CN112259454A - 化学机械研磨制程 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种化学机械研磨制程，其包括以下步骤。提供待研磨层，其中所述待研磨层中具有开孔、沟槽和/或开口，且所述开孔、沟槽和/或开口的顶部角落处具有突出物。提供表面上具有多个绒毛的研磨垫。在不具有研磨颗粒的研浆存在下，在垂直于所述待研磨层的顶面的移动方向上，使所述研磨垫的所述多个绒毛间歇地接触所述突出物。

Description

化学机械研磨制程
技术领域
本发明涉及一种半导体制程，尤其涉及一种化学机械研磨(chemical mechanicalpolishing process，CMP)制程。
背景技术
在一般的半导体制程中，在形成开孔(hole)、沟槽(trench)或开口(opening)之后，通常会进行蚀刻制程来调整所形成的开孔、沟槽或开口的轮廓(profile)。详细地说，在形成开孔、沟槽或开口之后，所形成的开孔、沟槽或开口的顶部角落处往往会存在突出物，导致了开孔、沟槽或开口的顶部的宽度缩小。如此一来，在后续制程中，将材料填入开孔、沟槽或开口之后，所述材料将无法完全填满开孔、沟槽或开口而于其中形成孔隙(void)。为了解决上述问题，在形成开孔、沟槽或开口之后，进行非等向性蚀刻制程，利用离子轰击(ionbombardment)的方式来移除突出物。
然而，在以上述方式移除突出物时，会同时大量地移除开孔、沟槽或开口的顶部角落处以及其周围的材料，使得开孔、沟槽或开口的深度大幅减少。此外，在以上述方式移除突出物时，也会同时部分地移除开孔、沟槽或开口所暴露出的基底，导致开孔、沟槽或开口的深度以及轮廓产生改变。
发明内容
本发明提供一种化学机械研磨制程，其可移除位于开孔、沟槽或开口的顶部角落处的突出物，且不会大幅地改变开孔、沟槽或开口的深度以及轮廓。
本发明的化学机械研磨制程包括以下步骤。提供待研磨层，其中所述待研磨层中具有开孔、沟槽和/或开口，且所述开孔、沟槽和/或开口的顶部角落处具有突出物。提供表面上具有多个绒毛(fiber)的研磨垫(polishing pad)。在不具有研磨颗粒(abrassive)的研浆(slurry)存在下，在垂直于所述待研磨层的顶面的移动方向上，使所述研磨垫的所述多个绒毛间歇地接触所述突出物。
基于上述，在本发明中，在不含有研磨颗粒的研浆存在下，使用具有绒毛的研磨垫在垂直于待研磨层的顶面的移动方向上对待研磨层进行研磨。因此，绒毛可以进入开孔、沟槽和/或开口而有效地移除位于开孔、沟槽和/或开口的顶部角落处的突出物，且不会造成待研磨层的厚度大幅减少而改变开孔、沟槽和/或开口的深度以及轮廓。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1A至图1C为依照本发明实施例的化学机械研磨制程的流程剖面示意图。
附图标号说明：
100：基底
102：待研磨层
104：开孔、沟槽和/或开口
106：突出物
200：研磨垫
202：本体
204：绒毛
300：研浆
具体实施方式
下文列举实施例并配合附图来进行详细地说明，但所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围。此外，附图仅以说明为目的，并未依照原尺寸作图。为了方便理解，在下述说明中相同的元件将以相同的符号标示来说明。
关于文中所使用“包含”、“包括”、“具有”等等用语，均为开放性的用语，也就是指“包含但不限于”。再者，文中所提到的方向性用语，例如“上”、“下”等，仅是用以参考附图的方向，并非用来限制本发明。
在以下实施例中，所提及的数量与形状仅用以具体地说明本发明以便于了解其内容，而非用以限定本发明。
图1A至图1C为依照本发明实施例的化学机械研磨制程的流程剖面示意图。首先，请参照图1A，提供待研磨层102。在本实施例中，待研磨层102为形成于基底100上的介电层，而基底100可以是硅基底、绝缘层上硅(silicon-on-insulator，SOI)基底或任何其他类型的基底，但本发明不限于此。在其他实施例中，待研磨层也可以是导电层。举例来说，在一实施例中，待研磨层可以是共形地形成于基底上且用以制作浮置栅极(floating gate)的多晶硅层。
待研磨层102中具有开孔、沟槽和/或开口104。开孔、沟槽和/或开口104可经由任何已知的图案化制程来形成，于此不另行说明。一般来说，以上述图案化制程形成开孔、沟槽和/或开口104之后，在开孔、沟槽和/或开口104的顶部角落处不可避免地具有突出物106。突出物106会导致开孔、沟槽和/或开口104的顶部宽度缩小。如此一来，在后续制程中，将材料填入开孔、沟槽和/或开口104之后，所述材料将无法完全填满开孔、沟槽和/或开口104而于其中形成孔隙。因此，在后续制程中，必须将位于开孔、沟槽和/或开口104的顶部角落处的突出物106移除。
