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CN107369618B - 晶圆的平坦化方法 - Google Patents

晶圆的平坦化方法 Download PDF

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CN107369618B
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polishing
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李儒兴
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Abstract

本发明提供了一种晶圆的平坦化方法,所述晶圆上包括衬底和氧化层,所述衬底上形成有沟槽,所述氧化层覆盖所述衬底并填充所述沟槽,使用氧化铈研磨液对所述晶圆进行研磨,可以有效的克服凹陷的缺陷,具有更好的片内平整度和更小的蝶形化程度。并且晶圆表面的擦痕小,有利于平坦化;增加所述晶圆表面的PH值,能够有效的减少氧化铈颗粒的附着性,使晶圆表面附着的氧化铈颗粒减少,有利于后续对晶圆的清洗;使用去离子水对所述晶圆进行研磨,冲洗掉晶圆表面附着的氧化铈颗粒以及其他的杂质。整个工艺流程非常简单,并且,后续对晶圆的检测也更加准确,提高了芯片的良率。

Description

晶圆的平坦化方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域,尤其涉及一种晶圆的平坦化方法。
背景技术
在半导体制造工艺中,平坦化工艺是不可缺少的工艺步骤之一,其能力直接影响晶圆表面的平坦度,进而会影响产品的良率。
浅槽隔离(STI)是一种前端工艺,用来在硅片表面的器件之间形成隔离区,STI中的填充氧化层是用平坦化技术磨去比阻挡层高的所有氧化层,从而实现平坦化。STI平坦化的一个困难是如何避免沟槽中的氧化物减薄太多,或产生凹陷。凹陷现象会对器件造成很多负面效应,如门电压降低,漏电增加等等。现有技术中,为了解决STI平坦化中凹陷的缺陷,在STI平坦化工艺中普遍开始使用氧化铈研磨液,其颗粒尺寸非常均匀,具有比较高的研磨速度、高的选择比和自动停止等特殊的研磨特性。但氧化铈研磨颗粒的吸附性比较大,容易残留在硅片表面,不利于后续对硅片的清洗,增加了工艺的复杂度。并且,硅片上残留的颗粒也会使硅片的检测产生误差,影响芯片的良率。
所以,有必要开发一种既能减少氧化铈颗粒附着在硅片表面的晶圆的平坦化方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶圆的平坦化方法,以解决晶圆在使用氧化铈研磨液研磨以平坦化的过程中,氧化铈研磨颗粒容易残留在硅片表面上的问题。
为了解决上述技术问题,本发明提供一种晶圆的平坦化方法,所述晶圆包括衬底和氧化层;所述衬底中形成有沟槽,所述氧化层覆盖所述衬底并填充所述沟槽,在研磨垫上对所述晶圆进行研磨,以平坦化所述晶圆,所述晶圆的平坦化方法包括:使用氧化铈研磨液对所述晶圆进行研磨;增加所述晶圆表面的PH值;使用去离子水对所述晶圆进行研磨;
可选的,使用氧化铈研磨液对所述晶圆进行研磨之前,所述晶圆的平坦化方法还包括:使用氧化硅研磨液对所述晶圆进行研磨;
可选的,增加所述晶圆表面PH值的方法包括在所述研磨垫上流碱性溶液。
可选的,在所述研磨垫上流碱性溶液的时间为10s-20s;
可选的,在所述研磨垫上流碱性溶液的流量为150ml/min-250ml/min;
可选的,增加所述晶圆表面PH值的方法包括将所述晶圆浸泡在碱性溶液中;
可选的,所述碱性溶液为二氧化硅研磨液;
可选的,所述衬底的材料为硅;
可选的,所述氧化层的材料为二氧化硅;
可选的,所述晶圆还包括阻挡层,所述阻挡层覆盖所述衬底;
可选的,所述晶圆还包括位于所述衬底和所述阻挡层之间的介质层;
可选的,所述介质层的厚度为90埃-150埃;
可选的,所述介质层的材料为氧化硅;
可选的,所述阻挡层的材料为氮化硅。
