專利名稱：平面化腐蝕半導體器件的方法
技術領域：
本發明涉及一種制造半導體器件的方法，特別涉及在平面化腐蝕工藝中使用懸浮液使微痕的發生頻率最小化的方法。
今天，CMP(化學機械拋光)工藝被認為是完成整體平面化的唯一方法，并且該工藝廣泛用于邏輯產品和存儲器產品。
CMP工藝的缺點包括顆粒、微痕和脫色。
顆粒由懸浮體聚集形成。由于現已研究出不同的CMP工藝隨后清洗方法，可以將顆粒除到淀積的氧化層的級別。
脫色是由于光學圖象厚度之間的差異造成。由于CMP工藝后可通過濕清洗工藝除去脫色，所以它不影響器件。
然而，如果一旦在CMP工藝中發生微痕，通過隨后的濕清洗工藝微痕的尺寸增加，并引起圖形橋接、圖形畸變并在下面的步驟中成串。例如，在形成STI(淺槽隔離)的CMP工藝中，微痕會損傷有源區。
一般來說，氧化層的CMP工藝中使用的懸浮液是硅石顆粒的膠態水溶液或膠態懸浮液。硅石顆粒的平均直徑從50nm到200nm，取決于制造商。然而，在硅石顆粒中存在比平均直徑大得多的大顆粒。這些大顆粒是氧化層的CMP工藝中微痕的主要因素，即使在硅石顆粒中存在0.1％也會引起問題。
對于今天廣泛使用的方法，使用配有如一種海綿結構的過濾器的懸浮液輸送的方法(The fourth milipore technology symposium；MiliporeKorea；June 24,1997；pp.59-88)除去大顆粒。
然而，以上介紹的方法缺點是過濾器的每個孔的尺寸不同，因此不能過濾掉所有的大顆粒，同時依附到過濾器的大顆粒可能會受到壓力流到供料管。因此，過濾器必須有規律地每兩或三天更換一個新的。
因此，本發明的一個目的是提供一種制造半導體器件的方法，能使CMP工藝中的微痕發生頻率最小，并能使隨后的工藝穩定。
本發明的另一目的是提供一種使用懸浮液的方法，通過老化懸浮液自身將CMP工藝中的微痕發生頻率減到最小。
根據本發明的一個方案，提供一種平面化腐蝕半導體器件的方法，包括步驟在容器內填充懸浮液，所述懸浮液可用于腐蝕形成在半導體上的層；在容器中老化懸浮液一預定周期，在老化期間，將容器下部較重的懸浮顆粒與除了重懸浮顆粒之外容器上部的懸浮液分離；并使用容器上部的懸浮液腐蝕該層以使該層平面化。
在本方法的優選例中，層選自包括絕緣層、硅層和金屬層的組中。
在本方法的優選例中，懸浮液為含具有良好分散性的磨料的膠態水溶液。
在本方法的優選例中，懸浮液為含二氧化硅做為主磨料的硅基懸浮液。
在本方法的優選例中，老化時間為通過重力將平均尺寸為50-200nm的較輕懸浮顆粒與比這些顆粒重的懸浮顆粒分離的時間。
在本方法的優選例中，老化時間至少兩小時。
根據本發明的另一方案，提供一種使用懸浮液平面化腐蝕半導體器件的方法，包括步驟在第一容器內填充懸浮液；在容器內不攪動懸浮液以使其老化預定周期，而在老化期間將第一容器下部聚集的較重懸浮顆粒與除了重懸浮顆粒之外第一容器上部的懸浮液分離；將第一容器上部的懸浮液轉移到第二容器；并稀釋懸浮液。
在本方法的優選例中，懸浮液為含具有良好分散性的磨料的膠態水溶液。
在本方法的優選例中，懸浮液為含二氧化硅做主磨料的硅基懸浮液。
