TWI311342B - Chemical/mechanical polishing method for sti - Google Patents

Description

1311342 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於供STI用之化學/機械拋光方法，更特 別地，係關於在製造半導體裝置的淺溝渠隔離期間內，用 以使晶圓平坦之用於STI之化學/機械拋光方法。 【先前技術】 隨著半導體裝置的積體、多層佈線之類的程度提高， 記憶裝置之儲存容量顯著提高。此由微製造技術之進展支 持。但有著如：晶片尺寸提高（儘管使用多層佈線之類）和 晶片製造成本提高（因爲微製造技術進展而增加產製步驟 數目）之類的問題。此情況下，引入化學/機械拋光技術 以拋光加工膜之類並受到關注。許多微製造技術（如：平 整化）曾藉施用化學/機械拋光技術而付諸實行。 例如，已經知道淺溝渠隔離法（STI)是一種微製造技 術。在STI技術中，加工膜（如：絕緣膜）平整有其重要 性。回應加工膜的凹處和凸處的最適硏磨適應性是不可或 缺的。 欲高度回應STI技術進展，本發明之目的是要提出一 種STI用之化學/機械拋光法，其可形成在欲拋光物件上 之凹陷（d i s h i n g)和刮痕最少的高度平整經拋光表面，即使 此物件表面上具凹處和凸處亦然。 【發明內容】 -4 - (2) 1311342 特定言之，用以拋光欲拋光物件（具不規則表面，具 有具凸處和凹處的底質’一個制止層形成於底質的凸處 上’埋藏的絕緣層形成以覆蓋底質的凹處和制止層）的方 法中’本發明之用於STI的化學/機械拋光法包含第一個 拋光步驟，其使用得以使拋光速率維持於500埃/分鐘或 以下的漿料（A)使得埋藏的絕緣層平整，及第二個拋光步 驟’其使用得以使拋光速率維持於600埃/分鐘或以上的 漿料（B)進一步拋光此埋藏的絕緣層，以使得在凸處上的 制止層外露。 [發明詳述及較佳具體例] 現將詳細說明本發明。 對於本發明中所用漿料（A)和漿料（B)無特別限制，只 要漿料中含有硏磨顆粒即可。作爲硏磨顆粒，可以無限制 地使用此技術已知的無機顆粒、有機顆粒、有機-無機複 合顆粒之類。 形成無機顆粒之無機材料的特定例子有，氧化矽、氧 化铈、氧化鋁 '氧化鈦、氧化鉻、二氧化錳、倍半氧化 錳、氧化鐵、氧化锆、碳化矽、碳化硼、鑽石和碳酸鋇。 藉這些材料形成的無機顆粒可單獨使用或二或多者倂用。 矽石例可以是藉發煙法（其中，氯化矽、氯化鋁、氯 化鈦之類與氧和氫於氣相反應）合成得到的發煙矽石、藉 溶膠法（其中，自金屬烷氧化物藉水解凝結反應製得矽石） 合成得到的矽石及藉無機膠態法（其中，矽石藉移除雜質 -5- (3) 1311342 而純化）合成得到的膠態砂石。 形成有機顆粒之有機材料的特定例有，熱塑性樹脂， 如’聚氯乙稀、聚苯乙烯、含苯乙烯的共聚物、聚縮酵、 飽和的聚醋' 聚醯胺、聚碳酸酯、聚烯烴（如：聚乙烯、 聚丙烯、聚一1— 丁烯和聚—4 —甲基一 1 一戊烯）、含烯烴 的共聚物、苯氧基樹脂和（甲基）丙烯酸系樹脂（如：聚異 丁嫌酸甲酯）' 具交聯結構的共聚物樹脂（藉苯乙烯、異丁 嫌酸甲酯之類與二乙烯基苯、二異丁烯酸乙二醇酯之類之 共聚反應得到）；和熱可固化的樹脂，如：酚樹酯、尿素 樹脂、蜜胺樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂和不飽和的聚酯樹 脂。 由這些材料形成的有機顆粒可製自各種方法，如：乳 液聚合法、懸浮聚合法、乳液分散法和硏磨法。由這些材 料形成的有機顆粒可單獨使用或二或多者倂用。 至於有機-無機複合顆粒、由無機顆粒和有機顆粒形 成的顆粒可以無任何特定類型和構形限制地使用，只要無 機顆粒和有機顆粒成一體，使得顆粒不會於拋光時容易分 離即可。可以使用有聚矽氧烷之類至少結合於聚合物顆粒 (於有聚合物顆粒（如：聚苯乙烯顆粒或聚（異丁烯酸甲酯）） 存在時，製自，如，烷氧基矽烷、烷氧化鋁、烷氧化鈦之 類之聚縮反應）表面上者《所得聚縮粒可以直接結合於聚 合物顆粒的官能基或經由矽烷偶合劑之類結合。 亦可使用有機-無機複合顆粒，其藉由使得氧化矽、 氧化鈽、氧化鋁之類的無機細粒黏附於有機顆粒（如：聚 -6- (4) 1311342 合物顆粒）表面上而製得。這樣的無機細粒可藉靜電留在 有機顆粒上或利用矽烷偶合劑之類，藉無機細粒中的官能 基（如：羥基）以化學力結合於有機顆粒上。 其Γ電位與藉靜電力結合的電荷相反之有機顆粒和無 機顆粒形成的顆粒亦可作爲有機-無機複合顆粒。 許多有機顆粒在整個.pH範圍或大部分pH範圍（除低 pH範圍以外）的Γ電位是負電位。自具羧基、磺酸基之類 的聚合物製得有機顆粒’可得到具負t電位的有機顆粒。 此外，藉由製造具胺基之類的有機顆粒，在特定pH範圍 內能夠得到具正Γ電位的有機顆粒。 