CN109822400A - 化学机械研磨方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例涉及一种平坦化方法及一种化学机械研磨CMP方法。所述平坦化方法包含：提供衬底，所述衬底包含具有不同程度的疏水性或亲水性的第一区域及第二区域；及对所述第一区域执行表面处理以使其疏水性或亲水性程度接近所述第二区域的疏水性或亲水性程度。所述CMP方法包含：提供包含第一区域及第二区域的衬底；在所述衬底上提供研磨浆，其中所述研磨浆及所述第一区域的表面具有第一接触角，且所述研磨浆及所述第一区域的表面具有第二接触角；使所述第一区域的表面改质以使所述第一接触角与所述第二接触角之间的接触角差等于或小于30度。

Description

化学机械研磨方法
技术领域
本发明实施例涉及化学机械研磨方法。
背景技术
化学机械研磨(CMP)常在集成电路制造中用于减小晶片或其(若干)上覆层的厚度且平坦化晶片或其(若干)上覆层的表面。然而，CMP存在材料碟形凹陷问题。需要修改CMP以缓解材料碟形凹陷问题。
发明内容
本发明的实施例涉及一种平坦化方法，其包括：提供衬底，其中所述衬底的表面包含具有不同程度的疏水性或亲水性的第一区域及第二区域；对所述第一区域执行表面处理以使所述第一区域的疏水性或亲水性程度接近所述第二区域的疏水性或亲水性程度；及使用研磨浆来研磨所述衬底的所述表面以平坦化所述衬底的所述表面。
本发明的实施例涉及一种化学机械研磨(CMP)方法，其包括：提供衬底，所述衬底具有形成于其上的第一材料及第二材料，其中所述第二材料位于所述第一材料的侧表面及上表面上方，且所述第一材料的疏水性或亲水性程度不同于所述第二材料的疏水性或亲水性程度；在所述衬底上提供研磨浆；执行CMP操作以去除所述第一材料的所述上表面上方的所述第二材料以暴露所述第一材料的所述上表面及所述第二材料的上表面，其中所述研磨浆及所述第二材料的所述上表面具有第一接触角，且所述研磨浆及所述第一材料的所述上表面具有第二接触角；使所述第二材料的所述上表面改质以使所述第一接触角与所述第二接触角之间的接触角差等于或小于30度；及继续使用所述研磨浆来对所述第一材料及所述第二材料执行所述CMP操作。
本发明的实施例涉及一种化学机械研磨(CMP)方法，其包括：提供衬底，所述衬底具有形成于其上的介电材料及金属材料，其中所述金属材料位于所述介电材料的侧表面及上表面上方，且所述介电材料及所述金属材料具有不同程度的疏水性或亲水性；在所述衬底上方提供研磨浆；执行CMP操作以去除所述介电材料的所述上表面上方的所述金属材料以暴露所述介电材料的所述上表面及所述金属材料的上表面；对所述金属材料执行表面处理以使所述金属材料的疏水性或亲水性程度接近所述介电材料的疏水性或亲水性程度，使得所述研磨浆均匀施配于所述介电材料的所述上表面及所述金属材料的所述上表面上；及继续使用均匀施配于所述介电材料的所述上表面及所述金属材料的所述上表面上的所述研磨浆来对所述介电材料及所述金属材料执行所述CMP操作。
附图说明
从结合附图阅读的以下详细描述最佳理解本揭示内容的方面。要强调的是，根据行业标准做法，各种构件未按比例绘制。事实上，为使讨论清楚，可任意增大或减小各种构件的尺寸。
图1A、1B及1C为绘示根据本揭示内容的一些实施例的化学机械研磨(CMP)方法的示意性剖面图。
图2为绘示根据本揭示内容的各种方面的用于平坦化衬底的方法的流程图。
图3为绘示根据本揭示内容的各种方面的化学机械研磨(CMP)方法的流程图。
图4、5及6为根据本揭示内容的一些实施例的各种方面的平坦化方法的示意图。
图7、7A及8为根据本揭示内容的一些实施例的各种方面的平坦化方法的示意图。
图9、9A及10为根据本揭示内容的一些实施例的各种方面的平坦化方法的示意图。
图11A、11B、11C及11D为绘示根据本揭示内容的一些实施例的CMP方法的示意性剖面图。
具体实施方式