此外，提供研磨垫200，以对待研磨层102进行化学机械研磨。研磨垫200包括本体202以及多个绒毛204。绒毛204形成于本体202的表面上。绒毛204用以对待研磨层102进行研磨。在本实施例中，每一根绒毛204的直径必须小于开孔、沟槽和/或开口104的宽度。较佳地，每一根绒毛204的直径不超过开孔、沟槽和/或开口104的宽度的一半。当绒毛204的直径超过开孔、沟槽和/或开口104的宽度的一半时，在研磨过程中，绒毛204不易进入开孔、沟槽和/或开口104而无法有效地进行研磨。此外，在本实施例中，每一根绒毛204的长度以在研磨过程中不会与开孔、沟槽和/或开口104所暴露出的基底100接触为限。较佳地，每一根绒毛204的长度不超过开孔、沟槽和/或开口104的深度的90％。当绒毛204的长度超过开孔、沟槽和/或开口104的深度的90％时，在研磨过程中，绒毛204除了对待研磨层102进行研磨之外，还会对开孔、沟槽和/或开口104所暴露出的基底100进行研磨。如此一来，基底100会受到损坏，且开孔、沟槽和/或开口104的深度以及轮廓也会严重改变。
接着，请参照图1B，将研浆300提供至研磨垫200上，以对待研磨层102进行化学机械研磨。在进行一般的化学机械研磨时，提供于研磨垫200上的研浆含有研磨颗粒，以快速且大量地移除待研磨层。然而，若将此种研浆用于研磨本实施例中的待研磨层102，虽然能够移除位于待研磨层102的顶部角落处的突出物106，但会导致待研磨层102的厚度大幅减少，且严重改变开孔、沟槽和/或开口104的深度以及轮廓。因此，在本实施例中，研磨时提供于研磨垫200上的研浆300不含有研磨颗粒，且较佳地仅含有化学溶液。
在本实施例中，研浆300例如为KOH、稀释的氢氟酸(dilute hydrogen fluoride，DHF)或过氧化氢(H2O2)水溶液。举例来说，当待研磨层102为介电层(例如氧化硅层)时，可使用KOH或稀释的氢氟酸来作为研浆。此外，当待研磨层102为金属层(例如钨层或铜层)时，可使用过氧化氢水溶液来作为研浆。本发明并不对研浆300的种类作限制，本领域技术人员可依照待研磨层的类型来选择合适的研浆，只要研浆不含有研磨颗粒即可。
在将研浆300提供至研磨垫200上之后，将待研磨层102朝向研磨垫200，在垂直于待研磨层102的顶面的移动方向上(如箭号所示)，使研磨垫200的绒毛204间歇地接触突出物106。详细地说，在进行研磨之前，将基底100装载于支撑件(未示出)上。然后，将基底100转向，以待研磨层102朝向研磨垫200的方式，在垂直于待研磨层102的顶面的移动方向上，连续地上下移动支撑件，使待研磨层102的突出物106接触绒毛204。通过突出物106在接触以及离开绒毛204时产生的摩擦以及研浆300与突出物106的材料所产生的化学反应，可将突出物106移除。
之后，请参照图1C，自研磨垫200将支撑件以及其上的基底100与待研磨层102移开，并将基底100自支撑件卸载，以完成本发明的化学机械研磨制程。此时，突出物106已自开孔、沟槽和/或开口104的顶部角落处完全移除。
在本实施例中，由于每一根绒毛204的直径小于开孔、沟槽和/或开口104的宽度，且每一根绒毛204不会与开孔、沟槽和/或开口104所暴露出的基底100接触，因此绒毛204可以进入开孔、沟槽和/或开口104以有效地移除位于顶部角落处的突出物106，且不会对开孔、沟槽和/或开口104所暴露出的基底100产生伤害而改变开孔、沟槽和/或开口104的深度以及轮廓。此外，由于研浆300不含有研磨颗粒，因此不会造成待研磨层102的厚度大幅减少而改变开孔、沟槽和/或开口104的深度以及轮廓。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。

Claims (5)

1.一种化学机械研磨制程，其特征在于，包括：
提供待研磨层，其中所述待研磨层中具有开孔、沟槽和/或开口，且所述开孔、沟槽和/或开口的顶部角落处具有突出物；
提供表面上具有多个绒毛的研磨垫；以及
在不含有研磨颗粒的研浆存在下，在垂直于所述待研磨层的顶面的移动方向上，使所述研磨垫的所述多个绒毛间歇地接触所述突出物。
2.根据权利要求1所述的化学机械研磨制程，其中每一所述绒毛的直径不超过所述开孔、沟槽和/或开口的宽度的一半。
3.根据权利要求1所述的化学机械研磨制程，其中每一所述绒毛的长度不超过所述开孔、沟槽和/或开口的深度的90％。
4.根据权利要求1所述的化学机械研磨制程，其中不具有研磨颗粒的研浆包括KOH、稀释的氢氟酸或过氧化氢水溶液。
5.根据权利要求1所述的化学机械研磨制程，其中所述待研磨层包括形成于基底上的介电层或导电层。
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