在本方法的優選例中，老化時間為通過重力將平均尺寸為50-200nm的較輕懸浮顆粒與比這些顆粒重的懸浮顆粒分離的時間。
在本方法的優選例中，老化時間至少兩小時。
根據本發明的又一方案，提供一種使用懸浮液平面化腐蝕半導體器件的方法，包括步驟在第一容器內填充稀釋的懸浮液；在容器內不攪動懸浮液并使其老化一預定周期，而在老化期間將第一容器下部聚集的較重懸浮顆粒與除了重懸浮顆粒之外第一容器上部的懸浮液分離；將第一容器上部的懸浮液轉移到第二容器。
在本方法的優選例中，懸浮液為含具有良好分散性的磨料的膠態水溶液。
在本方法的優選例中，懸浮液為含二氧化硅做為主磨料的硅基懸浮液。
在本方法的優選例中，老化期間為通過重力將平均尺寸為50-200nm的較輕懸浮顆粒與比這些顆粒重的懸浮顆粒分離的時間。
在本方法的優選例中，老化期間至少兩小時。
通過參考下面的附圖，本領域的技術人員將可以理解本發明，本發明的目的將顯而易見。
圖1a和1b為根據本發明的一個例子老化懸浮液的工藝圖；圖2為根據本發明的一個例子隨著老化懸浮液時間的增加微痕發生頻率的曲線圖；圖3為對比使用本發明的老化懸浮液時微痕發生的分布與使用常規的未老化懸浮液時微痕發生分布的曲線圖；以及圖4a和4b分別為對比使用本發明的老化懸浮液很長時間時微痕發生分布與使用常規的未老化懸浮液時微痕發生分布的曲線圖。
參考圖1b，根據本發明制造半導體器件的新穎方法，制備老化至少兩小時的懸浮液以平面化腐蝕形成在半導體襯底上的層。此時，老化懸浮液是指老化懸浮液或稀釋的懸浮液。在老化期間較重的懸浮顆粒聚集在容器的下部。除了重顆粒之外，容器上部的懸浮液可用于平面化腐蝕層。根據制造半導體器件的這種方法，至少老化懸浮液兩個小時，由此在平面化腐蝕工藝期間使較重懸浮顆粒的微痕發生頻率最小化，并且懸浮液的質量幾乎不影響平面化腐蝕工藝。
下面參考圖1到4討論本發明的例子。
圖1a和1b為根據本發明的一個例子老化懸浮液的工藝圖。
根據本發明制造半導體器件的方法，制備老化預定周期的懸浮液以平面化腐蝕形成在半導體襯底上的層。該層為絕緣層、多晶硅或金屬層。
參考圖1a，根據老化懸浮液的方法，懸浮液填充在容器2內。懸浮液為膠態水溶液或膠態懸浮液，它的磨料顆粒6a和6b如二氧化硅(SiO2)、CeO2等混合在pH調節劑(例如KOH、NH3等)和去離子水4中。二氧化硅顆粒包括平均尺寸為50-200nm的較輕顆粒和比較輕顆粒的尺寸大得多的較重顆粒。
如果懸浮液在容器2中老化預定周期，如圖1b所示，懸浮液分為‘A’和‘B’部分。就是說，起微痕主要因素的較重懸浮顆粒6b聚集在容器2的下部分，較輕懸浮顆粒6a存在于容器2的上部分。換句話說，由于懸浮液為膠態水溶液，即使沒有重懸浮顆粒沉淀，由于重力其也聚集在容器2的下部B。
應該注意在老化步驟期間，不能發生如懸浮液環流等的攪動。因此，當使用懸浮液進行CMP工藝時，最好將容器2上部A的懸浮液(即，存在于容器2下部上方某個高度的懸浮液)輸送到另一容器，然后使用輸送的懸浮液而不直接使用懸浮液自身。
容器2的下部B處懸浮液的量(不使用的懸浮液)取決于老化步驟中參與的懸浮液的量和容器2的形狀，所以在每種情況的測試中必須確定合適的量。
