± 修正 補充 説明窖修正頁 修正日期：86年5月 淤漿之抛光齷力係設定實質上大於MnO 2淤漿者，如是，當 施於一Si〇2膜之平坦表面時，兩種淤漿顯示大約相同之抛 光速度。 第12圖之結果淸楚顯示，當比較本發明所使用之抛光 淤漿與傳統膠體矽石淤漿時，本發明Si〇2膜之抛光去除更 具效率，換言之，，於將如Si〇2膜之絶緣層平面化時，本發 明具分散於f{2〇溶劑之^^〇2磨蝕粒子的游漿係極具功效。 在第11B、11E、111圖之每一抛光步驟中，以清洗溶 液清潔半導體結構，該溶液可為H2〇2及如HC1、H2S〇4或 HN〇3之酸的混合物，如此，以溶解所餘之Mn〇2粒子。 第13Α至13D圖顯示本發明供在Si基材上形成淺溝絶緣 層的改$性實施例。 參考第13A至13D圖，一 Si基材61偽由0.05wn厚之TiH 膜62所覆蓋，其中，藉此所提供之TiN膜62以及其下之Si 基材61將被實際地圖樣化以形成一具約〇.3卿深度之淺溝 61 ° 接者，在第13B圖之步驟中，藉由一電漿沉積製程， 沉積一 0.5_厚度之Si〇2膜63,以琪入淺溝61之中。 再者，在第13C之步驟中，將5丨〇2膜63施以應用本發 明之淤赛的抛光製程，於該淤漿中，Mn〇2粒子傜分散於 Η2〇溶_之中。藉此，Μη〇2粒子有效地去除Si〇2膜，直到 作為抛光止層之TiH膜62曝露出為止。 最後，在第13D圖之步驟中，可以如蝕刻或拋光之適 當方法去除TiNs膜62。
8#5.；13# A7 B7 五、發明説明（) 第85101081號專利申諳案 本紙張尺度逋用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央橾準局貝工消费合作社印笨 A7 B7五、發明説明（1 ) 發明背景 本發明為有關半導體裝置之製造，更詳言之為有闋包 含一抛光步驟之半導髏製造方法，以及用於此抛光步驟之 淤漿。 在半導髏積體電路中，多層互連結構為廣泛用於在一 般半導髏基質上形成之多種半導體裝置間獲得電氣互連。 f' 、— 多層互連結構通常包含一置於半導髏基質上之絶緣層及包 埋在此絶緣層上之線圖。此一多層結構包含多値彼此互相 堆叠之互連結構，每一互連層必需具有一平坦上層主要表 面以可使互連層堆叠至其上。 因此*經由傳統實施以形成此一多層互連結構為藉由 :在絶緣層上形成一接觴孔或線槽；以傳導層增充接觸孔 或線槽；及抛光此傳導層直至絶緣層表面露出。藉此，確 保每一互連靥之平坦表面，可實質促進另一包含绝緣層及 一包埋其中之傳導圖樣之互連層之形成。 第1 A _ 1 示形成此一多層互連結構之方法， 其包含施用一 體之製造方法的抛光步驟。 參考第1 M0S電晶體在一Si基質1上形成，該 基質相對於由化物膜la限定之活性E或U摻雜至P-型式。更詳言之，M0S電晶體包含在活性匾域1A之表面形 成之η ♦-型式的擴散區域lb及另一亦在活性區域1A之表 面形成之η»—型式的擴散區域lc，其中該擴散區域lb及 擴散區域lc由M0S電晶髏之波道區域Id分隔。在基質1中 ，其提供一閛電極2以致於可以一干擾閘氧化物膜（未顯 -4 - --------1^-- {請先W讀背面之注意事項t寫本I) ，ΤΓ 線 -L·. 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 經濟部中央橾準局—工消费合作社印裂 A7 B7_ 五、發明説明（2 ) 示）涵蓋波道區域Id。再者，閘電極2在分別相對側壁帶 有側壁絶緣膜2a及2b。須注意擴散區域lb及lc分別扮演 MOS電晶體之源及排流。 在第1A圖之步驟中，Si〇2之中間層絶緣膜3以CVD 方法沉積以致於可包埋如典型上為50 rim厚之MOS電晶體。 中間層絶緣膜3沉積之結果，閘電極2及擴散區域lb及lc 以Si〇2膜3覆蓋。藉此，中間層絶緣膜3顯示一與前述顯 示於第1 A圖之閘電極2 —致之突起及凹陷。 再者，在第1 B圖之步驟中•第1 A圖之結構以抛光 絶緣膜3之表面均一而平坦化。且*在第1 C圖之步驟中 ，絶緣膜3進行光蝕刻圖樣方法，其中一接觸孔3a在中間 層絶緣膜3上形成以使曝出擴散區域lb之表面*且一金靥 或合金傳導層4，如W、A1或Cu，在第1 D圖之步驟中以 CVD方法均一沉積於第1C圖之結構上。因而，傳導層4 填充接觸孔3a，且傳導層4在前述接觸孔33與擴散區lb接 觸。如前述因傳導層4填充接觸孔3a，傳導層4在上層主 要表面於相對於接觸孔3a處顯示一凹陷。 再者，傳導靥4均一拋光，且獲得如第1 E圖所示之 結構。在第1 E圖之結構中，須注意在相對於絶緣層3之 上層主要表面可獲得一平坦表面。較佳地，傳導靥4之拋 光可選擇地進行至形成傳導層4之金靥，且可任意或多或 少停止至絶緣膜3之上層主要表面。依此一抛光結果*形 成一與擴散區域lb接觸之傳導梢4b，以使傳導梢4b填充接 觸孔3a。