磨料顆粒、拋光漿料和使用其的半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及磨料顆粒和拋光漿料，且更明確地說，涉及能夠?qū)伖獾哪繕?biāo)層的拋 光速率提高且減少微刮痕的磨料顆粒和拋光漿料。
【背景技術(shù)】
[0002] 在將含有磨料顆粒的漿料放置在襯底上后，通過拋光設(shè)備中所裝備的拋光墊來進(jìn) 行化學(xué)機(jī)械拋光（CMP)工藝。就此方面來說，磨料顆粒通過從拋光設(shè)備施加的壓力而以機(jī) 械方式來對(duì)襯底的表面進(jìn)行拋光，且漿料中所含有的化學(xué)組份與襯底的表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng) 而以化學(xué)方式移除襯底的表面的一部分。磨料顆?？砂ɡ纾┾嬐粒–eO 2)等，且可根 據(jù)拋光的目標(biāo)層來選擇性地使用磨料顆粒。
[0003] 同時(shí)，在制造 NAND快閃存儲(chǔ)器的現(xiàn)有方法中，進(jìn)行淺溝槽隔離（shallow trench isolation，STI)工藝，其中氮化物層用作為硬掩模以便形成裝置隔離層。也就是說，首先 在襯底上形成氮化物層，在襯底的預(yù)定區(qū)域上形成溝槽，形成氧化物層以填充溝槽，且對(duì)氧 化物層進(jìn)行拋光以形成裝置隔離層。就此方面來說，使用能夠確保氧化物層和氮化物層的 高拋光選擇比的干燥鈰土漿料來對(duì)氧化物進(jìn)行拋光直到氮化物層暴露為止，且接著通過濕 式蝕刻來移除剩余氮化物層。然而，當(dāng)裝置規(guī)模減小到20納米或20納米以下時(shí)，在氮化物 層的濕式蝕刻期間，發(fā)生氧化物層的損耗，且由于氧化物層的損耗，漏電流在裝置之間急劇 增加，以致于裝置可能錯(cuò)誤地操作。
[0004] 為了解決上述問題，已開發(fā)新的CMP工藝，其將用作為浮動(dòng)?xùn)艠O的多晶硅層用作 為拋光中止層，而不是將氮化物層用作為硬掩模。也就是說，在襯底上形成通道絕緣層和 多晶硅層，依序蝕刻多晶硅層、通道絕緣層和襯底以形成溝槽，形成絕緣層以填充溝槽，且 接著對(duì)絕緣層進(jìn)行拋光，直到多晶硅層暴露為止，從而形成裝置隔離層。本文中，當(dāng)在CMP 工藝后，在用作為浮動(dòng)?xùn)艠O的多晶硅層中產(chǎn)生尤其為微刮痕的表面缺陷時(shí)，所產(chǎn)生的微刮 痕對(duì)裝置的閾值電壓有影響。接著，因?yàn)楦稍镡嬐令w粒由于制造方法的限制而具有如圖 1(a)?（b)所示的棱角顆粒形狀和廣泛顆粒大小分布，所以將這些干燥鈰土顆粒用于形成 NAND快閃存儲(chǔ)器裝置的CMP工藝不可避免地產(chǎn)生微刮痕。與干燥鈰土顆粒相比，因?yàn)槌睗?鈰土顆粒具有相對(duì)窄的顆粒大小分布、不產(chǎn)生具有大的二次顆粒直徑的顆粒、且具有如圖 2(a)?（b)所示的多面體結(jié)構(gòu)，所以與干燥鈰土顆粒相比，潮濕鈰土顆?？纱蠓倪M(jìn)微刮 痕。然而，當(dāng)潮濕鈰土顆粒的大小不大于40納米時(shí)，絕緣層的拋光速率極低，且當(dāng)潮濕鈰土 顆粒的大小為100納米或100納米以上時(shí)，由于多面體結(jié)構(gòu)的尖銳晶面，微刮痕的數(shù)目急劇 增加。
[0005] 同時(shí)，第6, 221，118號(hào)和第6, 343, 976號(hào)美國(guó)專利揭示在淺溝槽隔離（STI)工藝 中用于對(duì)絕緣層進(jìn)行拋光的鈰土顆粒的合成方法和使用所述方法的襯底拋光方法。現(xiàn)有技 術(shù)還揭示用于對(duì)絕緣層進(jìn)行拋光的漿料的特性所需的磨料顆粒的平均顆粒直徑和顆粒直 徑分布范圍。然而，因?yàn)樯鲜霈F(xiàn)有技術(shù)中所揭示的鈰土顆粒實(shí)質(zhì)上包含導(dǎo)致微刮痕的大磨 料顆粒，所以鈰土顆粒不能抑制微刮痕的產(chǎn)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供能夠?qū)伖獾哪繕?biāo)層的拋光比提高且將微刮痕減到最少的磨料顆粒 和拋光漿料。
[0007] 本發(fā)明還提供能夠通過減少具有多面體結(jié)構(gòu)的磨料顆粒的尖銳晶面而將拋光的 目標(biāo)層的拋光比提高且將微刮痕減到最少的磨料顆粒和拋光漿料。
[0008] 根據(jù)示范性實(shí)施例，一種磨料顆粒包含：母粒，具有多面晶面；以及多個(gè)輔粒，其 形成在所述母粒的表面上且向外生長(zhǎng)并突起。
[0009] 所述多個(gè)輔?？煞謩e從所述母粒的邊緣部分生長(zhǎng)及形成。
[0010] 所述多個(gè)輔?？山?jīng)形成以便覆蓋位于所述多面晶面中的至少三個(gè)晶面匯合的邊 緣部分中心上的晶面中的每一個(gè)的一部分。