以下揭示内容提供用于实施所提供的标的的不同特征的诸多不同实施例或实例。下文将描述组件及布置的特定实例以简化本揭示内容。当然，此些仅为实例且不意在限制。例如，在以下描述中，“使第一构件形成于第二构件上方或第二构件上”可包含其中形成直接接触的所述第一构件及所述第二构件的实施例，且也可包含其中可在所述第一构件与所述第二构件之间形成额外构件使得所述第一构件及所述第二构件可不直接接触的实施例。另外，本揭示内容可在各种实例中重复元件符号及/或字母。此重复是为了简化及清楚且其本身不指示所讨论的各种实施例及/或配置之间的关系。
如本文所使用，除非内文另有明确指示，否则单数形式“一”及“所述”打算也包含复数形式。应进一步了解，本说明书中所使用的术语“包括”或“包含”或“具有”特指存在所述构件、区域、整体、操作、元件及/或组件，但不排除存在或新增一或多个其它构件、区域、整体、操作、元件、组件及/或其等的群组。
此外，为便于描述，例如“下面”、“下方”、“下”、“上方”、“上”、“在……上”及其类似者的空间相对术语可在本文中用于描述元件或构件与另一(些)元件或构件的关系，如图中所绘示。空间相对术语除涵盖图中所描绘的定向之外，也打算涵盖装置在使用或操作中的不同定向。设备可依其它方式定向(旋转90度或呈其它定向)且也可因此解译本文所使用的空间相对描述词。
如本文所使用，例如“第一”及“第二”的术语描述各种元件、组件、区域、层及/或区段，此些元件、组件、区域、层及/或区段应不受限于此些术语。此些术语可仅用于使元件、组件、区域、层或区段彼此区分。除非内文明确指示，否则本文所使用的例如“第一”及“第二”的术语不隐含序列或顺序。
如本文所使用，术语“大体上”指动作、特性、性质、状态、结构、项目或结果的完全或几乎完全范围或程度。例如，“大体上”与另一表面共面的表面将意谓此些两个表面完全定位于相同平面中或几乎完全定位于相同平面中。在一些情况中，从绝对完全性的精确可允许偏离度可取决于具体内文。然而，一般来说，接近完全将宛如实现绝对全部完全般具有几乎相同总体结果。
如本文所使用，术语“研磨浆”指包含具有可提高、降低或依其它方式修改衬底研磨速率的化学组合物的水性混合物。在一些情况中，研磨浆也可包含研磨剂、化学试剂及其它添加剂。
如本文所使用，术语“接触角”定义为由液滴与衬底的表面接触所形成的角度。接触角的值指示衬底的疏水性或亲水性程度。在一些情况中，当接触角等于或大于90度时，衬底为疏水的。当接触角小于90度时，衬底为亲水的。
图1A、1B及1C为绘示根据本揭示内容的一些实施例的化学机械研磨(CMP)方法的示意性剖面图。如图1A中所展示，提供半导体结构10。在一些实施例中，半导体结构10包含衬底100、第一材料102及第二材料104。第一材料102及第二材料104具有不同程度的疏水性或亲水性。第一材料102可配置为介电层，而第二材料104可配置为导电通路。需要去除第一材料102上方的第二材料104以形成多个分离导电通路，且需要平坦化第一材料102及第二材料104的表面以进行连续操作。可将研磨浆120施配于半导体结构10上方，且可执行CMP操作以去除第一材料102上方的第二材料104。如图1中所展示，由于第二材料104具有相同程度的疏水性或亲水性，所以研磨浆120的研磨剂可均匀分布于第二材料104上方，且在CMP操作开始时，整个第二材料104上的研磨速率大体上为一致的。
如图1B中所展示，当第一材料102上方的第二材料104由CMP操作研磨时，将形成由不同材料形成的第一区域110及第二区域111。第一区域110及第二区域111具有不同程度的疏水性或亲水性。在一些实施例中，第一区域110为疏水性区域，而第二区域111为亲水性区域。疏水性第一区域110包含疏水性表面110a，而亲水性第二区域111包含亲水性表面111a。归因于第一区域110与第二区域111之间的不同程度的疏水性或亲水性，研磨浆120趋向于接近及集中于亲水性表面111a而非疏水性表面110a上。
如图1C中所展示，具有更多研磨浆120的亲水性第二区域111的研磨速率高于具有更少研磨浆120的疏水性第一区域110的研磨速率，因此，集中研磨浆120可引起亲水性区域111在CMP操作期间的碟形凹陷。