另一方面’無機顆粒的Γ電位與pH關係密切，於某 些pH爲0(等電點）。（電位的電荷於等電點附近改變。 因此’如果特定有機顆粒和無機顆粒於^電位電荷改 變的PH範圍內混合，這些有機顆粒和無機顆粒可藉靜電 力倂成整體複合物。即使於混合時，有機顆粒和無機顆粒 具有相同（正或負）Γ電位’這些顆粒可藉由改變pH以扭 轉Γ電位而成爲一體。 此外’也可以使用藉靜電力使無機顆粒和有機顆粒成 一體而製得之具聚矽氧烷之類結合於此無機-有機複合顆 粒表面上的顆粒，其中。此顆粒可得自··於藉靜電力成一 體的複合顆粒存在時，使烷氧基矽烷 '烷氧化鋁' 烷氧化 鈦之類聚縮合。 無機顆粒、有機顆粒和有機-無機複合顆粒可單獨使 用或二或多種倂用作爲硏磨粒。 -7 - (5) 1311342 較佳情況中，前述漿料（A)或漿料（B)中含有的硏磨粒 是選自氧化铈和氧化矽的無機顆粒類型中之至少一者。 前述漿料（A)或漿料（B)中含有的硏磨粒之平均粒徑以 5 — 1,〇〇〇奈米爲佳’ 5— 700奈米較佳，10-500奈米更 佳。如果平均粒徑低於5奈米，硏磨速率會不足。如果平 均粒徑超過1，0 0 0奈米’不僅難以控制凹陷和磨耗，硏磨 粒也會因沉澱而分離，此會損及漿料的安定性。平均粒徑 在前述範圍內的硏磨粒可具有高拋光速率、足以控制的凹 陷和磨耗’並製造安定漿料且顆粒不會沉澱和分離。 可以使用雷射分散液繞射型測量儀器或穿透式電子顯 微鏡測定前述硏磨粒的平均粒徑。 希望硏磨粒不含金屬（如：鐵、鎳、鋅和鈉）和這些金 屬的離子且這些金屬雜質含量以低於l〇ppm爲佳。較佳 情況中’追些金屬雜質含量是 5ppm或以下，3ppm或以 下更佳’ 1 PPm或以下特别佳。雜質含量較低的此硏磨粒 不會在拋光法之後於經拋光表面上留下渣質且產率降低的 可能性降低。 漿料（A)或漿料（B)中的硏磨粒量以0.02 — 20重量％爲 佳’ 0.0 5 — 1 0重量％較佳，〇 · 1 _ 5重量％更佳。 硏磨粒是氧化鈽時，漿料（A)或漿料（B)中的氧化鈽含 量以0.02— 5重量％爲佳，〇〇5 一 4重量％較佳，0.1- 3重 量％更佳。硏磨粒是氧化矽時，漿料（A)或漿料（B)中的氧 化矽含量以〇‘5- 20重量％爲佳，丨一 15重量。/。較佳’ 2 — 1 2重量％更佳。如果硏磨粒含量超出此範圍，漿料安定性 (6) !311342 可能會受損。漿料（A)中的硏磨粒類型和含量可以與漿料 (B)中者相同或不同。 號料（A)和漿料（B)具不同拋光速率。二或多種類型的 物件（如：厚度不同的膜）拋光時，例如，可在漿料（幻或 (B)中添加添加劑（如：水溶性聚合物、界面活性劑、酸、 鹼、氧化劑和多價金屬離子），藉調整抛光速率差異而調 整拋光速率’提高分散安定性及改善拋光效能。 水溶性聚合物的例子包括，但不限於：（1)聚羧酸， 如··聚（甲基）丙烯酸、含聚（甲基）丙烯酸的共聚物，和銨 鹽、烷基銨鹽（其中烷基以具1或2個碳原子爲佳）或這些 聚合物或共聚物的鉀鹽；（2)聚苯乙烯磺酸、聚異戊二烯 磺酸及它們的銨鹽或鉀鹽；（3)含乙烯基單體（如：丙烯 酸、異丁烯酸、苯乙烯磺酸（或其鹽）、萘磺酸（或其鹽）或 異戊二烯磺酸（或其鹽））與含（甲基）丙烯醯胺的親水性單體 之共聚物；（4)含乙烯基單體（如：丙烯酸、異丁烯酸、苯 乙烯磺酸（或其鹽）' 萘磺酸（或其鹽）或異戊二烯磺酸（或其 鹽））與疏水性單體之共聚物；（5)藉谷胺酸之縮合聚合反應 而得的聚谷胺酸；及（6)含氮聚合物，如：聚乙烯基吡咯 啉酮、聚丙烯醯胺和聚伸乙亞胺。這些聚合物可單獨使用 或二或多者倂用。 使用前述水溶性聚合物時，藉水溶性聚合物之凝膠滲 透層析法（溶劑：水，下文中稱爲"含水G P C ”）測得之聚乙 二醇簡化的重均分子量以1，000 - 1 00,000爲佳，2,000 — 5 0: 0 0 0 更佳。 (7) 1311342 水溶性聚合物加至漿料（A)或漿料（B)中時，相對於各 漿料總量’其量以0.0 0 1 — 1 0重量％爲佳，〇 · 〇 〇 5 _ 5重量 %較佳’ 0.01 — 3重量％最佳。漿料（A)和漿料（B)中所用水 溶性聚合物類型和含量可相同或不同，但含量通常不同以 得到不同拋光速率。 至於前述界面活性劑，可以使用陽離子性、陰離子性 和非離子性界面活性劑中之任何一者。其中，作爲陽離子 界面活性劑者可爲脂族胺鹽、脂族銨鹽之類。陰離子界面 活性劑的例子可爲脂肪酸皂、羧酸鹽（如：烷基醚续酸 鹽）、磺酸鹽（如：烷基苯磺酸鹽，包括十二基苯擴酸鹽、 院基萘擴酸鹽和α -燒烴擴酸鹽）、硫酸鹽（如：高碳醇硫 酸鹽’包括月桂基醇硫酸鹽 '院基醒硫酸鹽和聚氧伸乙基 烷基苯基醚硫酸鹽）和磷酸鹽（如：烷基磷酸鹽）。非離子 界面活性劑的例子可以是醚型界面活性劑（如：聚氧伸乙 基烷基醚）、醚-酯型界面活性劑（如：甘油酯的聚氧伸乙 基醚）和酯型界面活性劑（如：甘油酯和山梨糖酐酯）。