[0011] 相互鄰近的所述多個(gè)輔?？上嗷ラg隔開或相互接觸。
[0012] 相互接觸的所述多個(gè)輔?？删哂蟹秶鸀槠渥畲蟾叨鹊?%到70%的重疊高度。
[0013] 所述母粒和所述多個(gè)輔粒中的每一個(gè)可包含鈰土顆粒。
[0014] 所述輔粒和所述母?？砂凑?00 : 1到5 : 1的尺寸比形成。
[0015] 所述磨料顆?？删哂蟹秶鸀?納米到350納米的平均顆粒直徑。
[0016] 所述母?？删哂蟹秶鸀?納米到300納米的平均顆粒直徑。
[0017] 所述輔?？删哂蟹秶鸀?納米到50納米的平均顆粒直徑。
[0018] 根據(jù)另一示范性實(shí)施例，一種用于對(duì)目標(biāo)工件進(jìn)行拋光的漿料包含：磨料顆粒，執(zhí) 行拋光且具有從其表面向外突起的多個(gè)突起部；以及分散劑，含有去離子水，其中所述磨料 顆粒分散在所述去離子水中。
[0019] 所述磨料顆粒可包含多面晶面，且所述多個(gè)突起部是從所述多面晶面中的至少兩 個(gè)匯合的邊緣形成并生長(zhǎng)。
[0020] 所述突起部和所述多面晶面可按照100 : 1到5 : 1的尺寸比形成。
[0021] 以固體含量計(jì)，所含有的所述磨料顆粒的量的范圍可為0. 1重量％到5重量％。
[0022] 上述漿料可還包含使拋光加速的拋光加速劑，其中所述拋光加速劑包含陽(yáng)離子低 分子量聚合物、陽(yáng)離子高分子量聚合物、羥基酸和胺基酸，其將所述磨料顆粒的表面電位轉(zhuǎn) 化為負(fù)電位。
[0023] 以1重量％的所述磨料顆粒計(jì)，所含有的所述拋光加速劑的量可為0. 01重量％到 〇. 1重量％。
[0024] 所述陽(yáng)離子低分子量聚合物和所述陽(yáng)離子高分子量聚合物可包含草酸、檸檬酸、 聚磺酸、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸（Darvan C-N)、其共聚物酸或其鹽中的至少一種，所述羥 基酸包含羥基苯甲酸、抗壞血酸或其鹽中的至少一種，且所述胺基酸包含吡啶甲酸、麩胺 酸、色胺酸、胺基丁酸或其鹽中的至少一種。
[0025] 上述漿料可還包含調(diào)節(jié)所述漿料的pH值的pH值調(diào)節(jié)劑，其中所述漿料具有由所 述pH值調(diào)節(jié)劑維持在4到9的范圍中的pH值。
[0026] 根據(jù)另一示范性實(shí)施例，一種制造半導(dǎo)體裝置的方法包含：在襯底上形成通道絕 緣層和導(dǎo)電層；將所述導(dǎo)電層、所述通道絕緣層和所述襯底的預(yù)定區(qū)域蝕刻到預(yù)定深度以 形成溝槽；形成絕緣層以使得所述渠溝得以填充；以及對(duì)所述絕緣層進(jìn)行拋光，以使得所 述導(dǎo)電層暴露，其中所述拋光是使用拋光漿料來進(jìn)行的，所述拋光漿料含有磨料顆粒，所述 磨料顆粒包括母粒和形成在所述母粒的表面上的多個(gè)輔粒。
[0027] 所述導(dǎo)電層可包含多晶硅層，且所述絕緣層可包含基于氧化物的材料。
【附圖說明】
[0028] 可結(jié)合附圖從以下描述更詳細(xì)地理解示范性實(shí)施例。
[0029] 圖I (a)?（b)和圖2 (a)?（b)展示現(xiàn)有的干燥鋪土磨料顆粒和潮濕鋪土磨料顆 粒的照片以及使用這些顆粒進(jìn)行拋光的示意圖。
[0030] 圖3(a)?（C)為說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的磨料顆粒的示意圖。
[0031] 圖4(a)?（b)、圖5(a)?（b)及圖6(a)?（b)為通過根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的制 造方法而獲得的磨料顆粒的示意圖和照片。
[0032] 圖7(a)?（c)為用于現(xiàn)有的干燥磨料顆粒和潮濕磨料顆粒與本發(fā)明的磨料顆粒 之間的比較的照片。
[0033] 圖8(a)?（b)展示根據(jù)本發(fā)明的磨料顆粒的照片和使用所述磨料顆粒進(jìn)行拋光 的示意圖。
[0034] 圖9為現(xiàn)有的干燥磨料顆粒和潮濕磨料顆粒與本發(fā)明的磨料顆粒的XRD曲線圖。
[0035] 圖10到圖12為說明通過使用含有根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的磨料顆粒的拋光漿料而 制造半導(dǎo)體裝置的方法的橫截面圖。
[0036] 圖13(a)?（b)和圖14(a)?（c)為根據(jù)比較例和發(fā)明實(shí)例的磨料顆粒的照片。
[0037] 圖15和圖16為襯底通過使用含有根據(jù)比較例和本發(fā)明的實(shí)例的磨料顆粒的漿料 而經(jīng)受CMP工藝后的襯底的區(qū)段的照片。
[0038] 圖17和圖18為襯底通過使用含有根據(jù)比較例和本發(fā)明的實(shí)例的磨料顆粒的漿料 而經(jīng)受CMP工藝后的拋光中止層的