在老化懸浮液的步驟中，必須使用含良好分散性磨料的懸浮液。具有良好分散性的典型磨料為二氧化硅，現在二氧化硅用做氧化層和多晶層的主要磨料。
同時，通常使用氧化鋁作為金屬懸浮液的的主要磨料。然而，氧化鋁不具備良好的分散性，并會發生如劃痕和脫色等的缺陷。因此，使用氧化鋁做磨料的金屬懸浮液在老化步驟中很難老化。
然而，最近已開發出含如CABOT Co.Ltd.，的SS-W2000磨料的鎢懸浮液(W懸浮液)，雖然為金屬懸浮液，但具有良好分散性。因此，含良好分散性磨料的懸浮液可以在老化步驟中老化。
老化懸浮液的步驟可以以懸浮液或稀釋的懸浮液進行，在兩種情況下顯示出優良的結果。就是說，老化的步驟或稀釋懸浮液的步驟的順序可以選擇，取決于用戶的便利。
具體地，在老化步驟中將懸浮液填充在容器中之后，必須不攪動地老化預定周期。然后，除了重懸浮顆粒之外容器上部的懸浮液輸送到另一容器。懸浮液被稀釋，然后連接到懸浮液供料處。
或者，懸浮液首先在容器內稀釋，然后不攪動地老化預定周期。
然后除了重懸浮液顆粒之外容器上部的懸浮液輸送到另一容器，并提供到懸浮液供料處。
作為后續工序，使用懸浮液供料處提供的懸浮液進行平面化腐蝕工藝。
表1表示使用老化某個周期的懸浮液形成BPSG(硼磷硅玻璃)的晶片的測試條件。
表1
測試使用的懸浮液為CABOT Co.,Ltd.的SS-25懸浮液。
使用測試缺陷的KLA設備測量所有缺陷并逐個再檢查得到微痕的數量。
圖2為根據本發明的一個例子隨著老化懸浮液時間的增加微痕發生頻率的曲線圖。
參考圖2，使用去離子水稀釋懸浮液后，每個晶片的微痕數隨著一、二；三和四小時(T)的增加成比例地顯著減少。在該例中，老化時間至少兩個小時。如果老化時間推遲為2T，懸浮液稀釋后，微痕的發生頻率減少約一(1)個數量級，由‘10s’到‘s’。
圖3為對比使用本發明的老化懸浮液時微痕發生的分布與使用常規的未老化懸浮液的的微痕發生分布的曲線圖。
參考圖3，使用懸浮液的常規方法在表1的條件下進行CMP工藝。懸浮液以1比1的比例與去離子水混合進行稀釋，然后不經過老化步驟進行CMP工藝。結果是，每個晶片的微痕數很大，每個晶片的微痕分布在很大的寬度內變化(參考圖3中未老化的線8)。
同時，根據本發明的一個例子通過使用懸浮液，在表1的條件下進行CMP工藝。懸浮液以1比1的比例與去離子水混合進行稀釋，然后進行老化步驟，或懸浮液首先進行老化然后進行稀釋后，進行CMP工藝。此時，老化時間至少三個小時。結果是，與使用懸浮液的常規方法相比，每個晶片的微痕數顯著減少到約1/10或更低，每個晶片的微痕分布在小寬度內變化(參考圖3中未老化的線9)。
圖4a和4b分別為對比使用本發明的老化懸浮液很長時間時微痕發生分布與使用常規的未老化懸浮液時微痕發生分布的曲線圖。
參考圖4a和4b，在表1的條件下重復使用常規方法的懸浮液和本發明的懸浮液一個月時，與常規方法的未老化懸浮液相比，使用老化懸浮液的情況中微痕數顯著減少。此外，在使用老化懸浮液的情況中，微痕的形狀更穩定。此時，在本例中使用老化至少三小時的懸浮液。