在本揭示内容的一些实施例中，提供平坦化方法以减轻衬底或衬底上的(若干)上覆层的碟形凹陷。方法可包含通过将pH调节剂、表面活性剂或防蚀剂添加到研磨浆的表面处理中。在一些实施例中，pH调节剂可将研磨浆120改质为碱性或酸性条件，这有助于将疏水性区域的材料转化为另一亲水性材料。在一些实施例中，表面活性剂或防蚀剂经配置以选择性地结合到疏水性区域及亲水性区域的一者的表面，以更改疏水性或亲水性程度，且因此可使疏水性区域的亲水性程度类似于疏水性区域及亲水性区域另一者的表面的亲水性程度。在一些实施例中，表面活性剂或防蚀剂趋向于通过离子键、氢键或类似方式来结合到疏水性区域及亲水性区域的一者而非疏水性区域及亲水性区域的另一者。因此，研磨浆将均匀分散于疏水性区域及亲水性区域上以可减轻碟形凹陷。
在本揭示内容的一些实施例中，揭示内容平坦化方法。在一些实施例中，通过平坦化方法200来研磨衬底。方法200包含若干操作，且描述及绘示不被视为对操作序列有限制。
图2为绘示根据本揭示内容的各种方面的用于平坦化衬底的方法的流程图。方法200开始于操作210，其中提供衬底，其中衬底的表面包含具有不同程度的疏水性或亲水性的第一区域及第二区域。方法200继续操作220，其中对第一区域执行表面处理以使第一区域的疏水性或亲水性程度接近第二区域的疏水性或亲水性程度。方法200继续操作230，其中使用研磨浆来研磨衬底的表面以平坦化衬底的表面。
方法200仅为实例且不打算限制本揭示内容超出权利要求书中明确叙述的内容。可在方法200之前、在方法200期间及在方法200之后提供额外操作，且可针对方法的额外实施例来替换、消除或移动所描述的一些操作。
在一些实施例中，通过将第一区域的材料转化为具有类似于第二区域的材料的疏水性或亲水性程度的疏水性或亲水性程度的另一材料来执行表面处理。在一些实施例中，通过将pH调节剂添加到研磨浆来将第一区域的材料转化为另一材料。pH调节剂可有助于将研磨浆改质为碱性或酸性条件，其可有助于将第一区域的原始材料转化为具有类似于第二区域的材料的疏水性或亲水性程度的疏水性或亲水性程度的另一材料。因此，第一区域及第二区域的研磨速率为类似的，且可缓解CMP操作期间的碟形凹陷。在一些实施例中，pH调节剂可包含顺丁烯二酸、硫酸、硝酸、氢氧化钾、胺、次氯酸钠、氢氧化四甲铵(TMAH)、铵或其组合，但pH调节剂的材料不受限于此。
在一些实施例中，通过将表面活性剂添加到研磨浆来执行表面处理。在一些实施例中，表面活性剂易于通过离子键、氢键或其类似者来结合到第一区域的表面而非第二区域的表面。在一些实施例中，表面活性剂包含具有类似于第二区域的材料的疏水性或亲水性程度的疏水性或亲水性程度的官能团。当表面活性剂结合到第一区域的表面时，第一区域的表面及第二区域的表面可具有类似程度的疏水性或亲水性。因此，第一区域及第二区域的研磨速率为类似的，且可缓解CMP操作期间的碟形凹陷。在一些实施例中，表面活性剂包含阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂、非离子表面活性剂或其组合。
在一些实施例中，通过将防蚀剂添加到研磨浆来执行表面处理。在一些实施例中，防蚀剂易于通过离子键、氢键或其类似者来结合到第一区域的表面而非第二区域的表面。在一些实施例中，防蚀剂具有类似于第二区域的材料的疏水性或亲水性程度的疏水性或亲水性程度。当防蚀剂结合到第一区域的表面时，第一区域的表面及第二区域的表面可具有类似程度的疏水性或亲水性。因此，第一区域及第二区域的研磨速率为类似的，且可缓解CMP操作期间的碟形凹陷。在一些实施例中，防蚀剂包含具有小于20的碳原子数的短碳链防蚀剂。与长碳链防蚀剂相比，短碳链防蚀剂易于结合到疏水性第一区域。
在一些实施例中，在对第一区域执行表面处理之后，第一区域的材料具有类似于第二区域的材料的亲水性程度的亲水性程度。研磨浆可更均匀分散于第一区域及第二区域上，且可因此减轻碟形凹陷。