依平坦化之結果*其由抛光方法而獲得，此傳導 (請先閲讀背面之注$項1^寫本頁) -裝· -訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央梂準局員工消費合作社印装 A7 B7_ 五、發明説明（3 ) 梢4b具有一與絶緣膜3上層主要表面一致之上層主要表面 0 且，在第1 F圖之步驟中，另一Si〇2或其等相似物之 绝緣膜5在第1 E圖之平坦化結構上形成*接著光蝕刻圖 樣方法，以形成如第1 G圖所示之溝槽5a，以致溝槽5a曝 出傳導梢4b。再者，在第1 Η圖之步驟中，另一傳導靥6 ，典型上由W、Al、Cu及其等相似物形成，沉積於第1 G 圖之結構上。因此，如第1H圖所示在傳導靥6上於相 對於溝槽5a處形成凹陷6a。 再者，傳導層6在第1I匾之步驟中抛光以形成平坦 化結構，其中須注意溝槽5a由傳導圖樣6b填充，其為形成 前述傳導層6之部份。在因此形成第1I圖結構後，如第 1 J圖所示提供另一絶緣膜7。因此，可能在絶緣膜7上 形成多種互連圖樣。 在前述製造方法中，已知可在一胺基甲酸酯樹脂之磨 蝕布料上進行第1 E及1 I圖之步驟，其藉由使用一 α-八12〇3及}]2〇2混合物為淤漿。一典型淤漿之例示為由RODEL 公司出售之MSW — 1000 (商標名）。當使用此一 α -Α1303及 Η2〇2混合物為淤漿時，Η2〇2在需被拋光之傳導層引起氧化 作用，而α - 磨蝕粒子研磨除去在傳導層之氣化作 用而形成之氧化物。 例如，藉由前述淤漿研磨一W層，其首先因為H2〇2之 氧化作用而引起WX〇y形成，同時前述氧化物Ux〇y)易於由 ct 一 Al2〇3粒子除去。 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS〉A4規格（210X297公釐） ---,---；-----裝-- (請先閲讀背面之注f項ί寫本頁) >tr 線 經濟部中央揉準局MC工消費合作杜印裝 A7 B7_五、發明説明（4 ) 另一方面，使用此一傳統淤漿，其包含一強液態氣化 劑，造成一問題，邸當施用至一如W或其他金屬傳導 層之抛光時· H2〇2延著細縫4c深入滲透至《充接觸孔3a之 傳導層4，該細縫4c在傳導層4沉積時形成於傳導層4中 。因此，傳導層4之抛光，其在H2〇2存在下進行*將使凹 陷由第2A圖擴大至第2B圖。換言之，其在大致傳導梢 4b中心相對於前述細缝4c處形成一大且深之凹陷，如第2 B圖所示•同時此一大凹陷造成在接觸孔3a之電氣接觭可 信度之問題。此因抛光結果而在接觸孔形成凹陷問題在高 密度積醱電路及半導體裝置上持別嚴重，因其中接觸孔3a 之直徑為不大於0.5 須注意前述細缝4c之形成傜因為當傳導層沉積時，相 鄰傳導層由接觸孔3a之側壁朝向接觭孔之中心形成。因為 此一細縫之性質，細縫4c包含大置之缺陷及不良性質，且 持別易受H3〇2氣化。此槠4b之氣化部份易由使用cx — ai2〇3之磨蝕粒子抛光。 再者，此傳統淤漿在抛光不能於絶綠層及傳導層間之 介面間準確停止上具有相當低之選擇性的問題。藉此，在 不需要抛光之層具有被磨蝕粒子抛光之危險。 發明概要 因此，本發明之目的在於提供一新穎且有效之製造半 導髏裝置之方法，其包含一抛光製程以解決前述問題。 本發明之另一及更詳盡目的為提供含有分散於溶劑中 >^〇2磨蝕粒子的淤漿，以及使用此淤漿之抛光步驟的半導 請先閲讀背面之注意事項寫本頁 -裝 訂 -旅 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印装 A7 __B7_ 五、發明説明（5 ) 饈裝置製造方法，其中該淤漿在以增進之選擇性在絶緣層 上作用。 本發明之另一目的為提供一淤漿，其包含： 磨蝕粒子; 一溶劑，其可分散該磨蝕粒子，及 一含有苯環之添加劑加至該溶劑中。 本發明之另一目的為提供一淤漿，其包含： 磨蝕粒子Mn〇2 ; 一溶劑H2〇,其可分散該磨蝕粒子，及 一添加剤加至該溶劑中； 該添加劑可選自乳酸及乳糖。 本發明另一目的為提供一拋光物件之磨蝕方法，其包 含步驟： 以淤漿抛光該物件； 該淤漿包含“〇2磨蝕粒子、分散該磨蝕粒子之溶劑及 加至該溶劑之添加劑； 該添加劑係選自下列組成之組群中：鄰苯二甲酸鉀、 鄰苯二甲酸銨、苯二甲酸、苯甲酸、鄰胺基苯甲酸鹽、鄰 胺基苯甲酸、乳酸及乳糖。 本發明另一目的為供一製造半導髏裝置之方法，其包 含步驟： 在一絶緣層上形成一非绝緣層；及 抛光該非絶緣層直至該絶緣曝， 該抛光步驟以一淤漿進行 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ^^^1· I In (請先閎讀背面之注意事項t寫本百) 訂 經濟部中央揉準局貝工消费合作杜印裝 A7 B7 五、發明説明（6 ) 該淤漿包含以〇2磨蝕粒子、分散該磨蝕粒子之溶劑及 加至該溶劑之添加劑； 該溶劑係選自下列組成之組群中：鄰苯二甲酸鉀、鄰 苯二甲酸銨、苯二甲酸、苯甲酸、鄰胺基苯甲酸盏、鄰胺 基苯甲酸、乳酸及乳糖。 依本發明，該含有氣化錳為磨蝕粒子主要成份之淤漿 可成功且有效地抛光傳導層，同時抛光作用可當下層絶緣 層曝露出時適時且準確地停止。 藉由使用Mn〇2為磨蝕粒子，磨蝕粒子藉由釋出氣做為 一強固體氣化劑*而被抛光之傳導層可有效氧化。此因氣 化作用而形成之金靥氣化物可藉由抛光作用之磨蝕粒子附 随之研磨作用而輕易除去。 