TW511176B - Method for fabricating semiconductor device capable of restraining occurrence of particle - Google Patents

Description

511176 五、發明說明^ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 發明背景 發明領域 本發明關於一種半導體元件製造方法，更特別相關於 一種能夠抑制由於在CMP程序後之後續程序期間留在相 對於晶圓之一邊緣之化學機械拋光（CMP)程序之無效區域 處的厚沉積層所造成粒子的出現，藉此增進產率之半導體 元製造方法。 相關技藝說明 一般地，就高性能及高整合積極度之半導體元件而 言’愈意地要求供此類半導體元件用之精細圖案。為因應 此類趨勢，新技術與程序正被尊入供製造此類半導體元件 用。導入CMP程序與墊層聚合物程序使改善氧化矽之平坦 度並得到高整合積極度變得可能，但會造成各種問題隨著 之而來。 例如，CMP程序之導入會造成細微的刮傷與粒子產生 之問題。並且，聚合物墊程序之導入會造成因為在使用聚 晶矽墊之後採用犧牲氧化物蝕刻程序而造成流體粒子產生 之問題。 各種問體在高度整合之半導體元件中無可避免地發 生，其中之一便是控制粒子之問題。該等問題發生之成因 上未被證實。該等不同粒子之出現使產率降低，並再監控 線路時成為spec-out(超出規格）的首要原因。 然而，不容易找出該等粒子正確的產生來源。即使以 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

4 五、發明說明（2 ) =Γ分開測試結果也難以找出正確的來源。因此 控=的發生是—個持續的主題並必須被解決。 s如此’明顯地顯示其中粒子被從 移動之現象。亦證實粒子的主要成分為諸如= 乳化矽（Si〇2)之含矽系統。 7义_ 然而 體領域中 論該來源 ，找尋來源之職太廣大且因為主要❹在半導 的元件由#⑶)或81〇2形材料所組成故不容易推 0 例如’被❹在濕式浴中之石英浸槽或石英機器手 #被使用在擴散程序中之石英管或石英舟、聚焦環、被 使用在乾絲刻程序中之遮光環與_頭、在⑽程序中 作為抛光源之研漿、各種由CVD/LpcvD(化學蒸氣沉積/低 屢化學蒸氣沉積）所形成之粉末等等，大多數的元件具有能 夠在晶圓之一邊緣處產生Si或Si〇2系統之粒子的可能性。 此外，因為晶圓本身被由Si、Si〇2、SiN等製成，故由 於刮傷或切片其亦可能為此類粒子產生之來源。 因此’必須界定粒子的切除來源並實質地解決問題， 並且能夠產生高品質晶圓之控制方法絕對會被要求。 發明之概要說明 所以，本發明之一目的在於提供一種製造半導體之方 法’該半導體係能夠在後續程序其間抑制粒子之產生並藉 由將留在晶圓前邊緣之CMP無效區域處之沉積層的厚度 降至最小來提高產率。 本紐尺度翻+關家鮮（CNS)A4規格（21〇 297公釐） 511176 A7

五、發明說明（3 ) 為達成上述之目的與其他優點，提供有一種用以製造 能夠抑制粒子產生之半導體元件的方法，係包含下列步 驟：在晶圓上沉積一層具有選擇厚度之層；使用一 CMP程 序將該沉積層平坦化；在晶圓上塗覆一光阻層；移除經塗 覆光阻層之一邊緣部位，以將沉積層之CMP無效區域暴露 出來，其中CMP無效區域對應於一部份在CMP程序期間未 被移除之沉積層；鍅刻CMP無效區域之沉積層；以及剝 離留在晶圓上之光阻層。 根據本發明之另一層面，提供有一種用以製造能夠抑 制粒子發生之半導體元件之方法，係包含下列步驟：在晶 圓上沉積一層具有經選擇厚度之層；在沉積層上塗覆一光 阻層；移除經塗覆光阻層之一邊緣部份以將沉積層之一 CMP無效區域暴露出來，其中該cMp無效區域對應於一部 伤在CMP程序期間未被移除之沉積層；將cmp無效區域 部分之經暴露的沉積層蝕刻至欲被CMP程序移除之沉積 層之厚度或更少；將留在晶圓上之光阻層剝離；以及化學 與機械地拋光該沉積層。