专利名称：：晶圆表面平坦化的方法
技术领域：
：本发明涉及一种晶圓表面平坦化的方法。
背景技术：
：在大规模集成电路和超大规模集成电路的制作工艺中，为了要提高元件的密集度与其运行速度，半导体晶圆的元件、金属连线，甚至于用以隔离元件沟槽分布的结构都需要经过设计，以符合各种元件的要求。但是，这些元件与结构在半导体晶圓的表面上，往往不是均匀分布的，因而存在一些元件与结构较为稠密的密集元件区以及元件与结构分布较为稀疏的疏松元件区。另一方面，这些元件与结构都具有一定厚度，因此会使得半导体晶圆的表面有一些高低起伏的轮廓。因此，就需要进行平坦化的步骤。目前最常用的平坦化步骤是使用化学机械研磨法来进行，利用一些化学试剂作为研浆，将待磨的晶圆固定在磨头上，在一个上面具有研磨垫的研磨台上对晶圆表面进行全面性的研磨。例如，专利号为ZL98123006.7的中国专利公开了一种表面平坦化的方法，包括在进行化学机械研磨法平坦化晶圆的表面之前，在绝缘层上方涂覆一层旋涂式玻璃，并进行热烘烤步骤，使晶圆表面较为平坦，再以化学机械研磨法研磨晶圆表面。然而，现有的使用化学机械研磨法进行平坦化的方法由于磨片速率的关系一般都无法完全将晶圆边缘的厚度减至要求的厚度，晶圆的边缘的介质层常会因为平坦化不完全而比晶圓中心区域的介质层厚上许多，并且越接近晶圆边缘，厚度越大，这样在后续工艺，例如蚀刻通孔的时候就会使得通孔无法连通本应连通的材料层，而使得晶圆上的电路出现开路。因此，如何使得晶圆边缘的平坦化工艺完全就成为了一个必须解决的重要问题。
发明内容本发明即是为了解决现有技术晶圓边缘无法达到平坦化要求的问题。为解决上述问题，本发明提供了一种晶圓表面平坦化的方法，包括提供表面具有介质层的晶圆，包括中心区域以及环绕中心区域的边缘区域；去除边缘区域部分厚度的介质层；对于整个晶圓表面的介质层进行化学机械研磨；其中所述边缘区域为试片研磨后介质层厚度大于蚀刻通孔深度的介质层区域，边缘区域介质层去除厚度大于或等于通过试片测得的化学机械研磨后晶圆中心区域的介质层和晶圆边缘区域的介质层的平均厚度差距。所述去除晶圆边缘部分厚度的介质层采用蚀刻的方法。所述对于晶圓边缘的介质层蚀刻的过程包括下列步骤，在晶圓表面的介质层上形成光刻胶层；对于晶圆边缘的光刻胶层曝光、显影形成光刻胶凹口；以光刻胶层为掩膜，在光刻胶凹口处对于晶圓边缘的介质层蚀刻来去除部分厚度的介质层；去除光刻胶层。所述对于晶圓边缘的光刻胶层曝光采用高压汞灯、准分子激光器、X射线或电子束作为曝光光源。所述对于晶圆边缘的介质层显影形成光刻胶凹口采用干法显影或湿法显影。所述对于晶圓边缘的介质层蚀刻采用干法蚀刻或湿法蚀刻。所述去除晶圓上的光刻胶层采用干法结合湿法化学工艺。与现有技术相比，上述方案具有以下优点上述方案通过在对于晶圓表面的介质层进行化学机械研磨之前先对于晶圓边缘的介质层进行蚀刻去除部分厚度的介质层，来修正现有技术只采用化学机械研磨而造成的研磨后晶圆边缘的介质层和晶圓中心区域的介质层厚度差距，从而使得晶圓表面的介质层在经过化学机械研磨之后，晶圆边缘的介质层与晶圓中心区域的介质层厚度差距缩小，甚至可以使得晶圆边缘的介质层厚度达到与晶圆中心区域的厚度相等的技术要求，从而提高了晶圓表面平坦化程度。图1是本发明实施例晶圓表面平坦化方法流程图；图2是本发明实施例对于晶圆边缘介质层进行去除部分厚度流程图；图3至图9是本发明实施例晶圆表面平坦化方法示意图。具体实施例方式本发明晶圆表面平坦化方法的实质是在对于晶圆表面的介质层进行化学机械研磨之前先对于晶圓边缘区域的介质层进行蚀刻来去除部分厚度的介质层，来达到对于研磨后晶圓边缘区域的介质层和晶圆中心区域的介质层的厚度差距进行修正的目的，其中所述边缘区域为试片研磨后介质层厚度大于蚀刻通孔深度的介质层区域，介质层去除厚度大于或等于通过试片测得的晶圆中心区域的介质层和晶圓边缘区域的介质层的平均厚度差距。