例如，MnO2作用於W上時，依下列反應 Μη 0 2 + W -~> ΜΠ2〇3 + Wx〇y 其中Wx〇y可輕易由Mn2〇3産物或未反應之Mn〇2磨蝕粒子之 研磨而除去。 如在前述反應中所示，因磨蝕粒子作為氣化劑（固體 氧化劑），本發明不需要液態氣化劑，如H2〇2為溶劑。因 此，由液態氣化劑滲入如第2B圖所示之細縫衝蝕問題可 有效避免，且可獲得一可信賴之電氣接觸。 藉由加入一含有苯環之化合物至溶劑中，如鄰苯二甲 酸鹽或鄰苯二甲酸、鄰胺基苯甲酸鹽或鄰胺基苯甲酸、苯 甲酸其等相似物，可增加傳導層之抛光速率顯著高於絶緣 層之抛光速率。再者，任何選自乳酸及乳糖之化合物亦可， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ^^^1 ^^1 ^n· 1 L^i t^n HI (請先閲讀背面之注^♦項t寫本萸)
,1T 線 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印製 A7 __B7_五、發明説明（7 ) 加入以達相同目的。 本發明之另一目的為提供含有Mn〇2磨蝕粒子的淤漿， 以及使用此淤漿之抛光步驟的半導體裝置製造方法，其中 該淤漿同時作用於傳導層及絶緣層。 本發明另一目的為提供一製造半導體裝置之方法，其 包含步驟： 抛光該含有Si及0之絶緣層步驟； 該拋光步驟以一含有Mn〇2粒子為磨蝕粒子之淤漿進行 Ο 已發現本發明之淤漿當在一適當之拋光狀況下，亦可 用於抛光一絶緣層。在此一狀況下，相信由如〇2磨蝕粒子 中釋出之氣可切斷形成Si— 0- Si絶緣層之網絡。藉此， 實質促進絶緣曆之抛光，即使當磨蝕粒子具有一小於絶緣 層之莫氏（Mohs)硬度。因此淤漿對於抛光絶緣層待別有效 ，其可用於同時抛光傳導層及绝緣層。再者*不再需要在 抛光傳導層之方法及拋光絶緣層之方法中變換淤漿。接著 ，此意指在抛光步驟後可實質簡化形成之淤渣處理。 本發明之另一目旳為提供製造半導體裝置之方法，其 包含使用含有Mn〇2磨蝕粒子的淤漿的抛光步驟，其中該拋 光步驟進而使用一止層以使抛光在抛光止層曝出時適時停 止。 本發明另一目的為提供一製造半導體裝置之方法•其 包含抛光步驟，包含步驟： 在第一層上沉積一耐火元素之氪化物層； -10 - (請先閱婧背面之注意事項t寫本頁) -裝. 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 五、發明説明（8 ) 沉積第二層；及 以一含有Mn〇2磨蝕粒子及溶劑的淤漿拋光該第二層。 ^1. mu —βι nn m Ι^ϋ · ~ 請先閲讀背面之注意事項^w本頁 依本發明，拋光在氮化物膜曝出時適時停止，而淤漿 稍稍作用於氮化物膜上。換言之，氮化物膜做為一有效拋 光止層。藉由提供此一氮化物膜，其可準確控制形成半導 體裝置層之厚度。 本發明之其他目的及進一步持擞可由下列詳細描述及 參考所附圖式楚瞭解。 圖式之簡要 第1 為顯示半導體裝置之傳統製造方法，其 包含抛光; ,?τ 第2A及2 B圖為顯示在傳統抛光方法中所産生之细 縫衝蝕問題； 第3圖為顯示用於形成本發明基礎之測試塊結構，其 係用以檢測以不同淤漿獲得之抛光速率； 第4圖為以圖示說明用於本發明之抛光裝置之結構； 線 第5圖為圖示實驗結果； 經濟部中央揉準局負工消费合作杜印裂 第6 A - 6 Η圖為顯示依本發明第二實施例之半導體 装置製造方法； 策7Α-7D圖為顯示依本發明第二實施例之半導醱 裝置之另一製造方法的流程圖； 第8圖為圖示依本發明笫三實施例在含有Μη〇2淤漿狀 況中抛光速率與測試塊之壓迫壓力間之關偽； 第9Α及9 Β圖為顯示依本發明第三實施例，在拋光 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉Α4規格（210Χ297公釐） 經濟部中央揉準局貝工消费合作社印装 A7 B7 五、發明説明（9 ) 速率及分別對於使用本發明Mn〇2粒子之淤漿及傳統膠體矽 石淤漿之轉台轉動速度間之關係； 第10 Α及10Β圖為顯示依本發明第三實施例，在抛光 速率及對於测試塊之不同壓迫壓力之轉動速度間之鼷偽； 第11A — 111圖為圖示依本發明第三實施例之半導臛 製造方法； 第12圖為圖示依本發明第三實施例之步階結構之抛光 t . 第13 A — 13D圖為圖示依本發明第三實施例之另一半 導體裝置製造方法。 較佳實施例之.詳細説明 第一實施例 第3圖顯示用於本發明第一實施例之測試塊以檢測以 不同游漿之性質。 參考第3圖，測試塊為構於S i基質11上，包含以CVD 方法沉積於Si基質上之Si〇2膜12,其厚度約50 nm。該 Si〇2膜12具有多個内徑分別為〇1及〇2之接觭孔12a及12b， 且W之傳導層13沉積於Si〇2膜12上以填充接觸孔12a及12b ，其厚度約為50 nm。傳導層13以CVD方法沉積，且凹陷 13a在上層主要表面上相對於接觸孔12a及12b之處形成。 如在參考第2 A及2 B圖時已解釋，W層13在每一凹陷13a 包含細縫13b，此係因當W層13填充接觸孔12a時，産生之 相鄰生長W層的結果。