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在本發明中，一留在晶圓之無效區域處的殘餘沉積層 在沉積層之CMP程序之前或之後，使用一EEW程序而被移 除並執行一後續程序。結果，粒子的產生顯著地減少。 圖式之簡短說明 本發明上述之目的與其他優點將因參考附呈圖式來詳 細地說明其較佳實施例而變得更顯而易明，其中： 本紙張尺ϋ用中®標準（CNS)A4規格⑽χ挪公爱）------- 6 - 五、發明說明（4 ) 第1至3圖為例示用以製造半導體元件之傳統方法的示 意圖； 第4至7圖為例示根據本發明之一較佳實施例之製造半 導體元件之方法的示意圖； 第8至11圖為例示據本發明另一較佳實施例之製造半 導體元件之方法的示意圖；以及 第12A與12B圖為傳統技藝與本發明之間比較的粒子 分布圖。 較佳實施例之詳細說明 現在將會詳細地參考本發明之較佳實施例，其例子被 例示於附呈圖式中。 一 CMP程序被作為得到一具有高平坦度之膜，並使用 研襞作為拋光材料來化學與機械地拋光一膜之階形部分。 此CMP程序為了得到高積體整合度之目的而被廣泛地使 用在半導體元件之製造程序中。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 被CMP程序拋光之膜一般使用化學蒸氣沉積（CVD)程 序而被沉積，其中一具有所欲厚度之膜藉由化學反應而被 生成在除了晶圓背面部分之剩餘部分處。不像CVD程序 般’ LPCVD程序准許一膜在晶圓之兩側表面上被生成。 除了 LPCVD程序外，典型的CVD程序准許一膜被生成 在晶圓前方表面處。接著，視CVD裝置之結構而定，會發 生其中一膜被生成在晶圓前方表面之一邊緣部位之一無效 區域處或是晶圓之背面表面處，並且於晶圓邊緣部分或背 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 511176 A7 ---------— B7 _____ 五、發明說明（5 ) 面部分處之生成膜具有與被形成在晶圓前表面上之膜不同 的厚度。 為了控制於晶圓厚表面處之沉積條件與沉積溫度，有 一其中A流被施加至晶圓厚表面上之系統。 然而，考慮CVD裝置之結構，一膜不可避免地被沉積 在晶圓前表面的無效區域處。 參考第1圖，在一膜被沉積在一晶圓1〇上之後，一諸如 氧化層之經 >儿積層20顯出由於氣流之特性，而在對應於晶 圓10之上侧壁部分之無效區域24(參見第2圖）處具有較高 的生成速率。 其後，如第2圖所示，一 CMP程序被進行以將經沉積 層20平坦化。此時，前表面側之經沉積層1〇被均勻地拋光， 但對應於晶圓10之上側壁部分的無效區域24之沉積層因為 CMP程序之性質而被不均勻地拋光。結果，在晶圓1〇之上 側壁部分上的經沉積層相對於留在晶圓丨〇之前表面上的拋 光沉積層部分剩下較厚的厚度。此外，研漿被累積在無效 區域24上，因而粒子產生的可能性變得更高。 在CMP程序被完成之後，在經平坦部分與於無效區域 處部分間的沉積層20之厚度差變得越來越高。 後來’為了形成經抛光沉積層之圖案，一微影程序與 一乾式餘刻程序被貫續地進行。在一般形成圖案之程序 中，一曝晶邊（EEW)程序被進行以移除晶圓1〇之曝光側壁 的沉積層。 參考第3圖，因為無效區域之沉積層2〇之厚度較在 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· 線—屬