图3为绘示根据本揭示内容的各种方面的化学机械研磨(CMP)方法的流程图。方法400开始于操作410，其中提供衬底，其中衬底具有形成于其上的第一材料及第二材料，第二材料位于第一材料的侧表面及上表面上方，且第一材料的疏水性或亲水性程度不同于第二材料的疏水性或亲水性程度。方法400继续操作420，其中在衬底上提供研磨浆。方法400继续操作430，其中执行CMP操作以去除第一材料的上表面上方的第二材料以暴露第一材料的上表面及第二材料的上表面，其中研磨浆及第二材料的上表面具有第一接触角，且研磨浆及第一材料的上表面具有第二接触角。方法400继续操作440，其中使第二材料的上表面改质以使第一接触角与第二接触角之间的接触角差等于或小于30度。方法400继续操作450，其中继续使用研磨浆来对第一材料及第二材料执行CMP操作。
方法400仅为实例且不打算限制本揭示内容超出权利要求书中明确叙述的内容。可在方法400之前、在方法400期间及在方法400之后提供额外操作，且可针对方法的额外实施例来替换、消除或移动所描述的一些操作。
图4、5及6为根据本揭示内容的一些实施例的各种方面的平坦化方法的示意图。如图4中所展示，提供包含衬底300的半导体结构30。在一些实施例中，衬底300的表面300a包含第一区域310及第二区域311。第一区域310及第二区域311包含不同材料。在一些实施例中，第一区域310为具有疏水性表面310a的疏水性区域，而第二区域311是具有亲水性表面311a的亲水性区域。在一些实施例中，半导体结构30可包含具有通路孔的介电层及位于介电层上方且填充通路孔的金属层。举例来说，第一区域310可由例如钴、铜、钨或其它适合金属材料的金属材料形成，而第二区域311可由例如氧化硅、氮化硅或其它适合介电材料的介电材料形成。在一些其它实施例中，第一区域310可由例如多晶硅的半导体材料形成，而第二区域311可由例如氧化硅、氮化硅或其它适合介电材料的介电材料形成。在一些其它实施例中，第一区域310可由例如氮化硅的介电材料形成，而第二区域311可由例如氧化硅的介电材料形成。在一些实施例中，研磨浆302施配于第一区域310的表面310a及第二区域311的表面311a上。在一些实施例中，研磨浆302包含多个研磨剂308。在一些实施例中，多个研磨剂308由以下各者制成：刚玉、碳化钨、碳化硅(金刚砂)、碳化钛、硼、氮化硼、二硼化铼、超石英、二硼化钛、金刚石、黑金刚石或其类似者。
由于第一区域310的表面310a为疏水的，所以研磨浆302展示具有与表面310a的较小接触面积的珠状滴。另一方面，由于第二区域311的表面311a为亲水的，所以研磨浆302在第二区域311的表面311a上扩展开且具有与表面311a的较大接触面积。因此，研磨浆302及第一区域310的表面310a具有第一接触角312，研磨浆302及第二区域311的表面311a具有第二接触角314，且第一接触角312大于第二接触角314。在一些实施例中，第一接触角312大于90度。在一些实施例中，第一接触角312与第二接触角314之间的接触角差大于30度。
如图5中所展示，实施表面处理以通过将第一区域310的材料转化为另一材料来使第一区域310的表面310a改质。在一些实施例中，通过将pH调节剂添加到研磨浆302来使第一区域310的表面310a改质。在一些实施例中，转化第一区域310的材料以使氧化物化合物形成于第一区域310的表面310a上。在一些实施例中，pH调节剂包含顺丁烯二酸、硫酸、硝酸、氢氧化钾、胺、次氯酸钠、氢氧化四甲铵(TMAH)、铵或其组合。在一些实施例中，第一区域310的材料(例如钴或铜)易于在碱性环境中被氧化。在一些实施例中，第一区域310的材料(例如钨)易于在酸性环境中被氧化。因此，研磨浆302的pH值可经修改以基于第一区域310的材料来形成氧化物化合物。当第一区域310的材料易于在碱性环境中被氧化时，选择碱性pH调节剂来促进例如氧化钴或氧化铜的金属氧化物形成于第一区域310的表面310a上。当第一区域310的材料易于在酸性环境中被氧化时，选择酸性pH调节剂来促进例如氧化钨的金属氧化物形成于第一区域310的表面310a上。