因為此一細缝之性質，細缝13b不可 避免地含有晶體不良或缺陷。 -12 - 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） nn 1^^^ In·— ^^^1 In (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) 訂 經濟部中央橾準局負工消費合作社印製 A7 _B7_五、發明説明（10) 在實驗中，第3圖之測試塊進行如第4圖所示之裝置 100之抛光步驟。 參考第4圖，抛光裝置1〇〇包含一轉台1〇1，其由 Rodel - Nitta公司之商標名SUBA 400提供之胺基甲酸酯布 料102覆蓋。第3圖之測試塊由一抛光頭104支持，其以相 同轉台101之轉動方向旋轉，且此抛光施用至在前述胺基 甲酸酯布料之W層13上，同時以一 200- 700 g/cm2壓力 將測試塊緊壓至轉台101上。 在實驗中，含有Μη〇2為磨蝕粒子及H2〇為溶劑之淤漿 用於布料102上*如圖式中以標號103標示*其中Mn〇2磨蝕 粒子之濃度在一實施例中調整至約20百分比。 在拋光後，施用過蝕刻至抛光表面，如第2 B圖所示 測量凹陷之深度，其係藉由在電子顯撤鏡下觀測測試塊之 切面而進行評估。 第5圖顯示W層13與Si〇2層比較，其該Si〇2層在第3 圖之測試塊中取代W靥13，其中W層13觀察到之抛光速率 由實心圖表示，Si〇2層觀察到之抛光速率由空心圓表示。 參考第5圖*其可注意到只要MnO2磨蝕粒子大子小於 約10 wb，W層之抛光速率實質上超過Si〇2層之抛光速率 。此意指Mn〇2磨蝕粒子選擇性及有效地作用於W層，同時 當Si〇3曝露出時抛光立刻停止。換言之，Si〇2層在W層之 拋光步驟中為一抛光止層。 另一方面，當Mn〇2粒子大小超過10 _時，SiOs層之 抛光速率超過W靥之拋光速率。因此，為了抛光W層，當 -13 - 請先閲讀背面之注$項寫本頁 裝- 訂 -線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央橾準局負工消费合作社印製 A7 ____B7_ 五、發明説明（11 ) 使用5丨〇2層為蝕刻止層時，其必需或較佳調整Mn〇2磨蝕粒 子之大小小於10 wn。 因此，發現含有Mn〇2磨蝕粒子之淤漿可選擇性地作用 於相對於傳導層如W層及51〇2層，其中該W層之抛光速率 為Si〇2層拋光速率之二至三倍大。 為了進一步增加抛光之速率，本發明之發明進行用於 與Mn〇2磨蝕粒子組合使用之Mn〇2淤漿之溶劑適當組合的研 究。 謇驗1 在本實驗中，藉由混合具有平均粒徑為1.0卿之Mn〇2 及H3〇溶劑以製備淤漿，其中該Mn〇2磨蝕粒子量在淤漿中 調整為10重置百分比。再者，在溶劑中加入10重量百分比 比例之鄰苯二甲酸鉀。 在拋光一含有W層或Si〇2層基質之测試塊後，發現具 有此一組成之淤漿可提供一顯著之抛光選擇性，其可使W 層之拋光速率較Si(h層之抛光速率為至少大20倍。 窗賒2 在本實驗中，藉由混合具有平均粒徑為1.0卿之Μη〇3 及HsO溶劑以製備淤漿，其中該Μη〇2磨蝕粒子量在淤漿中 調整為10重量百分比。再者，在溶劑中加入10重量百分比 比例之鄰苯二甲酸銨。 在抛光一含有W曆或Si〇2層基質之測試塊後’發現具 有此一組成之淤漿可提供一顯箸之抛光選擇性，其可使W 層之抛光速率較Si〇2層之抛光速率為至少大20倍。 -14 - 本紙張Λ度適用中國國家標準（CNS ) A4a#· ( 210X297公釐）
If - nn —^—^i 11 —BLr n^— An * 請先閲讀背面之注意事項再 本頁) 訂 線 經濟部中央標準局貝工消费合作社印装 A7 B7 _ 五、發明説明（12 ) 窗驗3 在本實驗中，藉由混合具有平均粒徑為1.0卿之Mn〇2 及112〇或低级醇之溶劑以製備游漿，其中該“〇2磨蝕粒子 量在淤疲中調整為10重量百分比。再者，在溶劑中加入10 重董百分比比例之鄰苯二甲酸。 在拋光一含有W層或Si〇2層基質之測試塊後，發現具 有此一組成之游漿可提供一顯著之抛光選擇性*其可使W 層之抛光速率較Si 〇2層之拋光速率為至少大20倍。 謇驗4 在本實驗中，藉由混合具有平均粒徑為1.0卿之Mn〇2 及112〇或低级醇溶劑以製備淤漿，其中該Mn〇2磨蝕粒子置 在淤漿中諏整為10重量百分比。再者，在溶劑中加入10重 量百分比比例之苯甲酸。 在抛光一含有W層或Si〇2層基算之測試塊後，發現具 有此一組成之淤漿可提供一顯箸之抛光選擇性，其可使W 層之抛光速率較$丨〇2靥之抛光速率為至少大20倍。 童驗5 在本實驗中，藉由混合具有平均粒徑為1.0卿之Mn〇2 及112〇溶劑以製備淤漿，其中該Mn〇2磨蝕粒子量在淤漿中 諝整為10重量百分比。再者*在溶劑中加入10重量百分比 比例之鄰胺基苯甲酸。 在抛光一含有W層或Si〇2層基質之测試塊後，發現具 有此一組成之淤漿可提供一顯著之抛光選擇性，其可使W 層之抛光速率較$丨〇2層之拋光速率為至少大20倍。 -15 - 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） m h n Hal n In (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) 訂 經濟部中央揉準局負工消費合作社印装 A7 B7 五、發明説明（13 )