下面通过较佳的实施例来对于本发明晶圓表面平坦化的方法进行详细说明。参照图l所述，本发明实施例晶圓表面平坦化方法包括下列步骤，步骤sl,提供表面具有介质层的晶圆，包括中心区域以及环绕中心区域的边缘区域；步骤s2，去除晶圆边缘区域部分厚度的介质层；步骤s3,对于整个晶圆表面的介质层进行化学机械研磨；其中所述边缘区域为试片研磨后介质层厚度大于蚀刻通孔深度的介质层区域，所述介质层去除厚度大于或等于通过试片测得的化学机械研磨后晶圓中心区域的介质层和晶圆边缘区域的介质层的平均厚度差距。参照图2所示，本发明实施例对于晶圆边缘区域介质层去除方法包括下列步骤，步骤s21,在晶圓表面的介质层上形成光刻胶层；步骤s22,对于晶圓边缘区域的光刻胶层曝光、显影形成光刻胶凹口；步骤s23,以光刻胶层为掩膜，在光刻胶凹口处对于晶圓表面的介质层蚀刻；步骤s24,去除光刻胶层。下面结合具体的工艺对于本发明晶圓表面平坦化的方法进行详细阐述。结合图l和图3所示，提供表面具有介质层21的晶圓20。在半导体工艺中，在晶圆20进行每一道工序之前，都会对于晶圆20表面进行清洁和干燥，因为晶圓20在被传送至蚀刻设备中之前，都可能会吸附到一些颗粒状污染物，而这些污染物是必须要清除的。根据污染的等级和工艺的需要，可以用几种不同的微粒清除方法，例如，手动气吹、机械洗刷高压水喷溅以及化学湿法清洗。结合图2和图4至图8所示为本发明实施例对于晶圓边缘区域介质层进行去除部分厚度的方法。结合图2和图4所示，在完成了对于晶圓表面的清洁和干燥之后，在晶圆20表面的介质层21上形成光刻胶层22。形成光刻胶层其实就是在介质层21上均匀地涂上一薄层光刻胶。常规涂胶的方法有刷法、旋涂方法和浸泡法等。其中，较优化的一种涂抹光刻胶的方法是动态喷洒涂胶法，在涂光刻胶之前，晶圓20会被吸附在吸盘上并以较低的转速，例如500rpm低速旋转，之后，光刻胶通过传输管道不断输出并喷洒在晶圓20表面。低速旋转的作用是帮助光刻胶最初的均匀扩散。在光刻胶扩展开之后，吸盘就会带动晶圓高速旋转来完成最终的光刻胶扩展，从而得到薄而且均匀的光刻胶膜。结合图2和图5所示，在形成光刻胶层22之后，对于晶圆20边缘的光刻胶层22进行曝光、显影形成光刻胶凹口。一般在工艺实现上都是使得掩膜版与晶圓精确对准，然后对于光刻胶层进行曝光的。本发明实施例中，无需用到掩膜版，只需要对晶圆20边缘区域内的光刻胶层22进行曝光即可，如前所述，所述边缘区域为试片研磨后介质层厚度大于蚀刻通孔深度的介质层区域，本实施例钟，所述边缘区域为从晶圆20边缘向晶圓20中心的2-5mm宽的环形区域，其中所述环形区域的宽度为2mm或4mm或5mm,较优选的为4mm，通过曝光使得该环形区域内的光刻胶受光从不可溶到可溶。目前，较常用的曝光光源有高压汞灯、准分子激光器、X射线或电子束。结合图2和图6所示，在完成了对于晶圆20边缘的光刻胶层22的曝光之后，对于晶圆20边缘的光刻胶层22进行显影形成光刻胶凹口。本发明实施例中使用湿法显影或干法显影将可溶的光刻胶去除来形成光刻胶凹口。结合图2和图7所示，在完成曝光显影形成光刻胶凹口之后，以光刻胶层22为掩膜，在光刻胶凹口处对于晶圓20表面的介质层21进行去除部分厚度的操作。本发明实施例中对于介质层21去除部分厚度采用蚀刻的方法。本发明实施例蚀刻去除的介质层厚度其实是由蚀刻前通过切片实验测得的化学机械研磨后晶圆中心区域的介质层和晶圓边缘的介质层的厚度差距来确定的。所述的切片实验是指在对于晶圓表面介质层进行化学机械研磨之前，先用一片具有相同介质层的晶圓试片进行化学机械研磨，然后测量研磨之后晶圆中心区域的介质层的厚度和晶圓边缘的介质层的厚度，如前所述，由于磨片速率的关系，晶圆边缘的介质层通常会比晶圓中心区域的介质层厚上许多。