這 些界面活性劑可單獨使用或二或多者倂用。 界面活性劑加至漿料（Α)或漿料（Β)中時，相對於各数 料總量’其量以〇·〇〇1 - 2重量％爲佳，〇.〇〇5 — 1重量％較 佳，0.02 — 5重量。/。最佳。漿料（Α)和漿料（Β)中所用界面活 性劑類型和含量可相同或不同，但含量通常不同以得到不 同拋光速率。 本發明之漿料（Α)或漿料（Β)中所用的水溶性聚合物或 界面活性劑中’以有機酸鹽（如：聚（甲基）丙稀酸、含（甲 (8) 1311342 基）丙烯酸的共聚物、聚苯乙烯磺酸或聚異戊二烯磺酸的 鉀鹽或銨鹽）爲佳。特別佳的水溶性聚合物或界面活性劑 是聚丙烯酸的鉀或銨鹽和十二基苯磺酸的鉀或銨鹽。 此漿料（A)和漿料（B)可含有相同類型或不同類型前述 有機酸鹽。 本發明中，漿料（A)和漿料（B)中所用的有機酸鹽類型 和含量是控制這些漿料達到的拋光速率分別是5 0 0埃/分 鐘或以下和600埃/分鐘或以上的重要因素。例如，相同 有機酸鹽用於漿料（A)和發料（B)時，以在漿料（a)中的鹽 含量高於漿料（B)中者爲佳。 特定言之，用於漿料（A)和漿料（B)的有機鹽是聚丙烯 酸的辨鹽時’獎料（A)中的有機酸鹽含量以】〇重量％或以 上爲佳，1_〇 - 3_0重量°/〇較佳，發料（b)中的有機酸鹽含量 以低於1 _ 0重量％爲佳，0 · 0 1 — 〇 · 9重量％較佳。 用於漿料（A)和漿料（B)的有機鹽是聚丙烯酸的銨鹽 時，漿料（A)中的有機酸鹽含量以1.3重量％或以上爲佳， 1 . 3 - 3 · 0重量％較佳’漿料（B )中的有機酸鹽含量以低於 1.3重量％爲佳’ 〇·〇ι _ 1·25重量％較佳。 用於發料（Α)和漿料（Β)的有機鹽是十二基苯磺酸的銨 鹽時’漿料（Α)中的有機酸鹽含量以〇.〇3重量％或以上爲 佳’ 0.03-0.3重量％較佳’漿料（β)中的有機酸鹽含量以 低於0.03重量。/。爲佳’ 0_001重量％或以上但低於ο.”重 量°/〇較佳。 本發明中’不同類型的有機酸鹽用於漿料（Α)和漿料 (9) 1311342 (B ) ’根據之後描述的方法定出較佳添加量，使得這吳数 料達到的拋光速率分別是5 00埃/分鐘或以下和600决/ 分鐘或以上。 有機酸或無機酸可以無特定限制地作爲添加物。搶入 此酸，漿料可被穩定及改善選擇性。 有機酸的例子可爲，對-甲苯磺酸 '十二基苯磺酸、 異戊間二烯磺酸、葡萄糖酸、乳酸 '檸檬酸、酒石酸、鑛 果酸、羥基乙酸、丙二酸、甲酸、草酸'丁二酸、反〜丁 烯二酸、順一丁烯二酸和酞酸。 無機酸的例子可爲，硝酸、硫酸和磷酸。 這些有機酸和無機酸可分別單獨使用或二或多者倂 用。有機酸和無機酸亦可倂用。 酸加至漿料（A)或漿料（B)中時，其量以2重量％或以 下爲佳’ 1重量％或以下更佳。酸含量於此範圍內時，可 製得分散性極佳的硏磨粒和安定性足夠的漿料。 此外’根據此組成物，可於漿料（A)或漿料（B)中添加 鹼以調整漿料的pH ’藉此改善硏磨粒分散性、拋光速率 和選擇性。可以無特定限制地使用有機鹼或無機鹼。 有機鹼的例子可爲，含氮的有機化合物，如：乙二 胺' 乙醇胺和四甲基氫氧化銨。 無機鹼的例子可爲，氨、氫氧化鉀 '氫氧化鈉、氫氧 化铷和氫氧化鉋。這些有機鹼和無機鹼可分別單獨使用或 二或多者倂用。有機鹼和無機鹼亦可倂用。 鹼加至漿料（A)或漿料（B)中時，其量以]重量。/。或以 (10) 1311342 下爲佳。 考慮因素（如：欲拋光物件的電化學特性、硏磨粒的 分散性和安定性及拋光速率），可適當地選擇漿料的Ρ Η ’ 使得硏磨粒安定。使用氧化矽作爲硏磨粒時’較佳Ρ Η是 9— 12，10-1】更佳。使用氧化鈽時，較佳pH範圍是3 — 12，5— 10更佳。漿料pH於此範圍內可改善經抛光表 面的平坦性。 氧化劑的例子可爲過氧化氫 '過硫酸鹽和雜多元酸。 雖然可添加這些氧化劑，但以不在漿料（A)和漿料（B)中添 加氧化劑爲佳。多價金屬離子的例子可爲，鋁離子、鈦離 子和鈽離子。雖然可添加這些多價金屬離子，但以不在漿 料（A)和漿料（B)中添加多價金屬離子爲佳。 漿料的介質可以是，水' 水和醇（如：乙醇）之混合物 及水和其他組份之混合物。其中，僅使用水爲特別佳者。 本發明中’以下列方式定出漿料（A)或（B)的拋光速 率。使用配備拋光墊（”IC 1 000(P)"，R〇del lnc·，製造）的拋 光設備（"EP0112"’ Ebara Corp.製造），於下列條件下，拋 光無圖案的均勻 PETEOS(Plasma Enhanced-TEOS)膜（述 於下文中），而測得拋光速率。 (拋光條件） 載體載重：500克/平方公分 載體轉速：l〇7rpm 拋光桌轉速：lOOrprn 漿料進料量：2 00毫升/分鐘 -13- (11) 1311342 拋光時間：1分鐘 以前述方式製造的各漿料（A)和（B )用於本發明之拋光 法的第一和第二個拋光步驟。 