如图5中所展示，在表面处理之后，第一区域310的表面310a上的研磨浆302及氧化物化合物320具有第三接触角316。在一些实施例中，第三接触角316小于90度。在一些实施例中，第二接触角314与第三接触角316之间的接触角差等于或小于30度。由于亲水性氧化物化合物320，第一区域310的表面310a及第二区域311的表面311a可具有类似程度的亲水性。因此，在表面处理之后，研磨浆302可更均匀分散于第一区域310的氧化物化合物320及第二区域311的表面311a上。因此，也可在CMP操作期间将多个研磨剂308更均匀分散于第一区域310的氧化物化合物320及第二区域311的表面311a上。
如图6中所展示，当使用研磨浆302来研磨衬底300时，也可研磨第一区域310的表面310a上的氧化物化合物320，且可暴露第一区域310的表面310a。然而，第一区域310的表面310a将继续被氧化，且将因给予研磨浆302的pH调节剂而形成一层新的氧化物化合物320，如图5中所绘示。因此，第一区域310的表面310a及第二区域311的第二表面311a可始终具有类似程度的亲水性，且因此可均匀研磨第一区域310的表面310a及第二区域311的第二表面311a。
在一些实施例中，在平坦化衬底300的表面之后，可调节研磨浆302的pH值以抑制使氧化物化合物320形成于第一区域310的表面310a上。
图7、7A及8为根据本揭示内容的一些实施例的各种方面的平坦化方法的示意图。如图7中所展示，第一区域310的表面310a为疏水的，而第二区域311的表面311a为亲水的。
如图7A中所展示，实施表面处理以通过将表面活性剂330添加到研磨浆302来使第一区域310的表面310a改质。表面活性剂330可经配置以防止例如研磨剂308的颗粒粘合到表面310a及311a。在一些实施例中，选择表面活性剂330的材料来结合到第一区域310的表面310a而非第二区域311的表面311a。例如，呈中性或携带少量正电荷的表面活性剂330易于通过离子键来结合到第一区域310的表面310a而非第二区域311的表面311a，因为疏水性第一区域310携带比亲水性第二区域311少的负电荷。由于表面活性剂330结合到第一区域310的表面310a，所以第一区域310的表面310a可经改质以使亲水性程度类似于第二区域311的表面311a的亲水性程度。因此，研磨浆302及具有表面活性剂330的第一区域310的表面310a经粘合以具有第三接触角316。在一些实施例中，第三接触角316小于90度。在一些实施例中，第二接触角314与第三接触角316之间的接触角差等于或小于30度。表面活性剂330有助于更改第一区域310的亲水性程度，且因此减小第二接触角314与第三接触角316之间的接触角差。
如图7A中所展示，表面活性剂330包含亲水端330A及疏水端330B。在一些实施例中，疏水端330B通过(例如)离子键来结合到第一区域310的表面310a，而亲水端330A位于研磨浆302中。在一些实施例中，表面活性剂330包含阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂、非离子表面活性剂或其组合。表面活性剂330的材料的实例可包含(但不限于)乙酸阳离子表面活性剂、硫酸阳离子表面活性剂、聚丙烯酸或其类似者。由于表面活性剂330更改第一区域310的亲水性程度，所以研磨浆302可更均匀地分散于第一区域310的表面310a及第二区域311的表面311a上。因此，也可在CMP操作期间将多个研磨剂308更均匀地分散于第一区域310的表面310a及第二区域311的表面311a上。
如图8中所展示，当使用研磨浆302来研磨衬底300时，也可研磨第一区域310的表面310a上的表面活性剂330，且可暴露第一区域310的表面310a。然而，研磨浆302的表面活性剂330将继续结合到第一区域310的表面310a，如图7中所绘示。因此，第一区域310的表面310a及第二区域311的第二表面311a可始终具有类似程度的亲水性，且因此可均匀研磨第一区域310的表面310a及第二区域311的第二表面311a。在一些实施例中，在平坦化表面活性剂330的表面之后，会减少研磨浆302的表面活性剂330，使得表面活性剂330不结合到第一区域310的表面310a。
