本发明专利技术涉及使用ＣＭＰ的半导体器件及其制造方法。其中一种半导体器件的制造方法，包括如下步骤：（ａ）在半导体衬底上形成布线；（ｂ）在所述步骤（ａ）之后，通过高密度等离子体化学气相沉积来沉积第一绝缘膜，所述第一绝缘膜掩埋所述布线；（ｃ）在所述步骤（ｂ）之后，通过不同于高密度等离子体化学气相沉积的沉积方法，在所述第一绝缘膜上沉积第二绝缘膜；以及（ｄ）在所述步骤（ｃ）之后，通过使用包含二氧化铈磨粒的研磨剂进行化学机械抛光将所述第二绝缘膜平坦化。因而可解决大尺寸衬底在抛光后出现的膜残留问题，并抑制层间绝缘膜的晶片级厚度分布。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种半导体器件的制造方法及通过该方法制造的半导体器 件，特别涉及一种包含可将沉积膜平坦化的化学机械抛光(CMP)工艺的半 导体器件的制造方法及通过该方法制造的半导体器件。
技术介绍
硅的局部氧化(LOCOS)技术被广泛用作形成限定有源区的隔离区的技 术，其中通过利用在硅衬底上的缓冲氧化膜上形成的氮化硅掩模，选择性氧 化硅衬底。在通过LOCOS形成氧化硅的隔离区时，在氮化硅掩模的外围边 缘下方硅衬底也被氧化，因此形成鸟嘴状区域，并使有源区的面积减少。 氧化硅隔离区从硅衬底表面上隆起，并形成大台阶。因而，LOCOS难以使 半导体器件进一步微型化以及达到更高的集成度。浅槽隔离(STI)技术被用作LOCOS技术的替代技术。在形成STI中，热氧化硅衬底表面以形成缓冲氧化硅膜，在缓冲氧化硅 膜上沉积氮化硅膜，通过光刻及蚀刻穿过氮化硅膜形成对应于STI的开口， 并在硅衬底中形成沟槽。氮化硅膜用作蚀刻掩模及CMP的停止层。热氧化沟槽中暴露的硅表面以形成氧化硅膜衬层(liner)，并沉积氮化 硅膜以形成氮化硅膜衬层。然后，在沟槽中埋入绝缘膜，例如未掺杂的硅酸 盐玻璃(USG)膜。为了将USG膜埋入微小的沟槽中，使用高密度等离子体(HDP)化学气相沉积(CVD)。通过CMP去除在沟槽外部沉积的USG 膜。在CMP之后，通过热磷酸等蚀刻暴露的氮化硅膜，并通过稀释氢氟酸 等蚀刻缓冲氧化硅膜。在CMP中，使用包含例如由硅石制成的磨粒(abrasive grain)、由KOH 制成的添加剂以及水的研磨剂。要求研磨剂相对于氧化硅提供较快的抛光速 率而相对于氮化硅提供尽可能慢的抛光速率(氮化硅用作抛光停止物)，并 要求研磨剂能够在较大程度上使抛光表面平坦化。包含由硅石制成的磨粒及 由KOH制成的添加剂的研磨剂相对于氧化硅提供不太快的抛光速度，并且 即使在暴露氮化硅停止层之后仍表现约300纳米/分钟的抛光速率。尽管在一 定程度上使抛光表面平坦化，但仍会留下一些台阶。因此，对所需研磨剂的 要求是相对于二氧化硅具有较快的抛光速率、高选择性以及在抛光之后具有 良好的平坦化表面。符合这些要求的研磨剂已被提出，其包含由二氧化铈(Ce02))制成的 磨粒及由聚丙烯酸酯铵盐制成的添加剂等。混合二氧化铈和水的研磨剂具有 太快的抛光速率和较低的台阶缓和(relaxing)功能。由于添加了聚丙烯酸酯 铵盐，因此能够将抛光速率控制为具有适当值来抑制凹区中的抛光并提高平 坦化功能，从而在使抛光表面平坦化时实现自动停止功能。包含二氧化铈及 添加剂的研磨剂具有可使不规则表面平坦化的优良性能。对于使用二氧化铈的化学机械抛光，例如，请参照此处通过参考援引的 JP-A-2001-009702、 JP-A-2001-085373及JP-A-2000-248263。直至去除不规 则表面的抛光称为主抛光。此外，JP-A-HEI-11-104955中还提出检测抛光表 面的温度及转矩的技术，作为去除抛光表面的不规则表面时检测抛光终点的 技术。CMP抛光系统装配有具有抛光表面的可旋转抛光台、用于保持衬底的可 旋转抛光头、以及多个用于提供添加剂和水的喷嘴。在旋转抛光头和抛光台 并提供研磨剂的同时，施加压力以将抛光头压向抛光台，从而执行抛光。对 于CMP抛光系统的公知常识，例如，请参照此处通过参考援引的 JP-A-2001-338902和JP-A-2002-083787。人们还提出将CMP分为两个阶段并且在不同的条件下执行CMP的两个 阶段以获得高平坦度的方法。例如，在提供添加剂的同时使用第一抛光垫执5行主抛光，然后，停止提供添加剂，并在提供水的同时使用比第一抛光垫硬的第二抛光垫执行精抛光(fmishpolishing),从而防止出现凹坑(dishing)。 例如，请参照JP-A-2004-296591 。CMP用于形成STI及其它结构。除STI之外，在绝缘膜中形成到达下层 导体的凹入部分，例如孔和沟槽，形成埋入凹入部分的导电膜，并去除衬底 表面上的多余导电膜以形成插塞及嵌入布线。使用CMP去除多余的导电膜。 在绝缘膜上形成包括栅电极的布线等，沉积覆盖布线的另一绝缘膜，并将另 一绝缘膜的表面平坦化。使用CMP将该表面平坦化。通过将表面平坦化， 能够提高仅具有浅焦深(depth of focus)的光刻工艺的精度和蚀刻工艺的均 匀性。在MOS晶体管的栅电极形成中，在硅衬底的有源区表面上形成氧化硅膜，根据需要通过掺氮形成栅极绝缘膜。