本發明之用於STI的化學/機械抛光法以用於拋光具 不規則表面的物件爲佳，此物件包含具有具凸處和凹處的 底質，一個制止層形成於底質的凸處上，埋藏的絕緣層形 成以覆蓋底質的凹處和制止層。 對於底質形狀和尺寸、前述凸處和凹處的形狀和尺 寸、深度之類沒有特定限制。矽之類可作爲形成底質的材 料。 對於前述制止層厚度之類沒有特定限制。前述制止層 全數或一部分可形成於底質的凸處上。對於前述埋藏的絕 緣層厚度之類也沒有特定限制。 形成前述制止層或埋藏的絕緣層之材料可以是，氮化 矽、氧化矽（Si〇2)、硼磷矽酸鹽玻璃（BPSG)膜（少量硼和 磷加至氧化矽中而製得）、被稱爲FSG(摻氟的矽酸鹽玻璃） 的絕緣膜（氧化矽與氟摻合而形成）、介電常數低之含氧化 矽的絕緣膜之類。 氧化矽類型可以是，經熱氧化的膜、PETEOS膜、 HDP膜（高密度電漿強化TEOS膜）' 藉熱CVD法得到的氧 化矽膜之類。 此經熱氧化的膜可製自：使受熱之高溫的矽暴於具氧 化力的環境中，以引發矽與氧或水之化學反應。 此PETEOS膜可以四乙基原矽酸鹽（TEOS)作爲原料， (12) 1311342 於使用電漿的加速條件下，製自化學蒸汽相生長法。 此HDP膜可以四乙基原矽酸鹽（丁£〇8)作爲原料，於 使用高密度電發的加速條件下，製自化學蒸汽相生長法。 藉熱CVD法得到的氧化矽膜可製自常壓CVr)法（AP —CVD法）或低壓CVD法（LP — CVD法）。 硼磷矽酸鹽玻璃（BPSG)膜可製自常壓CVD法（AP — CVD法）或低壓CVD法（LP- CVD法）。 被稱爲FSG的絕緣膜可於加速條件下，使用高密度 電漿，製自化學蒸汽相生長法。 介電常數低之含氧化矽的絕緣膜可製自：藉滾筒塗覆 法之類’將原料施用於底質上，之後於具氧化力的環境中 加熱。這樣的絕緣膜可以是以三乙氧基矽烷爲原料製得的 HSQ(氫矽倍半氧烷）膜、MSQ(甲基矽倍半氧烷）膜（除了四 乙氧基矽烷以外，甲基三甲氧基矽烷作爲一部分原料）之 類。 此外，可以是以有機聚合物（如：聚伸芳基聚合物、 聚伸芳基醚聚合物、聚醯亞胺聚合物或苯並環丁烯聚合物） 爲原料製得之介電常數低的絕緣膜。 形成制止層的材料通常與形成埋藏的絕緣層的材料不 同，但也可以相同。 欲拋光的物件例可以是具附圖1所示截面構造的欲拋 光物件1 (下文稱爲”物件Γ’）。物件1包含矽之類形成的 底質11，且具有凸處和凹處，氮化矽之類製造的制止層 1 2形成於底質1 ]的凸處上，形成埋藏的絕緣層]3以覆 -15 - (13) 1311342 蓋底質的凹處和制止層1 2。本發明的欲拋光物件具凸處 和凹處位於表面上。附圖1中所示物件1中’—個制止層 ’ 形成於底質的凸處上，形成以覆蓋底質的凹處和制止層 * 1 3。對於凸處和凹處的形狀、位置和數目沒有特定限制。 彼此緊鄰的凸處和凹處尺寸可以不同。附圖1中’上側是 欲拋光表面。其他附圖中亦然。 本發明之拋光法中，漿料（A)和漿料（B)分別用於拋光 物件1的第一和第二個步驟。 φ 拋光物件1時，使用漿料（A)，於以相同材料製得之 無圖案的膜之拋光速率相同的條件下，埋藏的絕緣層13 先於第一個拋光步驟中被整平，此拋光速率以500埃/分 鐘或以下爲佳，100— 450埃/分鐘較佳，200— 400埃/ 分鐘更佳（請參考附圖2)。第一個拋光步驟期間內，拋光 速率可於前述範圍內改變。如果拋光速率超過500埃/分 鐘，經拋光表面的平坦性不足。 第一個拋光步驟中，物件拋光至形成於底質凸處上的 · 制止層1 2未外露的程度。如果物件拋光至制止層1 2外 露，經拋光表面的平坦性會不足。雖然對於拋光之後在制 止層12上的殘留絕緣層13厚度沒有特定限制，此厚度以 100 — 1,000埃爲佳，200-600埃較佳。 之後，第二個拋光步驟中，使用漿料（B)，於以相同 材料製得之無圖案的膜之拋光速率相同的條件下，經平坦 化之殘留埋藏的絕緣層]3被拋光’並維持平坦性直到形 成於底質凹處上的制止層1 2外露爲止，此拋光速率以 -16 - (14) 1311342 600埃/分鐘或以上爲佳，650 — 10,000埃/分鐘較佳， 700— 7，000埃/分鐘更佳（請參考附圖3)。可於製造物件 1的階段中’於制止層1 2的最外表面上形成中性氧化 膜。此處’中性氧化膜經拋光時，中止第二個拋光步驟。 第二個拋光步驟期間內，拋光速率可於前述範圍內改變。 如果拋光速率低於600埃/分鐘，一部分埋層的絕緣層 13會留在制止層12的最外表面上。 本發明之用於STI的化學/機械硏磨法中所用拋光設 備包括，如："EPO — 112” 和"EPO — 222"(Ebara Corp.，製 造）、’’LGP-510”和"LGP— 5 52 ”（Lapmaster SFT Corp.製 造），"Mirra "(Applied Materials, Inc.