图9、9A及10为根据本揭示内容的一些实施例的各种方面的平坦化方法的示意图。如图9中所展示，第一区域310的表面310a为疏水的，而第二区域311的表面311a为亲水的。
如图9A中所展示，执行表面处理以通过将防蚀剂340添加到研磨浆302来使第一区域310的表面310a改质。防蚀剂340可经配置以缓解第一区域310及第二区域311的材料(例如金属)受腐蚀。在一些实施例中，防蚀剂340的材料经选择以结合到第一区域310的表面310a而非第二区域311的表面311a。例如，呈中性或携带少量正电荷的防蚀剂340易于通过离子键来结合到第一区域310的表面310a而非第二区域311的表面311a，因为疏水性第一区域310a携带比亲水性第二区域311少的负电荷。由于防蚀剂340结合到第一区域310的表面310a，所以第一区域310的表面310a可经改质以具有类似于第二区域311的表面311a的亲水性程度的亲水性程度。因此，研磨浆302及具有防蚀剂340的第一区域310的表面310a粘合以具有第三接触角316。在一些实施例中，第三接触角316小于90度。在一些实施例中，第二接触角314与第三接触角316之间的接触角差等于或小于30度。防蚀剂340可有助于更改第一区域310的亲水性程度，且因此减小第二接触角314与第三接触角316之间的接触角差。
如图9A中所展示，防蚀剂340可包含碳链340A及官能团340B。在一些实施例中，官能团340B通过离子键、氢键或其类似者来结合到第一区域310的表面310a，而碳链340A位于研磨浆302中。在一些实施例中，防蚀剂340包含具有小于20的碳原子数的短碳链防蚀剂。与长碳链防蚀剂相比，短碳链防蚀剂340更具亲水性。因此，结合到疏水性第一区域310的短碳链防蚀剂340可提高第一区域310的表面310a的亲水性程度。防蚀剂340的材料的实例可包含(但不限于)苯并三唑(BTA)、磷酸阳离子抑制剂、胺阳离子抑制剂、组胺酸或其类似者。因此，在第一区域310的表面310a由防蚀剂340改质之后，研磨浆302可更均匀分散于第一区域310的表面310a及第二区域311的表面311a上。因此，也可在CMP操作期间将多个研磨剂308更均匀分散于第一区域310的表面310a及第二区域311的表面311a上。
如图10中所展示，当使用研磨浆302来研磨衬底300时，也可研磨第一区域310的表面310a上的防蚀剂340，且可暴露第一区域310的表面310a。然而，研磨浆302的防蚀剂340将继续结合到第一区域310的表面310a，如图9中所绘示。因此，第一区域310的表面310a及第二区域311的第二表面311a可始终具有类似程度的亲水性，且因此可均匀研磨第一区域310的表面310a及第二区域311的第二表面311a。在一些实施例中，在平坦化衬底300的表面之后，会减少研磨浆302的防蚀剂340，使得防蚀剂340不结合到第一区域310的表面310a。
图11A、11B、11C及11D为绘示根据本揭示内容的一些实施例的CMP方法的示意性剖面图。如图11A中所展示，提供半导体结构10。在一些实施例中，半导体结构10包含衬底100、第一材料102及第二材料104。第二材料104形成于第一材料102的侧表面102S及上表面102U上方。第一材料102及第二材料104具有不同程度的疏水性或亲水性。在一些实施例中，第一材料102可包含配置为介电层的例如氧化硅化合物或氮化硅化合物的介电材料。在一些实施例中，第二材料104可包含配置为导电通路的例如金属材料的导电材料。需要去除第一材料102上方的第二材料104以形成多个分离导电通路，且需要平坦化第一材料102的上表面102U及第二材料104的上表面104U以进行连续操作。在一些其它实施例中，第一材料102可包含配置为介电层的例如氧化硅化合物的介电材料，而第二材料104可包含配置为多晶硅栅极或虚设多晶硅栅极的例如多晶硅的半导体材料。在一些其它实施例中，第一材料102可包含配置为硬掩模的例如氮化硅化合物的介电材料，而第二材料104可包含配置为介电层的例如氧化硅化合物的另一介电材料。