奮驗R 在本實驗中，藉由混合具有平均粒徑為1.0 WB之Mn〇s 及{12〇溶劑以製備淤漿，其中該Mn〇2磨蝕粒子量在淤漿中 調整為10重量百分比。再者，在溶劑中加入10重量百分比 比例之鄰胺基苯甲酸鹽。 在抛光一含有W層或SiOa層基質之测試塊後，發現具 有此一組成之淤漿可提供一顯著之抛光選擇性，其可使W 層之抛光速率較Si〇2靥之抛光速率為至少大20倍。 審驗7 在本實驗中，藉由混合具有平均粒徑為1.0卿之Mn〇2 及H2〇溶劑以製備淤漿，其中該Mn〇2磨蝕粒子量在淤漿中 諏整為10重量百分比。再者，在溶劑中加入10重量百分比 比例之乳酸。 在抛光一含有W層或Si〇a層基質之測試塊後，發現具 有此一組成之淤漿可提供一顯箸之抛光選擇性，其可使W 層之抛光速率較Si〇2層之抛光速率為至少大20倍。 窖驗8 在本實驗中，藉由混合具有平均粒徑為1.0卿之Mn〇s 及H2〇溶劑以製備淤漿，其中該Mn〇2磨蝕粒子量在淤漿中 調整為10重量百分比。再者，在溶劑中加入10重量百分比 比例之乳糖。 在抛光一含有W層或Si〇2層基質之測試塊後，發現具 有此一組成之淤漿可提供一顯箸之抛光選擇性*其可使W 層之抛光速率較Si〇2層之抛光速率為至少大20倍。 -16 - 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） n ι^ϋ 1>1 in HI HI n.— · (請先聞讀背面之注$項寫本頁 訂 線 A7 B7_ 五、發明説明（14 ) 奮狯9 I-11 I n I-I I I 請先閲讀背面之注$項mW寫本頁 在本實驗中，藉由混合具有平均粒徑為1.0 之Mn(h 及H2〇溶劑以製備淤漿，其中該Mn〇2磨蝕粒子量在淤漿中 調整為10重量百分比。再者，在溶劑中加入10重畺百分比 比例之BaSO*。 在抛光一含有W層或Si〇3層基質之測試塊後，發現具 有此一组成之淤漿可提供一顯著之抛光選擇性，其可使W 層之抛光速率較5丨〇2層之抛光速率為至少大20倍。 綜上所述，抛光之選擇性可在當在溶劑中使用含有苯 環之化合物，如鄰苯二甲酸鉀、鄰苯二甲酸銨、苯二甲酸 、苯甲酸、鄰胺基苯甲酸鹽、鄰胺基苯甲酸與Mn〇2磨蝕粒 子組合而顯著增加。再者，抛光之選擇性亦可在溶剤中使 用乳酸或乳糖與Mn〇2磨蝕粒子組合而相似顯著增加。 笫二實施例 線- 在使用Μη〇2為磨蝕粒子之淤漿的研究過程中，本發明 發明人發現本發明之淤漿在抛光一耐火金屬元件，如TiN 之氮化物膜時無效，其通常用於做為一擴散阻餍。換言之 ，發現可使用耐火金羼元件之氮化物膜做為有效抗本發明 淤漿之抛光止層。 經濟部中央揉準局貝工消费合作社印製 詳言之，可製備以TiH膜覆蓋之矽基質並置於第4圖 裝置之頭104上，且該TiN膜以一淤漿抛光，該淤漿含有7 重量百分比分散於H2〇溶劑之Μη〇2粒子。在370 g/cm2頭 壓力下，同時轉台101以40 rpm轉動且在相同方向轉動速 率亦為40 rpm下轉動頭7的狀況下進行抛光5分鐘，可確定 -17 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 經濟部中央橾準局負工消費合作社印装 A7 B7___ 五、發明説明（15 ) TiH膜之薄片阻力並未增加。換言之，TiN膜在此一抛光後 仍保持實質完整。在前述實驗中，使用RODEL-NITTA之 SUBA400為抛光布料。 在另一實驗中，發明人在抛光ΤίΝ膜時在Mn〇2粒子中 加入Al2〇3粒子。在此狀況中，可確定ΠΝ膜以一 0.5 min速率抛光。當在Mn〇2粒子中加入$丨〇2粒子時，TiN膜以 一 0.2 wn/mi η速率抛光。 第6Α—6Η圖顯示依本發明第二實施例之半導體裝 置之製造方法，待別是多層互連結構。 參考第6 Α圖，Si基質21以電漿沉積具有〇.8卿之 Si〇2膜22(電漿TE0S-NSG膜）费蓋，在其上依序沉積〇.〇5 _厚之TiH膜23及0.1/tan厚之Τί膜24，且再於Ti膜24上沉積 0.4輝厚之A1合金（Al-Si -Cu合金）層25。再者，接著在 A1合金層25上沉積厚度分別為0.05_及0.1卿之另一Ti.膜 26及另一 TiN膜27。 接箸，在第6B圖之步驟中，第6A圖之结構以乾独 刻法圖樣化，以使乾蝕刻穿透至TiN膜23，且在依此一圖 樣化之結果在形成第一傳導圖樣Pu及第二傳導圖樣卩12。 接著*在第6C圖之步驟中，5〖〇2膜28經由電漿沉積 法（罨漿TE0S — NSG膜）以Ι.Ο/an厚度沉積於第6 B圖之結構 上，以使5丨〇2膜填充彼此分隔之圔樣Ptl及P12的溝槽。 再者，在第6D圔之步驟中，5!〇2膜28在一胺基甲酸 酸酯布料（IC1000)上進行抛光處理，同時使用膠體矽石（ SC112)為淤漿，此5丨〇2膜28依第6 D圖所示平坦化。