一种锗的化学机械抛光方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及1C制造工艺，特别地，涉及一种锗的化学机械抛方法。
技术背景
[0002]随着集成电路和光学器件的高速发展，另一种重要的半导体材料锗(Ge)得到了越来越重要的应用。在集成电路14nm以下技术带，使用Ge沟通替换Si沟道，将获得更好的器件性能，该工艺集成已成为维持摩尔定律在14nm以下技术节点的重要研发方向。同时，在光学器件中，相对于传统材料Si，Ge材料具有更佳优良的光学特性。目前，Ge已应用到高端的光波导和光学调制器等光学器件中。无论对于集成电路应用的Ge沟道，还是光波导应用中的Ge光波导，在工艺实现过程中，为得到相应物理结构，其工艺实现过程是类似的。图1给出了典型的在集成电路制造过程中Ge沟道工艺实现示意图，制作Ge光波导的结构与之类似。首先在先形成氧化硅隔离后，通过选择性腐蚀得到硅的沟槽。而后通过低压外延的方法生长单晶Ge材料，而后通过化学机械抛光(CMP)的方法，将凸出的Ge磨平，得到具有隔离结构的单晶Ge沟道。相似的Ge沟道制作方法也应用在光通讯中的Ge光波导工艺中，只是沟道尺寸要求不同于集成电路中的应用标准。
[0003]与常规CMP工艺类似，如何保证晶圆芯片内部的均匀性(within dienon-uniformity, WIDNU)是Ge CMP工艺中面临的难点之一。CMP WIDNU的控制与图形密度息息相关。目前，已发现不同Ge沟槽密度图形在CMP工艺后，沟槽内的Ge凸凹程度并不相同。如图1所示，若Ge沟道图形密度较大，则凸起Ge图形局部受压较低，相应局部Ge材料移除速率较低，导致CMP后Ge沟道呈现一定的凸起(protrude);若Ge沟道图形密度较小，则凸起Ge图形局部受压较高，相应局部Ge材料移除速率较高，导致CMP后Ge沟道呈现一定的凹陷(dishing);这种局部的凸凹不平，无论对于集成电路还是光学器件的应用都是非常不利的。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种锗的化学机械抛方法，在完成外延生长单晶Ge沟槽后，对高密度图形区的凸起Ge沟道进行离子注入，然后再进行Ge的CMP，从而改善Ge沟道CMP后的局部均匀性。具体的，该方法包括以下步骤:
[0005]a.提供待抛光的晶圆，该晶圆具有生长完成的锗沟槽，锗沟槽之间为测量隔离区；
[0006]b.确认锗沟槽与测量隔离区齐平的最低图形密度P ;
[0007]c.遮蔽在晶圆上图形密度小于P的锗沟槽，并暴露图形密度大于或等于P的锗沟槽；
[0008]d.对暴露的区域进行离子注入处理；
[0009]e.除去对晶圆的遮蔽；
[0010]f.对所述晶圆进行化学机械抛光。
[0011]其中，在所述步骤b中，确认最低图形密度P的方法为物理裂片分析。
[0012]其中，所述步骤c包括:
[0013]cl.制备光刻版，该光刻版可实现对图形密度大于等于P的区域的光刻；
[0014]c2.在所述晶圆上涂覆光刻胶，并采用cl中形成的光刻版进行显影，去除晶圆上大于最低图形密度区域上的光刻胶。
[0015]其中，在所述步骤d中，离子注入深度等于或小于锗沟槽高于测量隔离区的厚度。
[0016]其中，在所述步骤d中，所述离子注入处理采用的离子种类包括c, Η, B, BF2, In, P, As, Sb, Ge, Si, F 中的任何一种或其组合。
[0017]其中，在所述步骤d中，所述离子注入处理的能量为IKeV?lOOOKeV。
[0018]其中，在所述步骤d中，所述离子注入处理的注入剂量为lXlO^lXK^cm2。
[0019]其中，在所述步骤f中，所使用的抛光液为酸性或碱性Si02基抛光液以及酸性或碱性αι203基抛光液等。
[0020]其中，在所述步骤f中，所使用的抛光垫为硬抛光垫、软抛光垫等。
[0021]本发明在完成外延生长单晶Ge沟槽后，选择性的对高密度图形区的凸起Ge沟道进行离子注入，然后再进行Ge的CMP。经离子注入后，凸出部分单晶Ge的单晶状态被破坏，成为非晶结构，因此会增强CMP抛光液对凸出部分Ge的化学腐蚀作用，提高CMP过程中对高密度去凸出部分的材料移除速率。这样可以避免因图形密度不同而造成Ge材料移除速率的差异，从而改善Ge沟道CMP后的局部均匀性。
【附图说明】
[0022]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0023]图1是现有技术中一种锗的化学机械抛光方法的示意图；
[0024]图2为根据本发明的一个【具体实施方式】中锗的化学机械抛光方法的示意图。
[0025]附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
【具体实施方式】
[0026]本发明提供了一种锗的化学机械抛光方法，在完成外延生长单晶Ge沟槽后，对高密度图形区的凸起Ge沟道进行离子注入，然后再进行Ge的CMP，从而改善Ge沟道CMP后的局部均匀性。
[0027]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施例作详细描述。
[0028]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
[0029]图2示出了本发明的一个实施例中所述化学机械抛光的流程示意图，具体的，该方法包括以下步骤:
[0030]首先，提供待抛光的晶圆，该晶圆具有生长完成的锗沟槽，锗沟槽之间为测量隔离区。所述晶圆即为生长锗材料的衬底，其材料可以是任何半导体材料，如硅、三五族材料，如砷化镓等，优选的，考虑到材料之间的匹配度和现有工艺的兼容性，本实施例中采用硅作为衬底晶圆材料。所述测量隔离区的材料为介质层，如二氧化硅、氮化硅等，也可以为其他材料的绝缘介质层，在本实施例中，优选的采用二氧化硅作为测量隔离区的材料。所述测量隔离区是在生长锗沟槽时形成的，其目的在于使锗材料在晶圆上所限定的区域内选择性生长。其形成方法为:首先，将晶圆按照需要生长锗的区域图形化，在衬底硅片上选择性的氧化，形成后续步骤中的测量隔离层，此步骤中的图形化和氧化过程属于本领域中的常规技术，在此不再具体阐述；接下来，采用选择性腐蚀的方法，去除晶圆上未被氧化的区域中的衬底硅材料，形成空位凹槽，具体的，可以采用各向异性选择性腐蚀的方法，去除测量隔离层之间的硅，具