可将研磨浆120施配于半导体结构10上方，且可执行CMP操作以去除第一材料102上方的第二材料104。如图11A中所展示，由于第二材料104具有相同程度的疏水性或亲水性，所以研磨浆120的研磨剂可均匀分布于第二材料104上方。
如图11B中所展示，当第一材料102上方的第二材料104由CMP操作研磨时，将暴露第一材料102的上表面102U及第二材料104的上表面104U。由于第一材料102及第二材料104具有不同程度的疏水性或亲水性，所以研磨浆120及第二材料104的上表面104U具有第一接触角(如图4、8或10中所展示)，而研磨浆120及第一材料102的上表面102U具有第二接触角(如图4、8或10中所展示)。
如图11C中所展示，使第二材料104的上表面104U改质以使第一接触角与第二接触角之间的接触角差等于或小于30度。可通过添加pH调节剂、表面活性剂或防蚀剂来使第二材料104的上表面104U改质，例如图4到10的实施例中所描述。
如图11D中所展示，继续使用均匀施配于第一材料102的上表面102U及第二材料104的上表面104U上的研磨浆120来对第一材料102及第二材料104执行CMP操作。因此，可减轻CMP操作期间的碟形凹陷。
在本揭示内容的一些实施例中，平坦化方法使用表面处理以使衬底的表面或其(若干)上覆层改质，使得衬底或(若干)上覆层可具有类似程度的疏水性或亲水性。由于跨越不同区域的类似程度的疏水性或亲水性，研磨浆可均匀分散于衬底上。因此，可缓解平坦化操作期间的碟形凹陷。
在本揭示内容的一些实施例中，提供一种平坦化方法。所述平坦化方法包括：提供衬底，其中所述衬底的表面包含具有不同程度的疏水性或亲水性的第一区域及第二区域；对所述第一区域执行表面处理以使所述第一区域的疏水性或亲水性程度接近所述第二区域的疏水性或亲水性程度；及使用研磨浆来研磨所述衬底的所述表面以平坦化所述衬底的所述表面。
在本揭示内容的一些实施例中，提供一种化学机械研磨(CMP)方法。所述CMP方法包括：提供衬底，所述衬底具有形成于其上的第一材料及第二材料，其中所述第二材料位于所述第一材料的侧表面及上表面上方，且所述第一材料的疏水性或亲水性程度不同于所述第二材料的疏水性或亲水性程度；在所述衬底上提供研磨浆；执行CMP操作以去除所述第一材料的所述上表面上方的所述第二材料以暴露所述第一材料的所述上表面及所述第二材料的上表面，其中所述研磨浆及所述第二材料的所述上表面具有第一接触角，且所述研磨浆及所述第一材料的所述上表面具有第二接触角；使所述第二材料的所述上表面改质以使所述第一接触角与所述第二接触角之间的接触角差等于或小于30度；及继续使用所述研磨浆来对所述第一材料及所述第二材料执行所述CMP操作。
在本揭示内容的一些实施例中，提供一种化学机械研磨(CMP)方法。所述CMP方法包括：提供衬底，所述衬底具有形成于其上的介电材料及金属材料，其中所述金属材料位于所述介电材料的侧表面及上表面上方，且所述介电材料及所述金属材料具有不同程度的疏水性或亲水性；在所述衬底上方提供研磨浆；执行CMP操作以去除所述介电材料的所述上表面上方的所述金属材料以暴露所述介电材料的所述上表面及所述金属材料的上表面；对所述金属材料执行表面处理以使所述金属材料的疏水性或亲水性程度接近所述介电材料的疏水性或亲水性程度，使得所述研磨浆均匀施配于所述介电材料的所述上表面及所述金属材料的所述上表面上；及继续使用均匀施配于所述介电材料的所述上表面及所述金属材料的所述上表面上的所述研磨浆来对所述介电材料及所述金属材料执行所述CMP操作。
上文已概述若干实施例的特征，使得所属领域的技术人员可较佳理解本揭示内容的方面。所属领域的技术人员应了解，其可容易地使用本揭示内容作为设计或修改用于实施相同目的及/或达成本文所引入的实施例的相同优点的其它实施例及结构的基础。所属领域的技术人员也应认识到，此些等效构造不应背离本揭示内容的精神及范围，且其可在不背离本揭示内容的精神及范围的情况下对本文作出各种改变、取代及更改。
符号说明
10 半导体结构
30 半导体结构
100 衬底
102 第一材料
102S 侧表面
102U 上表面
104 第二材料
104U 上表面