根據本發明，在平面化腐蝕工藝期間，通過老化懸浮液至少預定周期，將較重懸浮顆粒的微痕發生頻率最小化，懸浮液的質量對平面化腐蝕工藝的影響可以減小。
權利要求
1．一種平面化腐蝕半導體器件的方法，包括步驟在容器內填充懸浮液，所述懸浮液可用于腐蝕形成在半導體上的層；使在容器中的懸浮液老化一預定周期，在老化期間，將容器下部較重的懸浮顆粒與除了重懸浮顆粒之外容器上部的懸浮液分離；以及使用容器上部的懸浮液腐蝕該層以使該層為平面化。
2．根據權利要求1的方法，其中所述層為絕緣層、硅層和金屬層。
3．根據權利要求1的方法，其中所述懸浮液為含具有良好分散性的磨料的膠態水溶液。
4．根據權利要求1的方法，其中所述懸浮液為含二氧化硅做為主磨料的硅基懸浮液。
5．根據權利要求1的方法，其中所述老化時間為通過重力將平均尺寸為50-200nm的較輕懸浮顆粒與比這些顆粒重的懸浮顆粒分離的時間。
6．根據權利要求1的方法，其中所述老化時間至少兩小時。
7．一種平面化腐蝕半導體器件的方法，包括步驟在第一容器內填充懸浮液；在容器內不攪動懸浮液并使其老化預定周期，在老化期間將第一容器下部聚集的較重懸浮顆粒與除了重懸浮顆粒之外第一容器上部的懸浮液分離；將第一容器上部的懸浮液轉移到第二容器；以及稀釋懸浮液。
8．根據權利要求7的方法，其中所述懸浮液為含具有良好分散性的磨料的膠態水溶液。
9．根據權利要求7的方法，其中所述懸浮液為含二氧化硅做為主磨料的硅基懸浮液。
10．根據權利要求7的方法，其中所述老化時間為通過重力將平均尺寸為50-200nm的較輕懸浮顆粒與比這些顆粒重的懸浮顆粒分離的時間。
11．根據權利要求7的方法，其中所述老化時間至少兩小時。
12．一種使用懸浮液平面化腐蝕半導體器件的方法，包括步驟在第一容器內填充稀釋的懸浮液；在容器內不攪動懸浮液并使其老化一預定周期，在老化期間將第一容器下部聚集的較重懸浮顆粒與除了重懸浮顆粒之外第一容器上部的懸浮液分離；將第一容器上部的懸浮液轉移到第二容器。
13．根據權利要求12的方法，其中所述懸浮液為含具有良好分散性的磨料的膠態水溶液。
14．根據權利要求12的方法，其中所述懸浮液為含二氧化硅做為主磨料的硅基懸浮液。
15．根據權利要求12的方法，其中所述老化時間為通過重力將平均尺寸為50-200nm的較輕懸浮顆粒與比這些顆粒重的懸浮顆粒分離的時間。
16．根據權利要求12的方法，其中所述老化時間至少兩小時。
全文摘要
本發明公開了一種平面化腐蝕半導體器件以使微痕發生頻率最小化的方法,其中制備老化至少兩小時的懸浮液以平面化腐蝕形成在半導體襯底上的層。在老化期間較重的懸浮顆粒聚集在容器的下部。除了重顆粒之外,容器上部的懸浮液可用于平面化腐蝕層。根據制造半導體器件的這種方法,至少老化懸浮液兩個小時,由此在平面化腐蝕工藝期間使較重懸浮顆粒的微痕發生頻率最小化,并且懸浮液的質量幾乎不影響平面化腐蝕工藝。
文檔編號B24B37/04GK1228609SQ9810305
公開日1999年9月15日 申請日期1998年7月21日 優先權日1998年3月9日
發明者樸桂仙, 金賢洙 申請人:三星電子株式會社