯片表面的研磨。


圖1A至圖1F是公知一種介電層平坦化流程剖面示意圖。
請參照圖1A，在基底100上已形成有多晶硅柵極結(jié)構(gòu)102與柵極結(jié)構(gòu)102上的氮化硅層104。
然后，請參照圖1B，于基底100上形成一層介電層106，以填滿柵極結(jié)構(gòu)102間的空隙，且覆蓋氮化硅層104。
然后，請參照圖1C，先進(jìn)行一對準(zhǔn)鍵氧化層濕式蝕刻(AlignmentKey Oxide Dipping，AOD)工藝，此工藝是以黃光工藝的原理去除較大區(qū)域柵極結(jié)構(gòu)上的介電層。隨后利用Oxide dip去除部分介電層106，以裸露出氮化硅層104的角落108，使介電層106分為填滿柵極結(jié)構(gòu)102之間空隙的介電層106a，與覆蓋氮化硅層104的介電層106b。然后于基底100上沉積一層氮化硅層110。
然后，請參照圖1D，進(jìn)行一化學(xué)機(jī)械研磨工藝以平坦化氮化硅層110與氧化硅層106b。接著，利用Oxide dip去除因化學(xué)機(jī)械研磨工藝使用例如KOH的溶液中所帶來的金屬離子，以增進(jìn)元件的可靠度。被施以O(shè)xide dip去除的氧化硅層106b厚度例如為100埃。
接著，請參照圖1E，去除氧化硅層106b。
最后，請參照圖1F，去除氮化硅層110、104。
上述公知的技術(shù)內(nèi)容在平坦化工藝前，先進(jìn)行一AOD工藝，然后利用Oxide dip去除部分介電層，以裸露出氮化硅層的角落。然后于氧化硅層上再沉積一層氮化硅層，然后才進(jìn)行CMP工藝，因此整個工藝顯得復(fù)雜且耗時。
因此，本發(fā)明提出一種介電層平坦化的方法，以縮短工藝步驟，使工藝單純化，并且避免公知方法因為研磨劑中所含的金屬離子滲透至基底，而造成元件可靠度降低的損害。
本發(fā)明的優(yōu)點在于利用固定研磨砂技術(shù)進(jìn)行平坦化工藝時，可以省略公知方法中的多項步驟，使工藝單純化，以節(jié)省制造成本，而且避免使用含金屬離子的溶液作為研磨劑，以增加元件的可靠度。
附圖標(biāo)記說明100、200基板102、202柵極結(jié)構(gòu)104、110氮化硅層106、106a、106b、206、206a介電層108角落處204保護(hù)層208固定研磨砂墊210基墊212研磨砂214接合劑請參照圖2A，在基底200上已形成有柵極結(jié)構(gòu)202，且于此柵極結(jié)構(gòu)202上形成有氮化硅保護(hù)層204。Flash Memory的柵極結(jié)構(gòu)202的材質(zhì)例如是多晶硅。
然后，請參照圖2B，于基底200上形成一層具有較佳的階梯覆蓋性(Step Coverage)與溝填能力(Gap Filling)的介電層206，以填滿柵極結(jié)構(gòu)202間的空隙，且覆蓋保護(hù)層204。介電層206例如是高密度等離子體密度等離子體氧化層(High Density Plasma Oxide，HDPOxide)或等離子體氧化層(Plasma Enhanced Oxide，PE Oxide)或以分解正硅酸乙酯(Tetraethylorthosilicate，TEOS)形成的TEOS氧化層(TEOS Oxide)或氮氧化硅層(SiON)。
然后，請參照圖2C，以保護(hù)層204為研磨終止層，對介電層206進(jìn)行一化學(xué)機(jī)械研磨工藝，此化學(xué)機(jī)械研磨工藝所使用的基墊為固定研磨砂墊(Fixed Abrasive Pad)208，此固定研磨砂墊208包括一基墊210，以及固定于此基墊210上且分布均勻的研磨砂212，且于基墊210上利用例如樹脂(Resin)的接合劑(Adhesive)214來固定研磨砂212。研磨砂212的形狀例如是圓柱狀，其高度例如在40～45μm之間，直徑例如150～250μm之間。使用固定研磨砂墊208進(jìn)行研磨時，只需使用不含金屬離子的研磨液(Slurry)，例如去離子純水(DI Water)，所以不會有公知方法因為利用KOH作為研磨液，所以在研磨液中的金屬離子滲透至基底100，而損害元件的問題發(fā)生。而且使用固定研磨砂墊208進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨工藝時，在基底200上的介電層206的凸出部分會先與基墊210上的研磨砂212接觸，所以凸出部分會先被研磨掉。因此使用固定研磨砂墊208作平坦化工藝時，對于高低起伏差距大的被研磨層具有高選擇性，故于研磨后可得到如圖2D研磨后的介電層206a。
最后，請參照圖2E，去除柵極結(jié)構(gòu)202上的氮化硅保護(hù)層204。
本發(fā)明的特征為1.本發(fā)明利用固定研磨砂墊對介電層進(jìn)行一化學(xué)機(jī)械研磨技術(shù)，因此可以省略公知技術(shù)中的Oxide dip、AOD以及沉積氮化硅層等步驟，而使工藝步驟簡單化，并易于控制、降低成本。
