專利名稱：化學(xué)機(jī)械研磨的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及化學(xué)機(jī)械研磨的方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的發(fā)展，存儲(chǔ)器的尺寸也在逐漸減小，然而，對(duì)存 儲(chǔ)器進(jìn)行編程和擦除操作的電壓卻并未相同程度地減小。因此，降低編程和 擦除電壓成為閃存進(jìn)一步按比例縮小的主要挑戰(zhàn)之一。
目前，較常用的解決方案是在存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元中使用額外的擦除柵，
通過增加和浮柵之間的耦合以降低擦除電壓。例如，申請(qǐng)?zhí)枮?00580019839.9 的中國(guó)專利申請(qǐng)公開了一種非易失存儲(chǔ)器器件，包括具有襯底表面的襯底； 該襯底表面內(nèi)的至少兩個(gè)隔離區(qū)，所述隔離區(qū)具有遠(yuǎn)離襯底的外表面；浮柵， 在所述兩個(gè)隔離區(qū)之間且至少部分與所述兩個(gè)隔離區(qū)交疊地在襯底上延伸； 4察除柵；以及控制柵，位于所述浮柵之上且優(yōu)選地位于所述擦除柵之上。
而眾所周知的，存儲(chǔ)器器件通常包括存儲(chǔ)單元陣列以及外圍電路，在具 有擦除柵結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器器件的制造工藝中，例如存儲(chǔ)單元的擦除柵和外圍電 路的器件柵極通常是在同一道工藝中完成的。然而，由于對(duì)于例如存儲(chǔ)單元 的擦除柵和外圍電路的器件柵極的工藝的厚度要求不同，在例如對(duì)存儲(chǔ)單元 陣列區(qū)域的多晶硅層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨以曝露出例如存儲(chǔ)單元的擦除柵時(shí)， 常會(huì)使得用于形成外圍電路區(qū)域器件柵極的多晶硅同時(shí)被研磨掉。而外圍電 路區(qū)域由于其器件分布較稀疏，多晶硅將被過度研磨，甚至引起塌陷，從而 影響器件的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種化學(xué)機(jī)械研磨的方法，解決現(xiàn)有工藝中可能出現(xiàn)的極過度研磨，從而影響器件性能的問題。
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種化學(xué)機(jī)械研磨的方法，包括在研磨層上無需研磨的區(qū)域形成研磨保護(hù)層；
選用對(duì)研磨層研磨速率大于對(duì)研磨保護(hù)層研磨速率的研磨漿，對(duì)所述研磨層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述所公開的化學(xué)機(jī)械研磨的方法具有以下優(yōu)點(diǎn)通過在化學(xué)機(jī)械研磨之前在研磨層上無需研磨區(qū)域形成研磨保護(hù)層，并相應(yīng)選用研磨層和研磨保護(hù)層選擇比大于10的研磨漿來對(duì)研磨層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，從而保護(hù)無需研磨的研磨層區(qū)域，實(shí)現(xiàn)選擇性研磨，避免了無需研磨區(qū)域的過度研磨，從而避免研磨工藝影響器件性能。


圖1是本發(fā)明化學(xué)機(jī)械研磨的方法的一種實(shí)施方式圖；圖2A至2E是本發(fā)明化學(xué)機(jī)械研磨的方法的一種實(shí)施例圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明化學(xué)機(jī)械研磨的方法的 一種實(shí)施例，通過在化學(xué)機(jī)械研磨之前在研磨層上無需研磨的區(qū)域形成研磨保護(hù)層，并相應(yīng)選用研磨層和研磨保護(hù)層選擇比大于10的研磨漿來對(duì)研磨層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，從而保護(hù)無需研磨的研磨層區(qū)域。
參照?qǐng)Dl所示，本發(fā)明化學(xué)機(jī)械研磨的方法的一種實(shí)施方式包括