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五、發明說明（6 CMP程序後之前表面侧厚，因此殘餘氧化物％仍然:留在晶 圓！〇之上側壁部分處。這是因為乾式蝕刻僅考慮被形成在 晶圓10之前表面上之沉積層20的厚度而被進行。 特別地，一群形錐形物28於晶圓1〇之前表面之一邊緣 處的沉積層-移除部分與沉積層-剩下部分間的邊界處被產 生。群形錐形物28為諸如矽（Si)、二氧化矽（si〇2)等之含矽 系統的粒子。隨著沉積層與乾式餘刻被重複進行，該等錐 形物28之發生區域變得越來越寬。 結果，被產生在無效區域處之錐形物28在溼式程序期 間朝向一圖案被移動，如第3圖之箭號所示。特別地，此現 象時常發生在使用HF溶液之溼式姓刻程序中。例如，若使 用HF溶液之溼式蝕刻程序在預處理程序期間被進行，許多 被產生在無效區域處之錐形物被與邊界分離，並沿著化學 流而被導入圖案20中。該等錐形物生得較大並在後續膜沉 積程序期間被改變成球形粒子。 如上所述，此問題源於在CMP程序之後晶圓1〇之前表 面的沉積層與晶圓10之側壁的沉積層之間的厚度差。因 此，為解決該問題，要求無效區域之沉積層應該在CMP程 序之前或之後被移除。 第4至7圖為例示根據本發明之一較佳實施例之製造半 導體元件之方法的示意圖。 參考第4圖，一沉積層20在一晶圓10上被形成。其後， 一光阻膜30被以約5000-15000人的厚度範圍塗覆在沉積層 20上。之後，光阻膜30之一邊緣部分被EWW程序移除，藉 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮） -----------I I · i I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂·· --線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 9 A7 ------- R7 五、發明說明（7 ) 此暴露沉積層20之-邊緣部分，如第5圖所示。 參考第6圖，在晶圓1〇之邊緣部分上之經暴露沉積層⑼ 被屋式鍅刻程序移除。在此，邊緣部分的經暴露沉積層對 應於後、’ CMP私序之無效區域並在進行cMp程序前被移 除。結果，-沉積層圖案4〇僅留在晶圓ι〇之前表面上。在 此’被渥式钱刻程序移除之沉積層的目標厚度在約 5000-15000A的範圍中。 參考第7圖，光阻膜30接著被剝除，結果僅有沉積層圖 案40留在晶圓1〇上。其後，一 CMp程序被進行以將沉積層 圖案40平坦化。 第8至11圖為例示據本發明另一較佳實施例之製造半 導體元件之方法的示意圖。 參考第8圖，一沉積層2〇被形成在晶圓1〇上。其後，沉 積層20藉由一 CMP程序而被拋光，藉此一經平坦化之沉積 層50被形成，如第9圖所示。在經平坦化的沉積層5〇中，晶 圓1〇之前表面側之沉積層部分較包括晶圓10之上側壁之無 效區域之沉積層部分薄。 其後，一光阻膜30被以約5000-15000A的厚度範圍塗 覆在沉積層20上，並且光阻膜30之一邊緣部分接著被eEW 程序移除，藉此將CMP處理沉積層50之一邊緣部分暴露出 來，如第10圖所示。 參考第10圖，一 CMP處理沉積層50之經暴露部分被渔 式姓刻程序移除。在此，CMP處理沉積層50之經暴露部分 對應於CMP程序之無效區域。由於溼式蝕刻的結果，包括 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---I-----線」 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 10 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 〜^~ -------里 _ 五、發明綱（8 ) ^ B^— 被形成在晶圓1G之側壁上之沉積層部分的⑽處理沉積 層50之經暴露部分被完全地移除，藉此_沉積層圖案的僅 留在晶圓10之前表面上。在此，被溼式姓刻程序移除之沉 積層的目標厚度在約5000_15〇〇〇A的範圍中。 