110 第一区域
110a 疏水性表面
111 第二区域
111a 亲水性表面
120 研磨浆
200 平坦化方法
210 操作
220 操作
230 操作
300 衬底
300a 表面
302 研磨浆
308 研磨剂
310 第一区域
310a 疏水性表面
311 第二区域
311a 亲水性表面
312 第一接触角
314 第二接触角
316 第三接触角
320 亲水性氧化物化合物
330 表面活性剂
330A 亲水端
330B 疏水端
340 防蚀剂
340A 碳链
340B 官能团
400 方法
410 操作
420 操作
430 操作
440 操作
450 操作

Claims (10)

1.一种平坦化方法，其包括：
提供衬底，其中所述衬底的表面包含具有不同程度的疏水性或亲水性的第一区域及第二区域；
对所述第一区域执行表面处理以使所述第一区域的疏水性或亲水性程度接近所述第二区域的疏水性或亲水性程度；及
使用研磨浆来研磨所述衬底的所述表面以平坦化所述衬底的所述表面。
2.根据权利要求1所述的平坦化方法，其中所述表面处理包括：将所述第一区域的材料转化为疏水性或亲水性程度类似于所述第二区域的材料的疏水性或亲水性程度的另一材料。
3.根据权利要求2所述的平坦化方法，其中将所述第一区域的所述材料转化为另一材料包括：将pH调节剂添加到所述研磨浆。
4.根据权利要求3所述的平坦化方法，其中所述pH调节剂包括顺丁烯二酸、硫酸、硝酸、氢氧化钾、胺、次氯酸钠、氢氧化四甲铵TMAH、铵或其组合。
5.根据权利要求1所述的平坦化方法，其中所述表面处理包括：将表面活性剂添加到所述研磨浆，所述表面活性剂易于结合到所述第一区域的表面而非所述第二区域的表面，且所述表面活性剂包括疏水性或亲水性程度类似于所述第二区域的材料的疏水性或亲水性程度的官能团。
6.根据权利要求5所述的平坦化方法，其中所述表面活性剂包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂、非离子表面活性剂或其组合。
7.根据权利要求1所述的平坦化方法，其中所述表面处理包括：将防蚀剂添加到所述研磨浆，所述防蚀剂易于结合到所述第一区域的表面而非所述第二区域的表面，且所述防蚀剂的疏水性或亲水性程度类似于所述第二区域的材料的疏水性或亲水性程度。
8.根据权利要求7所述的平坦化方法，其中所述防蚀剂包括具有小于20的碳原子数的短碳链防蚀剂。
9.一种化学机械研磨CMP方法，其包括：
提供衬底，所述衬底具有形成于其上的第一材料及第二材料，其中所述第二材料位于所述第一材料的侧表面及上表面上方，且所述第一材料的疏水性或亲水性程度不同于所述第二材料的疏水性或亲水性程度；
在所述衬底上提供研磨浆；
执行CMP操作以去除所述第一材料的所述上表面上方的所述第二材料以暴露所述第一材料的所述上表面及所述第二材料的上表面，其中所述研磨浆及所述第二材料的所述上表面具有第一接触角，且所述研磨浆及所述第一材料的所述上表面具有第二接触角；
使所述第二材料的所述上表面改质以使所述第一接触角与所述第二接触角之间的接触角差等于或小于30度；及
继续使用所述研磨浆来对所述第一材料及所述第二材料执行所述CMP操作。
10.一种化学机械研磨CMP方法，其包括：
提供衬底，所述衬底具有形成于其上的介电材料及金属材料，其中所述金属材料位于所述介电材料的侧表面及上表面上方，且所述介电材料及所述金属材料具有不同程度的疏水性或亲水性；
在所述衬底上方提供研磨浆；
执行CMP操作以去除所述介电材料的所述上表面上方的所述金属材料以暴露所述介电材料的所述上表面及所述金属材料的上表面；
对所述金属材料执行表面处理以使所述金属材料的疏水性或亲水性程度接近所述介电材料的疏水性或亲水性程度，使得所述研磨浆均匀施配于所述介电材料的所述上表面及所述金属材料的所述上表面上；及
继续使用均匀施配于所述介电材料的所述上表面及所述金属材料的所述上表面上的所述研磨浆，以对所述介电材料及所述金属材料执行所述CMP操作。
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