步驟sl,提供研磨層；步驟S2，在研磨層上無需研磨的區(qū)域形成研磨保護(hù)層；
步驟s3，選用對(duì)研磨層研磨速率大于對(duì)研磨保護(hù)層研磨速率的研磨漿， 對(duì)所述研磨層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨；
步驟s4，去除所述研磨保護(hù)層。
在一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述研磨層可以是存儲(chǔ)器工藝中，在形成擦除 柵以及器件柵的過程中需去除的多余多晶硅層，也可以是其他工藝中需進(jìn)行 厚度局部調(diào)整或表面平整調(diào)整的材料層。
而在進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨之前預(yù)先在無需研磨的區(qū)域覆蓋研磨保護(hù)層，則 可實(shí)現(xiàn)選擇性研磨，即需要研磨的區(qū)域被研磨掉，而無需研磨的區(qū)域則由于 被研磨保護(hù)層覆蓋，可以在化學(xué)機(jī)械研磨時(shí)不會(huì)被研磨掉，為了使得所述研 磨保護(hù)層在化學(xué)機(jī)械研磨時(shí)不會(huì)被過早研磨掉，則可選用研磨層和研磨保護(hù) 層選擇比大于IO的研磨漿，例如，研磨層是多晶硅層(poly),而覆蓋部分無 需研磨的多晶硅層的研磨保護(hù)層是氧化層(oxide),則可選用poly RR: oxide RR>30:1的研磨漿。當(dāng)選用該研磨漿時(shí)，在對(duì)所述多晶硅層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研 磨時(shí)，所述氧化層就不會(huì)被研磨掉，從而也保護(hù)了其下的多晶硅層。
下面結(jié)合附圖以 一 個(gè)包含化學(xué)機(jī)械研磨步驟的存儲(chǔ)器工藝的實(shí)例進(jìn)行詳 細(xì)i兌明。
圖2A所示為一存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的筒單示意圖，所述存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元區(qū)域的 襯底100上已形成有控制柵105，多晶硅層102覆蓋所述襯底100,用于在兩 個(gè)控制柵105之間形成擦除柵，以及在兩個(gè)控制柵105的一側(cè)形成字線，外 圍電路區(qū)域的襯底100'中已形成有勢(shì)阱IOI',多晶硅層102'覆蓋所述襯底100', 用于在后續(xù)工藝中形成外圍電路區(qū)域的柵極。所述多晶硅層102需研磨至與 柵極結(jié)構(gòu)105的高度相平，而所述多晶硅層102'則無需再進(jìn)行研磨。而由于 化學(xué)機(jī)械研磨是對(duì)整個(gè)存儲(chǔ)器區(qū)域進(jìn)行的，因而存儲(chǔ)單元陣列區(qū)域就是研磨區(qū)域，外圍電路區(qū)域則為無需研磨的區(qū)域。
對(duì)無需研磨的外圍電路區(qū)域，就需要在其上形成研磨保護(hù)層。結(jié)合圖2B和圖1所示，在所述存儲(chǔ)單元陣列區(qū)域和外圍電路區(qū)域形成氧化層103'作為研磨保護(hù)層。所述氧化層的厚度取決于在之后的化學(xué)機(jī)械研磨中所采用的研磨漿對(duì)所述氧化層的刻蝕速率以及研磨去除存儲(chǔ)單元陣列區(qū)域多余的多晶硅層所需的時(shí)間。所述時(shí)間可在確定了研磨漿之后根據(jù)多余多晶硅層的厚度而預(yù)估得到。即，若所述研磨漿對(duì)所述氧化層的刻蝕速率較大，且研磨時(shí)間較長(zhǎng)，則所述氧化層的就需厚點(diǎn)；若所述研磨漿對(duì)所述氧化層的刻蝕速率較小，且研磨時(shí)間較短，則所述氧化層的就可薄點(diǎn)。所述氧化層的厚度需保證在后續(xù)的化學(xué)機(jī)械研磨過程中始終存在，即，無需研磨的研磨層區(qū)域始終有研磨保護(hù)層的保護(hù)。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述氧化層的厚度可以是200至500埃，例如200埃、300埃、400埃、500埃等。所述氧化層的材料可以是二氧化硅、氮氧化硅等。以所述氧化層為二氧化硅為例，可以采用化學(xué)氣相沉積或熱氧化的方法在所述多晶硅層102和多晶硅層102'表面形成。