在栅极绝缘膜上，沉积多晶硅膜并 将其图案化成栅电极形状。在执行用于形成源极/漏极区的延伸区的离子注入之后，形成侧壁隔离层(spacer)，然后执行用于形成源极/漏极区的高杂质 浓度区的离子注入。如有必要，在执行硅化工艺之后，沉积磷硅酸盐玻璃 (PSG)膜，其为含磷的氧化硅膜，以形成覆盖栅电极的层间绝缘膜。覆盖栅电极的层间绝缘膜具有不规则表面。为了去除不规则表面，通过 CMP将层间绝缘膜平坦化。沉积的层间绝缘膜具有通过CMP抛光的临界厚 度(marginal thickness)。在平坦化之后，通过蚀刻形成源极/漏极区的接触 孔等，并将多晶硅、钨等的导电塞埋入接触孔中。通过CMP去除层间绝缘 膜上的多余导电膜。半导体集成电路器件正向进一步微型化和更高的集成度发展。MOS晶体 管的栅长从90纳米縮短至65纳米。集成电路器件的最底层布线层为栅极布 线层。随着微型化的发展，栅极布线之间的距离变得更窄，并且布线变密。 在形成栅极布线之后，沉积PSG膜以形成掩埋栅极布线的层间绝缘膜。通常， 通过在相对的电极上施加RF功率，利用等离子体增强(PE) CVD沉积PSG 膜。但是，随着栅极之间的距离縮短，掩埋性能变得不足。当将PSG膜埋入 栅极之间狭窄的间隙中时，在某些情况下于PSG膜中会形成空隙(void)。为 了利用PSG膜填充狭窄的间隙，使用高密度等离子体(HDP) CVD替代 PE-CVD，该高密度等离子体CVD将RF功率施加至感应耦合线圈。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决大衬底出现之后新发现的问题。本专利技术的另一目的是提供一种包括抛光工艺的半导体器件的制造方法， 其在抛光表面的平坦化方面具有优良的特性。本专利技术的另一目的是提供一种半导体器件制造方法，其在层间绝缘膜的 晶片级厚度均匀性方面具有优良的特性。本专利技术的另一目的是提供一种包括高效CMP工艺的半导体器件的制造 方法。本专利技术的另一目的是提供一种具有新型结构的半导体器件。 按照本专利技术的一种方案，提供一种半导体器件的制造方法，包括如下步 骤(a)在将第一研磨剂提供至设有抛光垫的抛光台的同时，利用该抛光垫，并由抛光头支撑半导体衬底，抛光在该半导体衬底上形成的膜的表面， 直至将该膜的表面平坦化，该第一研磨剂包含二氧化铈磨粒及界面活性剂的添加剂；(b)在该步骤(a)之后，使用具有物理抛光功能的第二研磨剂， 抛光该膜的表面；以及(c)在该步骤(b)之后，使用包含二氧化铈磨粒、 界面活性剂的添加剂和稀释剂的第三研磨剂，抛光该膜的表面。按照本专利技术的另一方案，提供一种半导体器件的制造方法，包括如下步 骤(a)在半导体衬底上形成布线；(b)在该步骤(a)之后，通过高密度 等离子体(HDP)化学气相沉积(CVD)来沉本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体器件的制造方法，包括如下步骤： （ａ）在半导体衬底上形成布线； （ｂ）在所述步骤（ａ）之后，通过高密度等离子体化学气相沉积来沉积第一绝缘膜，所述第一绝缘膜掩埋所述布线； （ｃ）在所述步骤（ｂ）之后，通过不同于高密 度等离子体化学气相沉积的沉积方法，在所述第一绝缘膜上沉积第二绝缘膜；以及 （ｄ）在所述步骤（ｃ）之后，通过使用包含二氧化铈磨粒的研磨剂进行化学机械抛光将所述第二绝缘膜平坦化。
【技术特征摘要】
JP 2005-7-11 2005-202060;JP 2005-7-11 2005-2020611. 一种半导体器件的制造方法，包括如下步骤(a)在半导体衬底上形成布线；(b)在所述步骤(a)之后，通过高密度等离子体化学气相沉积来沉积第一绝缘膜，所述第一绝缘膜掩埋所述布线；(c)在所述步骤(b)之后，通过不同于高密度等离子体化学气相沉积的沉积方法，在所述第一绝缘膜上沉积第二绝缘膜；以及(d)在所述步骤(c)之后，通过使用包含二氧化铈磨粒的研磨剂进行化学机械抛光将所述第二绝缘膜平坦化。2. 按照权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其中所述步骤(d) 包括使用第一浆料的第一抛光步骤和使用第二浆料的第二抛光步骤，在将不 平坦的表面平坦化时所述第一抛光步骤的抛光速率急剧下降，而所述第二抛 光步骤的抛光速率比所述第一抛光步骤的抛光速率快。3. 按照权利要求2所述的半导体器件的制造方法，其中所述第二浆料为利用水稀释的所述第一浆料。4. 按照权利要求3所述的半导体器件的制造方法，其中通过在抛光台上混合所述第一浆料与水形成所述第二浆料。5. 按照权利要求1至4中任一项所述的半导体器件的制造方法，其中用 于沉积所述第二绝缘膜的、不同于高密度等离子体化学气相沉积的沉积方法 为等离子体增强化学气相沉积。6....
【专利技术属性】
技术研发人员：井谷直毅，
申请(专利权)人：富士通微电子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。