在本发明提供的晶圆的平坦化方法中,所述晶圆上包括衬底,所述衬底上形成有沟槽;氧化层,所述氧化层覆盖所述衬底并填充所述沟槽。在研磨垫上使用氧化铈研磨液对所述晶圆进行研磨,以平坦化所述晶圆,再增加所述晶圆表面的PH值,最后使用去离子水对所述晶圆进行研磨。使用氧化铈研磨液研磨,可以克服晶圆平坦化后产生凹陷的缺陷,具有更好的片内平整度和更小的蝶形化程度,并且,晶圆表面的擦痕小,有利于平坦化。所述氧化铈研磨液呈酸性或者中性,其PH值在5-7之间,增加所述晶圆表面的PH值可以减弱氧化铈颗粒在晶圆表面的吸附性,晶圆表面附着的颗粒减少,有利于后续晶圆的清洗,简化了工艺流程。并且,后续对晶圆的检测也更加准确,提高了芯片的良率。
附图说明
图1为晶圆结构的示意图;
图2为实施例提供的一种晶圆平坦化方法的流程图;
其中,1-晶圆,11-衬底,12-氧化层,13-阻挡层,14-隔离沟槽,15-介质层。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明提供的一种晶圆的平坦化方法的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书,本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
参阅图1-图2,其是本发明提供的晶圆结构的示意图及晶圆的平坦化方法,所述晶圆1包括衬底11和氧化层12;所述衬底11中形成有沟槽14,所述氧化层12覆盖所述衬底11并填充所述沟槽14,在研磨垫上对所述晶圆1进行研磨,以平坦化所述晶圆1,所述晶圆1的平坦化方法包括,S1:使用氧化铈研磨液对所述晶圆1进行研磨;S2:增加所述晶圆1表面的PH值;S3:使用去离子水对所述晶圆1进行研磨。使用氧化铈研磨液对所述晶圆1的氧化层12进行研磨,氧化铈研磨液的颗粒尺寸非常均匀,具有比较高的研磨速度、高的选择比和自动停止等特殊的研磨特性,使用氧化铈研磨液对晶圆进行研磨,能克服凹陷的缺陷,具有更好的片内平整度和更小的蝶形化程度。氧化铈研磨液的PH值在5-7之间,增加晶圆1表面的PH值,能够有效的减少氧化铈颗粒的吸附性,有利于晶圆的清洗。晶圆1表面颗粒减少,后续对晶圆1的检测会更加准确,也提高了芯片的良率。
如图1所示,衬底11上形成有隔离有源区的隔离沟槽14,在隔离沟槽14内填充氧化层12,该氧化层12覆盖衬底11并高出衬底11表面。优选的,所述衬底11还包括阻挡层13,所述阻挡层13覆盖在衬底除去沟槽14的部分,所述阻挡层13是一层坚固的掩模材料,有助于在STI氧化物淀积过程中保护有源区,并且充当研磨的阻挡材料,所述衬底11和所述阻挡层13之间还可以形成一层介质层15,所述介质层15的厚度为90埃-150埃,用于匹配阻挡层13与衬底11之间的应力。其中,所述衬底11的材料优选为硅,所述氧化层12的材料优选为二氧化硅,所述阻挡层13的材料优选为氮化硅,所述介质层15的材料优选为氧化硅,当然,也可以是其他的材料,本发明不做限制。
S1:使用氧化铈研磨液对晶圆1的氧化层12进行研磨,研磨停止在阻挡层13上。氧化铈颗粒直径小,而且大小均匀,在晶圆1的研磨过程中形成的擦痕小。并且,由于氧化铈研磨液对本发明中的氧化层12反应性极强,而对阻挡层13反应性较弱,在相同的磨力下,氧化铈研磨液对本发明中氧化层12的研磨速度大于阻挡层研磨速度的50倍,
在使用氧化铈研磨液研磨晶圆1之前,优选的,可以先使用二氧化硅研磨液对晶圆1进行研磨,将氧化层12磨到一定的厚度。这是由于研磨液作为一种耗材,其消耗的速度很快,使用二氧化硅研磨液将氧化层12磨到一定的厚度,再使用氧化铈研磨液进行研磨,可以大大的减少氧化铈研磨液的使用速度,降低了生产的成本。当然,可以理解的是,使用二氧化硅研磨液对晶圆1进行研磨这一步并非是必不可少的,在对制造成本要求不高的场合或者对晶圆质量要求很高,可不必额外增添这个步骤。
S2:所述增加晶圆1表面PH值的方法为在研磨垫2上流碱性的溶液。氧化铈自身的特性,是具有吸附负离子的能力,而由于本发明中的阻挡层13也具有吸附负离子的能力,使得研磨完成后,氧化铈颗粒容易吸附在晶圆的表面。氧化铈研磨液的PH值在5-7之间,在所述研磨垫上流碱性的溶液,能够有效的减少氧化铈的附着性,晶圆1表面附着的颗粒减少,有利于晶圆1的清洗工艺。