接著，結(jié)合圖2C和圖1所示，在所述氧化層103'上涂布光刻膠(圖未示)，對(duì)光刻膠曝光顯影，去除存儲(chǔ)單元陣列區(qū)域覆蓋的光刻膠。然后采用例如濕法蝕刻的方法去除未被光刻膠覆蓋的氧化層103',即存儲(chǔ)單元陣列區(qū)域的氧化層103'。所述蝕刻劑的選用視所述氧化層的材料而定。對(duì)于氧化層， 一般常用的酸性蝕刻劑均可作為本步驟中的蝕刻劑。以氧化層為氮氧化硅為例，可以采用例如磷酸作為蝕刻劑去除存儲(chǔ)單元陣列區(qū)域的氧化層。在完成蝕刻后，就僅有外圍電路區(qū)域的多晶硅層102'上覆蓋有作為研磨保護(hù)層的氧化層103',而存儲(chǔ)單元陣列區(qū)域則沒有研磨保護(hù)層。當(dāng)進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨時(shí)，存儲(chǔ)單元陣列區(qū)域的多晶硅層102就會(huì)被研磨掉，而外圍電路區(qū)域的多晶硅層102',由于有氧化層103'的保護(hù)而不會(huì)被研磨。
7另外，在研磨層的無需研磨的外圍電路區(qū)域形成研磨保護(hù)層還可采用下
述方法
在存儲(chǔ)單元陣列區(qū)域以及外圍電路區(qū)域形成遮蔽層；去除外圍電路區(qū)域的遮蔽層；
形成覆蓋存儲(chǔ)單元陣列區(qū)域以及外圍電路區(qū)域的研磨保護(hù)層；去除遮蔽層上的研磨保護(hù)層以及遮蔽層。
當(dāng)遮蔽層上的研磨保護(hù)層以及遮蔽去除之后，就僅有外圍電路區(qū)域還有研磨保護(hù)層。
結(jié)合圖2D和圖1所示，在無需研磨的外圍電路區(qū)域形成作為研磨保護(hù)層的氧化層103'后，就進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨。根據(jù)之前所述，化學(xué)機(jī)械研磨中研磨漿的使用也決定了作為研磨保護(hù)層的氧化層的厚度，因而從節(jié)約工藝成本及縮小器件尺寸的角度出發(fā)，為了使得所述作為研磨保護(hù)層的氧化層的厚度較小，常選用對(duì)研磨層和研磨保護(hù)層選擇比較大的研磨漿。研磨層和研磨保護(hù)層選擇比較大是指研磨漿對(duì)研磨層的蝕刻速率要遠(yuǎn)大于對(duì)研磨保護(hù)層的蝕刻速率，如此才能保證在對(duì)研磨層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨時(shí)，研磨層能夠較快地被研磨減薄，而所述研磨保護(hù)層則較少或不會(huì)被研磨掉。
在一個(gè)實(shí)施例中，選用poly RR: oxide RR>30:1的研磨漿來對(duì)多晶硅層102進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨。因而，在多晶硅層102隨著化學(xué)機(jī)械研磨不斷減薄的時(shí)候，所述氧化層103'則較少被研磨掉，從而保護(hù)了其下方的多晶硅層102'。當(dāng)然，所述選擇比并非限定于30:1，也可選用例如10:1或大于10:1小于30:1的研磨漿，相應(yīng)地，由于對(duì)多晶硅的蝕刻速率下降，則研磨時(shí)間也增加，作為研磨保護(hù)層的氧化層的厚度就需相應(yīng)地增加。
繼續(xù)參照?qǐng)D2D所示，在多晶硅層102通過化學(xué)機(jī)械研磨而厚度被減薄后，兩個(gè)控制柵105之間的多晶硅層102可作為擦除柵106,而控制柵105 —側(cè)的
8多晶硅層102也可用作字線107。
結(jié)合圖2E和圖l所示，去除所述作為研磨保護(hù)層的氧化層103'?？梢葬娪脻穹ㄎg刻的方法去除所述氧化層103'。本步驟中的蝕刻無需在存儲(chǔ)單元陣列區(qū)域涂布光刻膠作為光掩模，而是直接對(duì)所述氧化層103'進(jìn)行蝕刻。由于氧化層103'的多晶硅通常不會(huì)被酸腐蝕，所述蝕刻劑可以采用例如氫氟酸或磷酸。即，所述蝕刻劑采用不會(huì)腐蝕多晶硅的試劑即可。
在去除氧化層103'后，就可進(jìn)行存儲(chǔ)器的后續(xù)常規(guī)工藝了。
從上述例子中可以看到，通過在研磨之前，在無需研磨區(qū)域添加研磨保護(hù)層，并配合使用相應(yīng)的研磨漿，從而使得無需研磨區(qū)在化學(xué)機(jī)械研磨時(shí)不會(huì)被研磨掉。由于所述添加研磨保護(hù)層以及研磨后去除研磨保護(hù)層的工藝簡(jiǎn)單，并且不需要特殊定制，因而在例如閃存或DRAM工藝中有助于存儲(chǔ)單元陣列區(qū)域的柵極和外圍電路區(qū)域的柵極在同 一道工序中完成，而不會(huì)造成例如外圍電路區(qū)域的柵極被過度研磨的情況出現(xiàn)。