再者 -18 - (請先闖讀背面之注意事項寫本頁) -裝. 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐〉 經濟部中央梂準局貝工消費合作社印笨 A7 ΒΊ___；_ 五、發明説明（W ) ，在Si〇2膜28上形成接鲔孔2L以致使TiH膜27之部份曝出 0 接者，在第6 E圖之步驟中，在第6D圖之結構上提 供TiN膜29，該結構包含具接觸孔28*及具有〇.〇5_厚度之 TiN膜27之曝出表面，且進一步在ΠΝ膜29上以CVD方法沉 積厚度為0.7抑I之W傳導層。 在第6 E圖之步驟後，W層30在第6 F圖步驟中使用 含有“〇2為磨蝕粒子之淤漿抛光，其中W層30可有效且選 擇性地以此一抛光移除而留下W之傳導梢3(h。在此一抛 光方法中，抛光可適時且準確地在TiN膜29曝出時停止， 因為以MnOs磨蝕之小的抛光速率特性。在TiN膜29中未産 生明顯之厚度改變，即使在抛光方法後。 接者，在第6 G圖步驟中，Ti膜31、A1合金膜32、另 一Ti膜33及另一TiN膜34沉積在包含W楢SOiSTiN膜29上 ，其厚度分別為0.1/an、0.4_、0.5/flo及0.1/an，接箸在第 6H圖之步驟中膜31- 34之圖樣化以形成第二傳導圖樣 PZ1及P22,其中傳導圔樣P2S經由W梢3〇1電氣連接至傳導 圖樣P21。 在前述第6 A — 6 Η圖之步驟中，TiN膜做為一擴散 阻層，同時其（TiN膜29)部份亦在第6 F圖之抛光步驟中 做為抛光止層。 在本實施例之方法中，ΤίΝ膜留下而未移除，除去此 TiN膜之步驟可省略。再者，前述方法在TiN膜沉積後並未 使用一用於傳統方法之退火處理，同時退火處理之省略可 -19 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ---ί I -----^-裝-- (請先閲讀背面之注意事項iW寫本頁 .ΤΓ 線 A7 B7 五、發明説明（17) 減少在/U合金層及Ή層間之阻層形成。 如前述及，在第6 F圖之步驟中之拋光可在TiN膜29 上準確停止。藉此，在ΤίΝ膜29下做為抛光止層之層28的 厚度可準確控制。 第7A_ 7 C圖顯示本實施例之一修飾方式，其中使 用本發明之淤漿於形成包埋線圖樣之方法中。 參考第7 Α圖，矽基質41被以電漿沉積法（電漿TEOS NSG薄膜）沉積之膜厚0.5um的Si02薄膜42所覆蓋，其中由於 選擇性蝕刻方法而造成線槽421形成在Si〇2薄膜42。接箸 ，在第7B圖的步驟中，膜厚0.05卿的TiN薄膜43以CVD方法 沉積於第7A圖的結構上，隨後在ΤίΝ薄膜43上沉積膜厚0.5 卿、包括覆蓋槽421部分的Cu層。再者，在第7C圖的步驟 中，對Cu層44施與抛光製程，以其中Mn〇2粒子分散於H2〇 溶劑的本發明之淤漿進行，因此，淤漿有效地作用於Cu層 44，抛光直到做為抛光阻層的TiN薄膜43曝露出來。因此 *獲得在第7C圖中指出的平坦化結構，其中Cu層44填滿槽 421。在第7G圖步驟之後，持缠抛光，加入Al2〇3或$丨〇2磨 蝕粒子至淤漿中，因此TiN薄膜43與相關於ΤίΝ薄膜43的部 分Cu層44被一起移除，可得到第7D圖的結構。 [第三實施例] 在使用Mn〇2做為磨蝕粒子之淤漿的探討過程中，本發 明的發明者亦發現：淤漿不僅可拋光前述之傳導層，亦可 抛光其中包括Si-Ο-Si網狀結構的絶緣層。 第8圖表示當拋光沉積在Si基質的Si 〇2薄膜時，所觀 -20 - 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I- nn ^^^1 ί ΙΓ- In ^^^1 ^l_i i^i ^^^1 < 請先閱讀背面之注意事項寫本頁 訂 旅· 經濟部中央棣準局属工消费合作社印装 A7 B7 經濟部中央揉準局負工消費合作社印装 五、發明説明（18 ) 察到之拋光速率與壓力間的鼸m，其中，空心圓表示傳統 膠體矽石磨蝕的情況，而實心圓表示使用包括Mn〇2粒子之 本發明的淤漿。 參考第8圖，使用第4圖的裝置進行實驗的情況：轉 台101覆蓋以胺基甲酸酯布料（IC1000)，以40rpm的旋轉速 率旋轉，同時以抛光頭104固定、40rpm的旋轉速率來同方 向旋轉樣本。使用Mn02淤漿*平均直徑O.lum的Mn02粒子 以7重量百分比分散於H20介質中，另一方面，在第8圖的 膠醴矽石磨蝕使用商業化膠體矽石磨蝕劑（SCI 12，Gabbot Inc.的註册商標），SC112磨蝕包括平均直徑0.05um的 SiOs粒子。 從笫8圖清楚可見：Μπ〇2粒子雖然與Si〇2相較之下有 較小的硬度*卻提供了較大的抛光速率*同時測試塊對胺 基甲酸酯布料的壓迫壓力維持在0.1kg/cm2與0.8kg/cin2之 範圍内。 第9A圖與第9B圖比較兩例間抛光速率與轉台旋轉 速率之蘭係，一例使用商業化膠體矽石磨蝕劑（第9A圖） ’ 一例使用包括》^〇2粒子之本發明的磨蝕劑（第9B圖）。 在第9 A圖，空心圓表示使用0.56kg/cm2之壓力的結果， 空心三角形表示使用〇.21ks/cm2之壓力的結果，同樣地， 第9 B圖的實心圖表示〇.56kg/cin2之壓力下抛光的結果， 第9 B圖的實心三角形表示〇.21kg/cin2之壓力下抛光的結 果。 