，製造）、"Teres "(Ram Research Co·,製造）和"AVANTI 472 "(Speed Fam — IPEC Co.,Ltd.製造）。這些拋光設備基本上以附圖4所示方式拋 光欲拋光物件。特定言之，拋光墊3固定於軸可旋轉的拋 光桌4，物件1附於加壓頭2的一端。此加壓頭2藉本身 旋轉和移動而使得物件1在拋光墊3上滑動，同時將物件 1壓在拋光墊3上。部件1藉自上方（如：漿料輸送區5) 滴在抛光墊3表面上的漿料拋光。 可以使用此技術中已知的拋光墊’如： ” I C 1 0 0 0 / S U B 4 0 0 ”、" IC 1 0 1 0 "、" S U B A "系列和"P 〇 1 y t e x ” 系 列（皆由Rodel Nitta Co.製造）。製自相同或不同材料的墊 可用於本發明的第一個抛光步驟和第二個拋光步驟。第一 個拋光步驟和第二個拋光步驟可於配置於拋光設備上之相 同拋光桌或不同拋光桌上進行。第一個拋光步驟和第二個 -17- (15) 1311342 拋光步驟可於相同拋光桌上進行時’漿料輸送區供應漿料 (A)和（B)。另一方面，使用不同拋光桌時，第一和第二個 拋光步驟（不同組成的漿料滿足使用不同拋光速率要求）可 於獨立拋光桌上進行。藉此可有效地實施拋光程序。使用 不同拋光桌的拋光操作亦提供相同效果。 使用不同拋光桌之操作不限於第一個拋光步驟和第二 個拋光步驟使用不同拋光桌的情況。也可以使用第一個拋 光步驟使用不同拋光桌的操作。此二種操作具相同效果。 前述兩個拋光步驟之後可爲淸洗步驟。 【實施方式】 實例 下文中’以實例更詳細地描述本發明。實例和比較例 中’除非特別聲明，”份”是指”重量份” ％是指"重量份 *，〇 製得漿料（A)，其中含有〇5%平均粒徑〇14微米的氧 化铈顆粒作爲硏磨粒和1 . 4 %聚丙烯酸銨（附表中以"p a A -NH4 ”表示’含水GP C測得之聚乙二醇簡化的重均分子量 是8,000)。此發料作爲漿料（A1)用於第—個拋光步驟（下 文中稱爲"第一個步驟”）。另—方面，製得漿料（B)，其中 含有6 %平均粒徑〇 . 1 8微米的氧化矽顆粒和〇 〇 5 %前述聚 丙烯酸銨。此漿料作爲漿料（B用於第二個拋光步驟（下 文中稱爲’’第二個步驟"）。 測疋於下列抛光條件]下，使用拋光裝置 -18 - (16) 1311342 ("EPOll〗，，，Ebara Corp.製造）拋光PETEOS製的均勻膜 (無凸處和凹處）時，漿料（A)和漿料（B)到達的拋光速率。 其結果示於附表I。 (拋光條件1) 拋光墊：IC 1 000(P)，Rodel Inc.製造。

載體載重：500克/平方公分 載體轉速：l〇7rpm 拋光桌轉速：]00rpm 漿料進料量：200毫升/分鐘 拋光時間：1分鐘

拋光晶圓（"SKW — 3"，SKW Associates，Inc.製造，請 參考附圖5)，其包含具溝槽（各者寬1〇〇微米，深約0.5 微米，間距2 0 0微米）的矽底質1 1、1 〇 - 1 5奈米厚的氧化 矽膜形成於矽底質1 1上、1 5 0 - 2 00奈米厚的制止層（氮 化矽膜）12形成於氧化矽膜14上，PETEOS形成之約0.8 微米厚之埋藏的絕緣膜13形成於制止層12上，此絕緣膜 塡補矽底質11上的溝槽（溝槽形成於埋藏的絕緣膜13表 面上並使得表面不規則）。特定言之，於下列拋光條件 2 ’實施使用漿料（A 1)的第一個步驟，其實施時間列於附 表2’直到埋藏的絕緣膜13拋光至表面平坦且其上無凸 處和凹處爲止。之後’於第一個步驟中所用之相通同的拋 光桌上，於下列拋光條件2 ’實施使用漿料）的第二個 步驟’其實施時間列於附表2，直到埋藏的絕緣膜1 3拋 -19- (17) 1311342 光至制止層1 2外露爲止。既然第一和第二個步驟使用相 同拋光桌，附表2中的抛光桌以T1代表。 — (抛光條件2) 拋光墊：IC1010，Rodel Inc.製造。 載體載重：490克/平方公分 載體轉速：l〇5rpm 拋光桌轉速_· 1 OOrpm φ 漿料進料量：200毫升/分鐘 拋光時間：2分鐘 拋光之後，使用厚度測定裝置”UV 1 280"(KLA -Tencor Corp.製造）測定氮化矽膜的厚度磨耗。發現厚度磨 耗是8 5埃。 觀察矽底質溝槽中之埋藏的絕緣膜的PETEOS區，經 拋光晶圓的溝槽區破裂。以電子顯微鏡觀察截面及測定裝 製置（距氮化矽膜水平表面的凹陷深度），發現凹陷630 · 埃。 使用晶圓缺陷觀測設備"KLA2 3 5 1 ”（KLA — Tencor Corp.製造）測定PETEOS區之經拋光表面上的缺陷。觀察 隨機選定的1 〇 〇個或以上的缺陷’以定出刮痕比，並基於 此比値計算刮痕數。結果發現有25〇個刮痕。 其結果示於附表2。 