并且，上述例子的方法還可以推廣到器件厚度的局部調(diào)整或表面平整中。例如，對(duì)于器件厚度的局部調(diào)整，可以在需局部減薄的區(qū)域外形成研磨保護(hù)層，而僅對(duì)局部減薄區(qū)域進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨。又例如，對(duì)于表面平整，可以通過在平整部分形成研磨保護(hù)層，而對(duì)不平整的部分進(jìn)行研磨來使得器件表面平整。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。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)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)機(jī)械研磨的方法，其特征在于，在研磨層上無需研磨的區(qū)域形成研磨保護(hù)層；選用對(duì)研磨層研磨速率大于對(duì)研磨保護(hù)層研磨速率的研磨漿，對(duì)所述研磨層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨。
2. 如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械研磨的方法，其特征在于，在研磨層上無需 研磨的區(qū)域形成研磨保護(hù)層包括在研磨層上形成研磨保護(hù)層；在研磨保護(hù)層上無需研磨區(qū)域形成光阻；蝕刻去除無需研磨區(qū)域以外的研磨保護(hù)層。
3. 如權(quán)利要求2所述的化學(xué)機(jī)械研磨的方法，其特征在于，所述蝕刻為濕法 蝕刻。
4. 如權(quán)利要求3所述的化學(xué)機(jī)械研磨的方法，其特征在于，所述濕法蝕刻的 蝕刻劑為磷酸。
5. 如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械研磨的方法，其特征在于，在研磨層上無需 研磨的區(qū)域形成研磨保護(hù)層包括在研磨層上的研磨區(qū)域形成遮蔽層；在研磨層及遮蔽層上形成研磨保護(hù)層；去除遮蔽層上的研磨保護(hù)層以及遮蔽層。
6. 如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械研磨的方法，其特征在于，所述研磨漿為研 磨層和研磨保護(hù)層選擇比大于10的研磨漿。
7. 如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械研磨的方法，其特征在于，所述研磨層為多 晶硅層，所述研磨保護(hù)層為氧化層。
8. 如權(quán)利要求7所述的化學(xué)機(jī)械研磨的方法，其特征在于，所述氧化層為二 氧化硅或氮氧化硅。
9. 如權(quán)利要求7所述的化學(xué)機(jī)械研磨的方法，其特征在于，所述氧化層的厚 度根據(jù)研磨漿的選擇比以及研磨所述研磨層的時(shí)間而定。
10. 如權(quán)利要求7所述的化學(xué)機(jī)械研磨的方法，其特征在于，所述氧化層的厚 度為200至500埃。
全文摘要
一種化學(xué)機(jī)械研磨的方法，包括，在研磨層上無需研磨的區(qū)域形成研磨保護(hù)層；選用對(duì)研磨層研磨速率大于對(duì)研磨保護(hù)層研磨速率的研磨漿，對(duì)所述研磨層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨。所述化學(xué)機(jī)械研磨的方法避免了無需研磨區(qū)域的過度研磨，從而避免研磨工藝影響器件性能。
文檔編號(hào)H01L21/304GK101656209SQ20081004182
公開日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2008年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月18日
發(fā)明者莉 蔣, 穎 邵, 黎銘琦 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司