第10A圖與第10B圓比較膠體矽石研磨劑與本發明之抛 -21 - (請先閲讀背面之注意Ϋ項寫. 本頁) .裝· 訂 •線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央樣準局負工消费合作社印聚 A7 B7 五、發明説明（19 ) 光訴率，其中第10A圖比較抛光壓力設定在0.56kg/cm2的 情況之抛光速率，第10B圖比較抛光壓力設定在0.21kg/cm2 的情況之拋光速率。第10A圖與第10B圖兩圖中*空心圓 表示傳統膠體矽石磨蝕劑之結果，實心圓表示使用MnCh粒 子之本發明的淤漿的結果。 參考第9A圖與第9B圖，同第10A圖與第10B圖，注 意包括Mn〇3的淤漿比膠體矽石淤漿提供較大抛光速率，抛 光壓力設定相同，轉台的旋轉速率以及測試塊的旋轉速率 設定相同。尤其，注意第10B圖中包括Μη〇2的淤漿之抛光 速率，拋光壓力設定在〇.21kg/cm2時，隨箸轉台旋轉速率 增加而普遍線性增加；而在此一抛光壓力下，使用膠睡矽 石磨蝕劑無實質的抛光發生。 第9A圖、第9B圖、第10A圖與第10B圖的結果指出 ，使用^〇2磨蝕粒子的淤漿，不僅對如W層之傳導層的抛 光有效，亦對如Si〇2之絶緣層的拋光有效。雖然Mn〇2粒子 可抛光Si〇2靥至較大莫氏硬度的原因尚未完全瞭解，可能 是Mn〇2粒子釋放之氧原子，做為強固體氧化劑，切斷形成 Si〇2層之Si-0-Si的網狀結構，若為真，則本發明對包括 Si-0-Si網狀結構，如PSG與BPSG，的其他絶緣層亦有效。 接者，根據本實施例的半導髏元件製程將參考第11A 圖至第111圖所述，其中之前所述的部份，使用相同參考 值，其敘述則省略。 參考第11A圖，MOS電晶體在一 Si基質51上形成，該基 質相對於由場氣化物膜51a限定之活性區或51A摻雜至P - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） tABU J1D ·Μ^^— n I n^i . (請先聞讀背面之注$項t寫本頁
*1T 線 經濟部中央梂準局貞工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（2〇 ) 型式。更詳言之，MOS電晶體包含在活性區域51A之表面形 成之η -型式的擴散區域51b及另一亦在活性區域51A之表 面形成之η—型式的擴散區域51c，其中該擴散區域51b及 擴散區域51c由MOS電晶體之波道區域51d分隔。在基質1 中，其提供一閘電極52以致於可以一干擾閜氣化物膜（未 顯示）涵蓋波道區域Id。再者，閘電極52在分別相對侧壁 帶有倒壁絶緣膜52a及52b。須注意擴散區域51b及51c分別 扮演MOS電晶體之源及排流。 在第11A圃之步驟中，Si02之中間層絶綠膜53沉積以 致於可包埋如典型上為5〇nin厚之MOS電晶體。中間曆絶緣 膜53沉積之結果，閘電極52及擴散區域51b及51c以51〇2膜 53覆蓋。藉此，中間餍絶緣膜53顯示一與前述顯示於第1A 圖之閘電極52—致之突起及凹陷。 再者*在第11B圖之步驟中，第11A圖之结構，以如笫 4圖所示之裝置與包括“〇2磨蝕劑分散於如前所述做為溶 劑的HzO中，來抛光绝緣膜53之表面均一而平坦化。且， 在第11C圖之步驟中，絶綠膜53進行光蝕刻圖樣方法，其 中一接觸孔53a在中間層絶緣膜53上形成以使曝出擴散區 域51b之表面， 在第11C圖之步驟之後，TiN膜54c在第11D圖的步驟中 沉積在第11c圖的結構，做為擴散阻擋層，如此TiN膜包覆 Si02膜53主要上表面，以及接觸孔53a的侧壁，還有擴散 區域5lb的曝露底面。以此沉積TiN膜54c，傳導層54沉積 於其上，以埔滿如笫11D圖所示之接觸孔53a。因此•在傳 -23 - 本紙張X度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） ------------f------t------φ : · ---. (請先聞讀背面之注意^項寫本X) 經濟部中央標準局貝工消费合作社印«. A7 B7五、發明説明（21 ) 導層54a的主要上表面，接觸孔53a處形成凹陷54a。再者 ，在傳導層54的接觸孔53a處形成接縫54e，類似第2A圖與 第2B画。 接者，傳導層54，如第ΠΕ圖所示之步驟，均勻地使 用含Mn〇2粒子及H2〇(純水）之淤漿抛光該傳導層54·並獲 致一如第11E圖所示之結構，其中，當其曝露於不僅作為 擴散阻擋層且作為抛光止層之TiH膜54C時，抛光自動停止 。如平面化之結果，藉結合抛光擋止層54C而完成抛光， 傳導塞54b具一密合於TiN膜54c之上層主要表面之上層主 要表面。 接者，在第11F圖之步驟中，將一鋁合金（Al-Si-Cu合 金）與一薄介層Ti膜（未示出）沉積於TiN膜54c上，作為一 傳導層55，且將另一TiN膜55a及未說明之一薄介TiN膜濺 鍍於A1合金層55上。 