實例2 — 4 -20- (18) 1311342 以與貫例1相同方式’測定聚丙烯酸銨含量分別如附 表2中所不的漿料（A2)-(A4)和漿料（Β2)— (Μ)之拋光速 率。其結果示於附表1。晶圓以與實例1相同方式拋光， 拋光時間示於附表2，以評估漿料前述效能。其結果示於 附表2。 實例5 - 8 以與實例1相同方式，製得漿料（A 5 ) _ (A 8)和漿料 (B 5) ~ (B 8) ’但漿料（A)所用的相同硏磨粒（氧化鈽顆粒）加 至獎料（B)中’組份量之改變示於附表3。以與實例1相 同方式測定拋光速率。其結果示於附表1。晶圓以與實例 1相同方式抛光’拋光時間示於附表3，以評估漿料前述 效能。其結果示於附表3。 實例9 — 1 4 以與實例1相同方式製造漿料（A9)-(A14)和漿料（B9) 一（B 1 4 )’但加至漿料（A)和漿料（B )中的硏磨粒和添加物 之類型和量改爲附表4和附表5中所示者，使用具有二或 多個抛光桌的抛光設備（"Mirra"，Applied Materials，Inc. 製造）。以與實例1相同方式測定這些漿料的拋光速率。 其結果示於附表1。晶圓以與實例1相同方式拋光達附表 4和5中所示時間，以評估漿料的前述效能。其結果示於 附表4和5。實例9中’使用與第一個步驟和第二個步驟 不同的拋光桌實例】〇- ]4中，使用兩個不同的拋光 -21 - (19) (19)1311342 桌，以兩個階段實施第一個步驟，使用另一拋光桌實施第 二個步驟。使用不同拋光桌，所以附表3中的拋光桌以 T1 ' T2和T3表示。下列實例中以使用相同標示。附表 中，”DBS— NH4”代表十二基苯磺酸銨’ "pAA—K”代表重 均分子量6,000且中和度80%的聚丙烯酸鉀。 比較例1 晶圓以與實例1相同方式拋光達附表6中所示時間， 但於拋光PETEOS製的均勻膜時，僅使用拋光速率1，800 埃/分鐘的漿料（A15)。其結果示於附表6。 比較例2 — 4 以與實例1 〇相同方式測定漿料（A 1 6 ) — ( A 1 8 )和漿料 (B16) — (B18)的拋光速率，但加至鑛料（A)和漿料（B)中的 硏磨粒和添加物之類型和量改爲附表6中所示者，使用具 有多個拋光桌的拋光設備。晶圓以與實例1相同方式拋光 達附表6中所示時間，以評估漿料的前述效能。其結果示 於附表6。 -22- (20) 1311342 附表1 拋光速率（埃/分鐘） 漿料（A) 漿料（B) 實例1 A 1 485 B 1 820 實例2 A2 325 B2 820 實例3 A3 225 B3 820 實例4 A4 1 85 B4 820 實例5 A5 3 00 B5 880 實例6 A6 3 00 B6 1220 實例7 A7 3 00 B7 1520 實例8 A8 3 00 B8 1 900 實例9 A9 300 B9 750 實例1 〇 A 1 0 300 BIO 750 實例1 1 All 45 0 B 1 1 1520 實例12 A 1 2 320 B 1 2 1520 實例1 3 A 1 3 32 1 B 1 3 1850 實例14 A 1 4 340 B 1 4 630 比較例1 A 1 5 18 00 B 1 5 一 比較例2 A 1 6 3 2 5 0 B 1 6 485 比較例3 A 1 7 5 10 B 1 7 630 比較例4 A 1 8 480 B 1 8 5 50 (21)1311342 附表2 實例1 實例2 實例3 實例4 第 漿 氧化 0.5 漿 氧化 0.5 漿 氧化 0.5 漿 氧化 0.5 ~- 料 铈 料 鈽 料 鈽 料 鈽 個 A1 PAA 1.4 A2 PAA 1.6 A3 PAA 1.8 A4 PAA 2.0 步 -nh4 -NH4 -nh4 -NH, 驟 拋光桌 T1 拋光桌 T1 拋光桌 T1 拋光桌 T1 拋光時間 65 拋光時間 80 拋光時間 120 拋光時間 180 :秒） (秒） :秒） :秒） 第 漿 氧化 6.0 漿 氧化 6.0 漿 氧化 6.0 漿 氧化 6.0 二 料 矽 料 矽 料 矽 料 矽 個 B1 PAA 0.05 B2 PAA 0.05 B3 PAA 0.05 B4 PAA 0.05 步 -nh4 -NH4 -NH4 -nh4 驟 拋光桌 T1 拋光桌 T1 拋光桌 T1 拋光桌 T1 拋光時間 30 拋光時間 30 拋光時間 30 拋光時間 30 (秒） (秒） (秒） (秒） 評 Si3N4磨耗 85 Si3N4磨耗 60 Si3N4磨耗 70 Si3N4磨耗 120 估 (埃） (埃） (埃） (埃） 凹陷(埃） 630 凹陷(埃） 510 凹陷(埃） 390 凹陷(埃） 230 刮痕數 250 刮痕數 280 刮痕數 190 舌嗾數 280 (22)1311342 附表3 實例5 實例6 實例7 實例8 第 漿 氧化 0.5 漿 氧化 0.5 漿 氧化 