而根据切片实验的测量得到的晶圓边缘的介质层和晶圓中心区域的介质层的厚度就可以得到晶圆边缘的介质层和晶圆中心区域的介质层的平均厚度差距，并以此平均厚度差距作为去除介质层21的最小厚度。作为本发明实施例的一个举例，假设通过切片试验测得的晶圆中心区域的介质层和晶圓边缘的介质层的平均厚度差距约为2000埃，那么蚀刻去除的介质层的厚度需要大于或等于2000埃。这里以蚀刻2000埃的介质层为例，目前，蚀刻工艺有两大类湿法蚀刻和干法蚀刻。其中湿法蚀刻有硅湿法蚀刻、二氧化硅湿法蚀刻、铝膜湿法蚀刻、淀积氧化物湿法蚀刻、氮化硅湿法蚀刻、湿法喷射蚀刻以及蒸汽蚀刻等方法。而干法蚀刻有等离子体蚀刻、离子束蚀刻以及反应离子蚀刻等方法。蚀刻工艺可以根据具体需要进行蚀刻的介质层21的材料而定。而根据采用的蚀刻工艺的蚀刻速率并结合蚀刻需要去除的介质层的厚度就能得到蚀刻所需的时间，例如蚀刻去除厚度为2000埃，再结合蚀刻速率就能得到蚀刻去除2000埃厚度所需的蚀刻时间。结合之前所述的，在光刻胶凹口处对于介质层21的蚀刻达到所述的蚀刻时间后，晶圆边缘的介质层21就被去除了2000埃，这样晶圆20表面就会形成如图9所示的中间高，四周低的台阶形表面。结合图2和图8所示，在完成了对于晶圆20边缘的介质层21的蚀刻完成之后去除光刻胶层。在经过蚀刻之后，作为蚀刻阻挡层的光刻胶层22不再需要了，因此就需要从晶圆20表面去掉，较常见的方法是用湿法化学工艺将其去除。而本实施例采用的方法是干法结合湿法的化学工艺去除光刻胶。首先在高温下通入氧气与光刻胶发生反应来去除光刻胶，这就是所述的干法工艺，在一般情况下这样已经足以去除光刻胶了，为了保证去除光刻胶的工艺更完善，在干法工艺之后，还采用了湿法化学工艺对于可能残余的光刻胶进行进一步的去除。结合图1和图9所示，对于整个晶圓表面的介质层进行化学机械研磨。本实施例中采用的化学机械研磨方法如下，磨头26将晶圆吸住，研磨液24流过磨垫25和晶圆20表面，晶圆表面的介质层21就被研磨液颗粒一点点磨去，并被研磨液冲走。由于转盘23旋转，研磨垫25旋转和研磨液24的共同作用使晶圆20表面抛光，并且较高的晶圆中心区域会首先被抛光，然后才是晶圓边缘区域，这样就能够使得晶圓表面达到平整。并且，由于之前晶圓边缘的介质层已经经过了蚀刻，修正了原先只采用化学机械研磨造成的晶圓边缘的介质层和晶圓中心区域的介质层的厚度差距，因此，当完成化学机械研磨之后，晶圆边缘的介质层厚度也能够达到与晶圓中心区域的厚度相等的表面平坦化的要求了。如表1所示就是使用本发明实施例的方法对晶圓进行表面平坦化之后在晶圓边缘测得的介质层的厚度，表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表1中的测试位置其实就是测试点距离晶圓边缘的距离，预设的平坦化之后的介质层厚度为280±35埃，从表中可以看到，几乎所有测试位置的介质层的厚度都符合预设的要求，因此，本发明提高晶圆表面平坦化的方法确实能够提高晶圆表面平坦化的程度。为了验证在进行化学机械研磨法平坦化半导体晶圓表面的介质层之前，对于介质层进行晶圆蚀刻对于晶圓表面平坦化的效果，本实施例在对于晶圆表面的介质层进行化学机械研磨之后，才对于晶圓边缘的介质层进行蚀刻。对于晶圓边缘的介质层进行蚀刻的步骤如下，在晶圆表面的介质层上形成光刻胶层；对于晶圆边缘的光刻胶层进行曝光、显影形成光刻胶凹口；以光刻胶层为掩膜，在光刻胶凹口处对于晶圓边缘的介质层进行蚀刻来去除设定厚度的介质层；去除光刻胶层。其中，所述的厚度是在化学机械研磨之后测得的晶圓边缘的介质层和晶圆中心区域的介质层的厚度差距的平均值。