2.本發(fā)明利用固定研磨砂墊對介電層進(jìn)行研磨時，只需用沒有含金屬離子的研磨液，例如去離子純水，所以不會有公知方法因例如KOH的研磨液中的金屬離子滲透至基底，而損害元件的問題發(fā)生，故可增加元件的可靠度。
雖然本發(fā)明已以一實施例說明如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種介電層平坦化的方法，其特征為該方法包括提供一基底，該基底的正面上已形成具有一保護(hù)層的復(fù)數(shù)個柵極結(jié)構(gòu)，且該基底上已形成一介電層，該介電層填滿該些柵極結(jié)構(gòu)間的空隙，且覆蓋該保護(hù)層；以及以該保護(hù)層為研磨終止層，對該介電層進(jìn)行一化學(xué)機(jī)械研磨工藝，其特征在于該化學(xué)機(jī)械研磨工藝，是將該基底的正面壓在一鋪有一固定研磨砂墊的研磨臺上以研除部分該介電層，其中，該固定研磨砂墊至少具有一基墊與固定于該基墊上的復(fù)數(shù)個研磨砂；以及該化學(xué)機(jī)械研磨工藝通入一不含金屬離子的溶液作為研磨液。
2.如權(quán)利要求1所述的介電層平坦化的方法，其特征為該些研磨砂由樹脂固定于該基墊上。
3.如權(quán)利要求1所述的介電層平坦化的方法，其特征為該不含金屬離子的溶液包括去離子純水。
4.如權(quán)利要求1所述的介電層平坦化的方法，其特征為該些研磨砂的形狀包括圓柱狀。
5.如權(quán)利要求4所述的介電層平坦化的方法，其特征為該些圓柱狀研磨砂的高度在40～45μm之間。
6.如權(quán)利要求4所述的介電層平坦化的方法，其特征為該些圓柱狀研磨砂的直徑在150～250μm之間。
7.如權(quán)利要求1所述的介電層平坦化的方法，其特征為該介電層包括高密度等離子體氧化層、等離子體氧化層、正硅酸乙酯氧化層與氮氧化硅層其中之一。
8.如權(quán)利要求1所述的介電層平坦化的方法，其特征為該保護(hù)層的材質(zhì)包括氮化硅。
9.一種內(nèi)存的介電層平坦化的方法，其特征為包括提供一基底，該基底的正面上具有一保護(hù)層的復(fù)數(shù)個柵極結(jié)構(gòu)，于該基底上已形成一介電層，且覆蓋該些柵極結(jié)構(gòu)；以及以該保護(hù)層為研磨終止層，對該介電層進(jìn)行一化學(xué)機(jī)械研磨工藝，其特征在于該化學(xué)機(jī)械研磨工藝，是將該基底的正面壓在一鋪有一固定研磨砂墊的研磨臺上以研除部分該介電層，其中，該固定研磨砂墊至少具有一基墊與固定于該基墊上的復(fù)數(shù)個圓柱狀研磨砂；以及該化學(xué)機(jī)械研磨工藝通入去離子純水作為研磨液。
10.如權(quán)利要求9所述的內(nèi)存的介電層平坦化的方法，其特征為該方法適于平坦化介電層。
11.如權(quán)利要求9所述的內(nèi)存的介電層平坦化的方法，其特征為該方法適于平坦化罩幕式內(nèi)存的介電層。
12.如權(quán)利要求9所述的內(nèi)存的介電層平坦化的方法，其特征為該方法適于平坦化電可擦除可程序只讀存儲器的介電層。
13.如權(quán)利要求9所述的內(nèi)存的介電層平坦化的方法，其特征為其中該些研磨砂由樹脂固定于該基墊上。
14.如權(quán)利要求9所述的內(nèi)存的介電層平坦化的方法，其特征為其中該些圓柱狀研磨砂的高度在40～45μm之間。
15.如權(quán)利要求9所述的內(nèi)存的介電層平坦化的方法，其特征為其中該些圓柱狀研磨砂的直徑在150～250μm之間。
16.如權(quán)利要求9所述的內(nèi)存的介電層平坦化的方法，其特征為其中該介電層包括高密度等離子體氧化層、等離子體氧化層、正硅酸乙酯氧化層與氮氧化硅層其中之一。
17.如權(quán)利要求9所述的內(nèi)存的介電層平坦化的方法，其特征為該些保護(hù)層的材質(zhì)包括氮化硅。
18.如權(quán)利要求9所述的內(nèi)存的介電層平坦化的方法，其特征為該保護(hù)層的材質(zhì)包括氮化硅。
全文摘要
一種介電層平坦化的方法。此方法是在一已形成數(shù)個柵極結(jié)構(gòu)，且于這些柵極結(jié)構(gòu)上已形成有保護(hù)層的閃存基底上先形成一層介電層，以填滿柵極結(jié)構(gòu)間的空隙，并覆蓋保護(hù)層，隨后以保護(hù)層為研磨終止層，利用固定研磨砂墊，且通入不含金屬離子的研磨液對介電層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨工藝，以平坦化該介電層，其中固定研磨砂墊包括一基墊，以及固定于此基墊上且分布均勻的研磨砂。
文檔編號H01L21/02GK1453826SQ0211832
公開日2003年11月5日 申請日期2002年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月24日
發(fā)明者黃啟東 申請人:旺宏電子股份有限公司