0.5 漿 氧化 0.5 —- 料 鈽 料 鈽 料 鈽 料 铈 個 A5 PAA 1.5 A6 PAA 1.5 A7 PAA 1.5 A8 PAA 1.5 步 -NH4 一 nh4 —nh4 -NH4 EH5t W 拋光桌 T1 拋光桌 T1 拋光桌 T1 拋光桌 T1 拋光時間 120 拋光時間 120 拋光時間 120 拋光時間 120 (秒） 1 :秒） :秒） ( :秒） 第 漿 氧化 0.5 漿 氧化 0.5 漿 氧化 0.5 漿 氧化 0.5 二 料 矽 料 姉 料 铈 料 鈽 個 B5 PAA 1.2 B6 PAA 1.1 B7 PAA 1.0 B8 PAA 0.9 步 -NH4 —nh4 —nh4 -NH4 驟 拋光桌 T1 拋光桌 T1 拋光桌 T1 拋光桌 T1 拋光時間 35 拋光時間 25 拋光時間 20 拋光時間 16 (秒） (秒） (秒） (秒） 評 Si3N4磨耗 45 Si3N4磨耗 60 Si3N4磨耗 54 Si3N4磨耗 75 估 (埃） (埃） (埃） (埃） 凹陷(埃） 120 凹陷(埃） 160 凹陷(埃） 150 凹陷(埃） 250 刮痕數 210 舌！J痕數 220 刮痕數 ]〇5 刮痕數 110

-25- (23) 1311342 附表4 實例9 實例10 實例11 第 漿 氧化鈽 0.5 漿 氧化铈 0.5 漿 氧化鋪 0.5 — 料 PAA — 1.5 料 PAA — 1.5 料 DBS- 0.05 個 A9 NH4 A10 NH4 All NH4 步 拋光桌 T1 拋光桌 T1+T2 拋光桌 T1+T2 驟 拋光時間(秒） 120 拋光時間(秒） 60+60 拋光時間(秒） 40+40 第 漿 氧化鈽 0.5 漿 氧化鈽 0.5 漿 氧化鈽 0.5 二 料 PAA- 1.2 料 PAA- 1.2 料 PAA- 0.02 個 B9 NH4 B10 nh4 B11 nh4 步 拋光桌 T2 拋光桌 T3 拋光桌 T3 驟 拋光時間(秒） 30 拋光時間(秒） 30 拋光時間(秒） 20 評 Si3N4磨耗(埃） 250 Si3N4磨耗 210 Si3N4磨耗 95 估 (埃） (埃） 凹陷(埃） 165 凹陷(埃） 185 凹陷(埃） 89 刮痕數 110 刮痕數 190 刮痕數 390 (24)1311342 附表5 實例12 實例13 實例14 第 漿 氧化鈽 0.5 漿 氧化鈽 0.5 漿 氧化砂 6.0 一 料 DBS- 0.1 料 PAA- 1.2 料 DBS- 0.05 個 A12 nh4 Α13 K A14 NH4 步 拋光桌 T1+T2 拋光桌 T1+T2 拋光桌 T1+T2 驟 拋光時間(秒） 50+50 拋光時間(秒） 60+60 拋光時間(秒） 60+60 第 漿 氧化鈽 0.5 漿 氧化鈽 0.5 漿 氧化砂 6.0 二 料 DBS- 0.02 料 PAA- 0.02 料 DBS- 0.01 個 B12 NHU Β13 K B14 nh4 步 拋光桌 T3 拋光桌 T3 拋光桌 T3 驟 拋光時間(秒） 20 拋光時間(秒） 20 拋光時間(秒） 20 評 Si3N4磨耗(埃） 90 Si3N4磨耗 160 Si3N4磨耗 210 估 (埃） (埃） 凹陷(埃） 83 凹陷(埃） 350 凹陷(埃） 620 刮痕數 420 刮痕數 210 刮痕數 320 (25)1311342 附表6 :匕較例1 比較例2 比實例3 比較例4 漿 氧化 0.5 漿 氧化 0.5 漿 氧 6.0 漿 氧化 0.5 料 铈 料 铈 料 化 料 鈽 第 A15 A1 A17 矽 A18 — PAA 1.0 6 PAA 0.6 DBS 0.03 PAA- 1.4 個 - - 麵 NH4 步 NHU NH4 NH4 驟 拋光桌 T1 拋光桌 T1+T2 拋光桌 T1+T2 拋光桌 T1+T2 拋光時間 60 拋光時間 60+60 拋光時間 60+60 拋光時間 60+60 (秒） 沙） (秒） 眇） 漿 - - 漿 氧化 0.5 漿 氧 6.0 漿 氧化 0.6 料 料 铈 料 化 料 鈽 第 B15 Β16 B17 矽 B18 二 - - PAA 1.4 DBS 0.01 PAA- 1.35 個 - - NH4 步 NH4 NH4 驟 拋光桌 拋光桌 T3 拋光桌 T3 拋光桌 T3 拋光時間 - 拋光時間 20 拋光時間 20 拋光時間 60 (秒） (秒） (秒） (秒） Si3N4磨耗 720 Si3N4磨耗 300 Si3N4磨耗 320 Si3N4磨耗 -210 評 (埃） (埃） (埃） (埃） 估 凹陷(埃） 3400 凹陷(埃） 1200 凹陷(埃） 2860 凹陷(埃） 420 舌帳數 350 刮痕數 2150 刮痕數 1520 刮痕數 420