在第11G圖之步驟中，藉由光蝕刻圖案化製程，將傳 導層55及TiN膜54c及55a夾層55垂直地圖案化，以形成所 欲之線路圔。 再者，在第11G圖之步驟中，將一典形如Si〇s、PSG 及BPSG之内層絶緣膜56，藉由CVD而沉積於第11G圖之结構 上，如此，絶緣膜56覆蓋於線路圖55及TiN膜55a之上。 最後，在第111圖之步驟中，將内層绝緣層藉由抛光 加以平面化，儘管傳統膠體矽石淤漿亦可逹此目的，旦此 較佳藉由本發明之含Mn〇2粒子淤漿處理之。 再者，可以在絶緣膜56之平面化表面形成任何所欲之 -24 - 請先閱讀背面之注意事項t寫本頁 -裝. 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐〉 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（22 ) 線路圖。 如已闌明者，在第11B、11E、ΠΙ圖中，本實施例使 用包含作為磨蝕粒子之Mn〇z之淤漿。在該等抛光步驟中， Mn〇2粒子典形偽以7¾重量比之濃度分散於H2〇之中，且此 一抛光步驟傜在覆有胺基甲酸酯布料（IC1000)之第4圖的 轉台101上進行，交替地，該轉台101覆以不織纖維布料（ SUBA 400)，其中，當轉台101以lOOrpm之轉速旋轉時，進 行拋光之壓力為2Kg/cmz，且同時將測試件以同樣轉速及 同樣方向夾持於抛光頭104。 在第11B、11E、111之抛光步驟中，藉使用同樣之淤 漿，應用同樣之抛光裝置或儀器，可同時降低半導體設備 之成本。再者，可實際減化淤漿製程。 第12圖顯示測試結構中，階部高度與抛光量之闊係， 於該結構中，藉由CVD製程，可在Si基材上所沉積之Si〇2 膜上形成800nm之階部高度。 參考第12圓·於空心圖標示曲線之情形下，傜使用傳 統之膠體矽石淤漿，且於同樣方向同樣60r*pm之速度旋轉 該第4圖中之轉台101及拋光頭104時，其拋光壓力為 0.51Kg/cm2。另一方面，在實心圓標示曲線所代表之情形 下，傜使用本發明之含分散於H2〇溶劑中Mn〇2粒子之淤漿 以進行抛光，於此情形下，第4圖中之轉台101與抛光頭1 04偽以同樣之方向及同樣為80rpm之轉速作旋轉，並以 0.21Kg/cm2之壓力進行抛光，在此實施例中，應注意的是 ，以膠體矽石淤漿所需相對為之抛光壓力言之，膠體矽石 -25 - 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Μ規格（210X297公釐） ---*------—裝------訂-------線 <請先聞讀背面之注意事項t寫本頁) ± 修正 補充 説明窖修正頁 修正日期：86年5月 淤漿之抛光齷力係設定實質上大於MnO 2淤漿者，如是，當 施於一Si〇2膜之平坦表面時，兩種淤漿顯示大約相同之抛 光速度。 第12圖之結果淸楚顯示，當比較本發明所使用之抛光 淤漿與傳統膠體矽石淤漿時，本發明Si〇2膜之抛光去除更 具效率，換言之，，於將如Si〇2膜之絶緣層平面化時，本發 明具分散於f{2〇溶劑之^^〇2磨蝕粒子的游漿係極具功效。 在第11B、11E、111圖之每一抛光步驟中，以清洗溶 液清潔半導體結構，該溶液可為H2〇2及如HC1、H2S〇4或 HN〇3之酸的混合物，如此，以溶解所餘之Mn〇2粒子。 第13Α至13D圖顯示本發明供在Si基材上形成淺溝絶緣 層的改$性實施例。 參考第13A至13D圖，一 Si基材61偽由0.05wn厚之TiH 膜62所覆蓋，其中，藉此所提供之TiN膜62以及其下之Si 基材61將被實際地圖樣化以形成一具約〇.3卿深度之淺溝 61 ° 接者，在第13B圖之步驟中，藉由一電漿沉積製程， 沉積一 0.5_厚度之Si〇2膜63,以琪入淺溝61之中。 再者，在第13C之步驟中，將5丨〇2膜63施以應用本發 明之淤赛的抛光製程，於該淤漿中，Mn〇2粒子傜分散於 Η2〇溶_之中。藉此，Μη〇2粒子有效地去除Si〇2膜，直到 作為抛光止層之TiH膜62曝露出為止。 最後，在第13D圖之步驟中，可以如蝕刻或拋光之適 當方法去除TiNs膜62。
8#5.；13# A7 B7 五、發明説明（) 第85101081號專利申諳案 本紙張尺度逋用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 五、發明説明（24 ) 根據第13A至13D之方法，可能在Si基材形成由設備絶 緣氣化物層所填入之绝緣溝611，且其具有極佳之表面平 面化性質。 如己閫明者，本實施例之藉由本發明之淤漿以拋光一 絶緣層不限於5丨〇2膜，亦可應用於抛光其它包括Si-0-Si 結構之绝緣膜，除PSG、BPSG或SOG外，可抛光如此類之絶 緣膜。 再者，本發明不限於以上所載之實施例，可在不偏離 本發明之範疇内，進行不同之變化及改良。 ------J-----裝-- (請先閲讀背面之注意事項Ϊ寫本I) 訂 經濟部中央揉準局工消费合作社印製 -27 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）