但是，由于前述的磨片速率的关系，经过化学机械研磨之后，晶圓边缘的介质层也并不是相同厚度的，而是沿从晶圆中心区域向晶圓边缘方向逐渐增厚，因此，在对于介质层进行化学机械研磨之后再对于晶圆边缘的介质层进行蚀刻是无法使得晶圓边缘的介质层厚度达到与晶圓中心区域的厚度相等的表面平坦化的要求的。如表2所示为采用本实施例方法，首先对晶圆表面的介质层进行化学机械研磨，再对于晶圆边缘的介质层进行蚀刻后，在晶圓边缘测得的介质层的厚度，表2<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表2中的测试位置其实就是测试点距离晶圓边缘的距离，预设的平坦化之后的介质层厚度为280±35埃，从表中可以看到超过一半测得的测试位置的厚度都不符合预设的要求，因此，对晶圆表面的介质层蚀刻只有在对于介质层进行化学机械研磨之前实施才能达到使晶圓边缘的介质层和晶圓中心区域的介质层达到相同厚度的晶圆表面平坦化要求。综上所述，本发明晶圆表面平坦化方法在对于晶圆表面的介质层进行化学机械研磨之前先对于晶圓边缘的介质层进行蚀刻来去除设定厚度的介质层，来达到对于研磨后晶圓边缘的介质层和晶圆中心区域的介质层的厚度差距进4于修正的目的。虽然本发明己以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。权利要求1.一种晶圆表面平坦化的方法，其特征在于，包括下列步骤，提供表面具有介质层的晶圆，包括中心区域以及环绕中心区域的边缘区域；去除边缘区域部分厚度的介质层；对于整个晶圆表面的介质层进行化学机械研磨，其中所述边缘区域为试片研磨后介质层厚度大于蚀刻通孔深度的介质层区域，所述边缘区域介质层去除厚度大于或等于通过试片测得的化学机械研磨后晶圆中心区域的介质层和晶圆边缘区域的介质层的平均厚度差距。2.如权利要求1所述的晶圆表面平坦化的方法，其特征在于，所述去除晶圓边缘区域部分厚度的介质层采用蚀刻的方法。3.如权利要求2所述的晶圓表面平坦化的方法，其特征在于，所述蚀刻的过程还包括下列步骤，在晶圆表面的介质层上形成光刻胶层；对于晶圓边缘区域的光刻胶层曝光、显影形成光刻胶凹口；以光刻胶层为掩膜，在光刻胶凹口处对于晶圓边缘的介质层蚀刻去除部分厚度的介质层；去除光刻胶层。4.如权利要求3所述的晶圓表面平坦化的方法，其特征在于，所述对于晶圆边缘区域的光刻胶层曝光采用高压汞灯、准分子激光器、X射线或电子束作为曝光光源。5.如权利要求3所述的晶圆表面平坦化的方法，其特征在于，所述对于晶圆边缘区域的光刻胶层显影形成光刻胶凹口采用干法显影或湿法显影。6.如权利要求3所述的晶圆表面平坦化的方法，其特征在于，所述对于晶圓边缘区域的介质层蚀刻釆用干法蚀刻或湿法蚀刻。7.如权利要求3所述的晶圆表面平坦化的方法，其特征在于，所述去除晶圓上的光刻胶层采用干法结合湿法化学工艺。全文摘要本发明公开了一种晶圆表面平坦化的方法，包括，提供表面具有介质层的晶圆，包括中心区域以及环绕中心区域的边缘区域；去除边缘区域部分厚度的介质层；对于整个晶圆表面的介质层进行化学机械研磨，其中所述边缘区域为试片研磨后介质层厚度大于蚀刻通孔深度的介质层区域，边缘区域介质层去除厚度大于或等于通过试片测得的化学机械研磨后晶圆中心区域的介质层和晶圆边缘区域的介质层的平均厚度差距。本发明晶圆表面平坦化的方法使得晶圆表面的介质层在经过化学机械研磨之后，晶圆边缘区域的介质层厚度与晶圆中心区域的介质层厚度差距缩小，从而提高了晶圆表面平坦化的程度。文档编号C30B33/00GK101359595SQ20071004438公开日2009年2月4日申请日期2007年7月30日优先权日2007年7月30日发明者仇圣棻,鹏孙,平施,高金凤申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司