所述流碱性溶液的时间为10s-20s,例如是15s;所述流碱性溶液的流量为150ml/min-250ml/min,例如是200ml/min。
本实施例中,增加晶圆1表面PH值的方法为在研磨垫上流碱性的溶液。但应该认识到,增加晶圆1表面PH值也可以有其他的方法,比如,将研磨后的晶圆1浸泡在碱性的溶液中,浸泡的时间优选为10s;或者,在研磨机上增加管道,使用碱性溶液对研磨完成后的晶圆1表面进行冲洗。总之,本发明中对于增加晶圆1表面PH值的方法并不限制。
所述碱性的溶液优选为二氧化硅研磨液,二氧化硅颗粒并没有很强的吸附能力,可以使氧化铈颗粒和晶圆1表面的接触机会大大减少。
S3:使用去离子水对晶圆1进行研磨,对晶圆1进行平坦化的过程中,研磨使用了研磨液,研磨液中的成分与晶圆1进行反应,引入了新的杂质,使用去离子水研磨晶圆,不会进一步研磨掉晶圆1的氧化层12,形成凹陷,只会将研磨产生的副产物和剩余在晶圆表面的研磨液或者颗粒冲洗掉。
综上,在本发明实施例提供的一种晶圆平坦化方法中,所述晶圆包括衬底,所述衬底上形成有沟槽;氧化层,所述氧化层覆盖所述衬底并填充所述沟槽。在研磨垫上使用氧化铈研磨液对所述晶圆进行研磨,以平坦化所述晶圆,再增加所述晶圆表面的PH值,最后使用去离子水对所述晶圆进行研磨。使用氧化铈研磨液研磨,可以克服晶圆平坦化后产生凹陷的缺陷,具有更好的片内平整度和更小的蝶形化程度,并且,晶圆表面的擦痕小,有利于平坦化。所述氧化铈研磨液呈酸性或者中性,其PH值在5-7之间,增加所述晶圆表面的PH值可以减弱氧化铈颗粒在晶圆表面的吸附性,晶圆表面附着的颗粒减少,有利于后续晶圆的清洗,简化了工艺流程。并且,后续对晶圆的检测也更加准确,提高了芯片的良率。
上述仅为本发明的优选实施例而已,并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员,在不脱离本发明的技术方案的范围内,对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动,均属未脱离本发明的技术方案的内容,仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种晶圆的平坦化方法,其特征在于,所述晶圆包括衬底和氧化层;所述衬底中形成有沟槽,所述氧化层覆盖所述衬底并填充所述沟槽,在研磨垫上对所述晶圆进行研磨,以平坦化所述晶圆,所述晶圆的平坦化方法包括:
使用氧化铈研磨液对所述晶圆进行研磨;
增加所述晶圆表面的PH值;
使用去离子水对所述晶圆进行研磨;
增加所述晶圆表面PH值的方法包括在所述研磨垫上流碱性溶液或将所述晶圆浸泡在碱性溶液中,所述碱性溶液为二氧化硅研磨液。
2.如权利要求1所述的一种晶圆的平坦化方法,其特征在于,使用氧化铈研磨液对所述晶圆进行研磨之前,所述晶圆的平坦化方法还包括:使用氧化硅研磨液对所述晶圆进行研磨。
3.如权利要求1所述的一种晶圆的平坦化方法,其特征在于,在所述研磨垫上流碱性溶液的时间为10s-20s。
4.如权利要求1所述的一种晶圆的平坦化方法,其特征在于,在所述研磨垫上流碱性溶液的流量为150ml/min-250ml/min。
5.如权利要求1所述的一种晶圆的平坦化方法,其特征在于,所述衬底的材料为硅。
6.如权利要求1所述的一种晶圆的平坦化方法,其特征在于,所述氧化层的材料为二氧化硅。
7.如权利要求1所述的一种晶圆的平坦化方法,其特征在于,所述晶圆还包括阻挡层,所述阻挡层覆盖所述衬底。
8.如权利要求7所述的一种晶圆的平坦化方法,其特征在于,所述晶圆还包括位于所述衬底和所述阻挡层之间的介质层。
9.如权利要求8所述的一种晶圆的平坦化方法,其特征在于,所述介质层的厚度为90埃-150埃。
10.如权利要求8所述的一种晶圆的平坦化方法,其特征在于,所述介质层的材料为氧化硅。
11.如权利要求7所述的一种晶圆的平坦化方法,其特征在于,所述阻挡层的材料为氮化硅。
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