-28 - (26) (26)1311342 附表6中的比較例1是僅實施第一個步驟的實施例。可看 出氮化矽膜的厚度磨耗大（720埃）且凹陷大（34〇〇埃）。比 較例2是在第二個步驟中使用拋光速率低於600埃/分鐘 的漿料（B 16)之實施例。凹陷大（ 1 2 0 0埃），使得產物的平 坦性欠佳。此外，刮痕數非常多（2 1 5 0個刮痕）。比較例3 是在第一個步驟中使用拋光速率高於500埃/分鐘的漿料 (A 1 7)之實施例。氮化矽膜的厚度磨損和凹陷較比較例2 更差，使得產物的平坦性欠佳。此外，刮痕數多（1 5 2 0個 刮痕）。比較例4是在第二個步驟中使用拋光速率低於 600埃/分鐘的漿料（B18)之實施例。PETE OS部分留在氮 化矽膜上，如附表6中所示，Si3N4磨耗是—210埃。 另一方面，實例1- 14中的拋光的產物具極佳平坦 性，凹陷是1⑽〇埃或以下，氮化矽膜的厚度磨耗小。刮 痕數不超過500(實例7— 9中爲105 — 110)，此無問題發 生。 根據本發明之用於STI的化學/機械拋光法，在拋光 表面上的凸處和凹處時，淺溝渠隔離區域可以高抛光速率 被有效率地平整化。此外，埋藏的隔離部分（其中，絕緣 材料埋於底質上的凹處中）凹陷非常小，經拋光表面的刮 痕數也非常少。因此’提供STI技巧之類中之非常有用的 化學/機械抛光法。 漿料（A)和漿料（B)含有含氧化鈽或氧化矽或二者的硏 磨粒時，可以適當地選擇氧化鈽和氧化矽的量及添加物的 類型和量，以製造具所欲拋光速率的漿料。使用這樣的漿 -29- (28) 1311342 表面。 物件於配備於拋光設備上的拋光桌抛光且第一和第二 個拋光步驟分別於相同或不同拋光桌上進行時，此化學/ 機械拋光法具極佳操作性。 【圖式簡單說明】 附圖1是截面圖，所示者爲欲於本發明中拋光的物 件。 附圖2是截面圖，所示者是欲拋光物件，其中埋藏的 絕緣層是物件上層’其於本發明的第一個拋光步驟中拋 光。 附圖3是物件截面圖，其中，本發明的第二個拋光步 驟使制止層外露。 附圖4所示者爲拋光方式。 附圖5是欲於實例中拋光之物件（晶圓）的截面圖。 附圖6是實例中之物件的截面圖，其中，本發明的第 二個拋光步驟使制止層外露。 主要元件對照表 1311342 (29) 11 底質 12 制止層 13 埋藏的絕緣層 14 氧化矽膜

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Claims (1)

1311342 _ }你$月I Ζ·θ修正本 拾、申請專利範圍 第931Π089號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國98年3月12日修正 1. 一種用於STI之化學/機械拋光法，其用以拋光欲 拋光物件，該物件具不規則表面，具有具凸處和凹處的底 質，形成於底質的凸處上之制止層，形成埋藏的絕緣層以 覆蓋底質的凹處和制止層，該方法包括： 第一個拋光步驟’其使用可以使拋光速率維持於500 埃/分鐘或以下的漿料（Α)使得埋藏的絕緣層平整，和 第二個拋光步驟，其使用可以使拋光速率維持於600 埃/分鐘或以上的漿料（Β)進一步拋光此埋藏的絕緣層， 以使得在凸處上的制止層外露，其中漿料（Α)和漿料（Β)含 有相同或不同有機酸鹽，和其中當漿料（Α)和漿料（Β)二者 使用相同的有機酸鹽時，漿料（Α)中的有機酸鹽含量比漿 料（Β)中的有機酸鹽含量來得高。 2. 如申請專利範圍第1項之用於STI之化學/機械拋 光法，其中漿料（Α)和漿料（Β)包括含有選自氧化鈽和氧化 矽中之至少一種類型之硏磨粒。 3. 如申請專利範圍第1項之用於STI之化學/機械拋 光法，其中有機酸鹽是選自聚丙烯酸的鉀鹽、聚丙烯酸的 銨鹽、十二基苯磺酸的鉀鹽和十二基苯磺酸的銨鹽中之至 少一者。 4. 如申請專利範圍第1項之用於STI之化學/機械拋 1311342 光法’其中當漿料（A)和漿料（B)二者所含之有機酸鹽是聚 丙烯酸的鉀鹽時，漿料（A)中的有機酸鹽含量是1.0重量。/。 或以上，且漿料（B)中的有機酸鹽含量低於1.0重量。/0。 5.如申請專利範圍第1項之用於STI之化學/機械拋 光法’其中當漿料（A)和漿料（B)二者所含之有機酸鹽是聚 丙烯酸的銨鹽時’漿料（A)中的有機酸鹽含量是1.3重量％ 或以上’且漿料（B )中的有機酸鹽含量低於1 .3重量％。

6 -如申請專利範圍第1項之用於s TI之化學/機械拋 光法’其中當漿料（A)和漿料（B)二者所含之有機酸鹽是十 二基苯磺酸的銨鹽時，漿料（A)中的有機酸鹽含量是0·〇3 重量°/。或以上，且漿料（Β)中的有機酸鹽含量低於0.03重 量％。 7-如申請專利範圍第1項之用於STI之化學/機械拋 光法’其中物件於配備於拋光設備上的拋光桌拋光，且第 一個和第二個拋光步驟分別於相同或不同拋光桌上進行。