參考第11圖，光阻膜30接著被剝除，結果僅有沉積層 圖案60留在晶圓1〇上。 根據上述之較佳實施例，因為在晶圓1〇之側壁上被形 成之沉積層的厚殘餘物在完成CMp程序之後不會留下，可 能在後續程序期間抑制粒子之產生。 第12A與12B圖為顯示在其中粒子在進行後續程序前 未被移除之傳統技藝（第12B圖）以及其中粒子在進行後續 程序之前被移除之本發明（第12A圖）之間的後續程序後粒 子之分布圖。 相較於如第12B圖所示之傳統技藝的晶圓，如第12A圖 所示之本發明之晶圓顯示粒子的數目顯著地減少。換言 之’結論是被導入沉積層圖案的粒子數目，由於在沉積層 CMP程序的前或後移除晶圓丨〇之無效區域之沉積層部分 而會顯著地減少。 如上所述，本發明在沉積層CMP沉積前後使用EEW程 序來移除留在晶圓10之無效區域處的殘留沉積層，接著並 進行後續程序。結果，粒子之產生顯著地減少，藉此將確 保高產率並增進產量變得可能。 再者，雖然本發明已被詳細地說明，應被了解的是對 於本發明可進行各種變化、替代以及更替，而不會背離如 本紙張尺度適財國國家標準（CNS)A4規格（2_i〇 X 297公爱） Μ —------—------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 11 511176 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _B7_ 五、發明說明（9 ) 附呈申請專利範圍所界定之本發明的精神與範圍。 元件標號對照表 10 晶圓 20 經沉積層 24 無效區域 26 殘餘氧化物 28 錐形物 30 光阻膜 40 沉積層圖案 50 沉積層 60 沉積層圖案 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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Claims (1)

1. 申請專利範圍 • ~種用以製造能夠抑制粒子出現之半導體元件的方 法，該方法係包含下列步驟·· 在一晶圓上沉積一層具有預定厚度之層； 使用一 CMP程序將該沉積層平坦化； 在該晶圓上塗覆一光阻層； 移除該經塗覆光阻層之一邊緣部位，以將該沉積 層之一 CMP無效區域暴露出來，其中該(：1^1>無效區域 對應於一部份在CMP程序期間未被移除之該沉積層； 蝕刻该經暴露CMP無效區域之該沉積層；以及 剝離留在該晶圓上之該光阻層。 2.如申請專利範圍第1項之方法，其中該光阻層具有約 5〇〇(M500〇A的厚度。 3·如申請專利範圍第！項之方法，其中該#刻步驟藉由 逢式餘刻程序而被進行。 4. 如申請專利範圍第3項之方法，其中該渔式姓刻程序 被以約5000-15000A的目標厚度範圍進行。 5. 如:請專利範圍第旧之方法，其中該光阻層移除步 驟藉由一剝除程序進行，而無灰化程序。 6. -種用以製造能夠抑制粒子出現之半導體元件的方 法，該方法係包含下列步驟： 在一晶圓上沉積一層具有一預定厚度之層； 在該沉積層上塗覆一光阻層； 移除該經塗覆光阻層之—邊緣部份，以將該沉積 層之一 CMP無效區域暴露出來，其中該該cMp無效區 之該沉積 8. 申請專利範圍 域對應於一部份在一 CMp程序期間未被移除 層,· 、 將該CMP無效區域部分之該經暴露沉積層姓刻至 欲被CMP程序移除之該沉積層的厚度，· 將留在該晶圓上該之光阻層剝除；以及 化學與機械地拋光該沉積層。 如申請專利範圍第6項之方法，其中該光阻層約為 5000-15000A 厚。 如申請專利範圍第6項之方法，纟中該姓刻程序被一溼 式触刻程序進行。 9·如申明專利範圍第8項之方法，其中該溼式蝕刻 程序被以約5000-15000Α的目標厚度範圍進行。 裝 訂 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） 14