用于硬化的流体材料的cmp浆料溶液的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明总体涉及半导体技术，更具体地，涉及用于硬化的流体材料的CMP浆料溶 液。
【背景技术】
[0002] 可以使用各种光刻技术形成集成电路。这些技术通常包括使用化学机械抛光 (CMP)工艺。CMP工艺通常用于磨掉半导体衬底的表面并使半导体衬底表面光滑。在一些情 况下，CMP工艺用于去除一些或全部预先形成的不再需要的层。例如，可以在半导体衬底内 形成沟槽。可以在该沟槽内沉积各种其它层的材料。为了简化沉积工艺，将这些层沉积在 整个半导体衬底上，包括沟槽区和非沟槽区。为了从非沟槽区去除沉积的层，可以应用CMP 工艺以磨掉沉积的层。
[0003] CMP工艺使用包括化学溶液的浆料溶液，该化学溶液具有将保持非常小的颗粒的 特定的粘度。这些颗粒由诸如二氧化硅（SiO2)或氧化铝（Al2O3)的硬质材料制成。这些颗 粒帮助磨掉衬底的表面并使衬底的表面光滑。传统的CMP工艺设计为使得磨削的主要模式 是机械方式，具体地，是颗粒方式。工艺的次要的方式是化学工艺，其包括化学反应以帮助 去除衬底的表面。这种CMP工艺对于平坦化诸如层间电介质（ILD)的介电材料的较硬的材 料是有效的。
[0004] 在一些情况下，可以期望对诸如光刻胶材料或抗反射涂覆材料的软质材料实施 CMP工艺。通常通过应用流体材料并通过烘烤工艺硬化该流体来形成这些材料。但是，通常 CMP工艺不能设计为对这些材料有效的工作。特别地，可能出现不期望的刮擦和剥离。因 此，期望CMP工艺可以对诸如硬化的流体材料的软质材料有效地工作。
【发明内容】
[0005] 为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种用于实施化学机械抛光（CMP)工 艺的方法，所述方法包括：对衬底上的硬化的流体材料的表面应用CMP浆料溶液，所述CMP 浆料溶液包括为了改变所述硬化的流体材料的所述表面上的键结构而选择性的添加剂，其 中，所述添加剂包括剥离剂添加剂或氧化剂添加剂；以及使用抛光头抛光所述硬化的流体 材料的所述表面。
[0006] 在上述方法中，其中，所述添加剂包括剥离剂添加剂并且包括N-甲基-2-吡咯烷 酮（NMP)、二甲基亚砜（DMSO)、环丁砜或二甲基甲酰胺（DMF)中的至少一种。
[0007] 在上述方法中，其中，所述硬化的流体材料包括碳氧键，并且其中，所述添加剂配 置为破坏所述硬化的流体材料的所述碳氧键。
[0008] 在上述方法中，其中，所述CMP浆料溶液包括包含非球形颗粒的浆料溶液颗粒。
[0009] 在上述方法中，其中，所述CMP浆料溶液包括包含非球形颗粒的浆料溶液颗粒；所 述氧化剂添加剂包括过氧化氢（H2O2)和硫酸（H2SO4)。
[0010] 在上述方法中，其中，所述CMP浆料溶液包括包含非球形颗粒的浆料溶液颗粒；所 述氧化剂添加剂包括过氧化氢（H2O2)和硫酸（H2SO4);过氧化氢和硫酸的比率在约1:1和 1:10的范围内。
[0011] 在上述方法中，其中，所述CMP浆料溶液包括包含非球形颗粒的浆料溶液颗粒；所 述氧化剂添加剂包括过氧化氢（H2O2)、过硫酸铵（(NH4) 2S2O8)、过氧单硫酸（H2SO5)、具有臭氧 (O3)的去离子水或硫酸（H2SO4)中的至少一种。
[0012] 在上述方法中，所述CMP浆料溶液同时包括所述剥离剂添加剂和所述氧化剂添加 剂。
[0013] 在上述方法中，其中，所述CMP浆料溶液的pH小于7。
[0014] 在上述方法中，其中，所述硬化的流体材料是光刻胶材料。
[0015] 根据本发明的另一个方面，提供了一种方法，包括：将流体材料应用于图案化的衬 底上方；硬化所述流体材料以形成硬化的流体材料；以及对所述硬化的流体材料的表面实 施化学机械抛光（CMP)工艺，所述CMP工艺包括使用包含添加剂的浆料溶液以改变所述硬 化的流体材料的所述表面上的键结构。
[0016] 在上述方法中，进一步包括，在所述CMP工艺之后，对所述图案化的衬底的部件实 施蚀刻工艺。
[0017] 在上述方法中，进一步包括，在所述CMP工艺之后，对所述图案化的衬底的部件实 施蚀刻工艺；进一步包括，在蚀刻工艺之后，从所述衬底去除剩余的硬化的流体材料。
[0018] 在上述方法中，进一步包括，在所述CMP工艺之后，对所述图案化的衬底的部件实 施蚀刻工艺；进一步包括，在蚀刻工艺之后，从所述衬底去除剩余的硬化的流体材料；进一 步包括，在所述图案化的衬底的所述部件上方形成层间介电材料。
[0019] 在上述方法中，其中，硬化所述流体材料包括烘烤所述流体材料。
[0020] 在上述方法中，其中，所述添加剂包括剥离剂添加剂，所述剥离剂添加剂包括 N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP)、二甲基亚砜（DMSO)、环丁砜或二甲基甲酰胺（DMF)中的至少一 种。
[0021] 在上述方法中，其中，所述添加剂包括氧化剂添加剂，所述氧化剂添加剂包括过氧 化氢（H2O2)、过硫酸铵（(NH4)2S 2O8)、过氧单硫酸（H2SO5)、具有臭氧（O 3)的去离子水或硫酸 (H2SO4)中的至少一种。
[0022] 根据本发明的又一个方面，提供了一种用于化学机械抛光（CMP)工艺的浆料溶 液，所述浆料溶液包括：湿润剂；剥离剂添加剂，包括N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP)、二甲基 亚砜（DMS0)、环丁砜或二甲基甲酰胺（DMF)中的至少一种；以及氧化剂添加剂，包括过氧 化氢（H2O2)、过硫酸铵（(NH4)2S 2O8)、过氧单硫酸（H2SO5)、具有臭氧（O 3)的去离子水或硫酸 (H2SO4)中的至少一种。
[0023] 在上述浆料溶液中，进一步包括：非球形研磨料颗粒，分散在所述浆料溶液内。
[0024] 在上述浆料溶液中，其中，所述浆料溶液的pH值小于7。
【附图说明】
[0025] 当结合参考附图进行阅读时，根据下文具体的描述可以最佳地理解本发明的各个 方面。应该注意，结合工业中的标准实践，各个部件未按比例绘出。事实上，为了清楚的讨 论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。
[0026] 图IA至图IF是根据一些实施例的示出了包括对硬化的流体材料实施的CMP工艺 的示例性制造工艺的示意图。
[0027] 图2是根据一些实施例的示出了示例性CMP系统的示意图。
[0028] 图3是根据一些实施例的示出了 CMP楽料溶液的示例性组成的示意图。
[0029] 图4是根据一些实施例的示出了化学键的示例性断裂的示意图。
[0030] 图5是示出了对硬化的流体材料使用CMP工艺的示例性方法的流程图。
【具体实施方式】
[0031] 应该理解，以下公开内容提供了许多用于实施所提供的主题的不同特征的不同实 施例或实例。以下描述的组件和配置的具体实例用于简化本发明。当然，这仅仅是实例，并 不是用于限制本发明。例如，在说明书中，第一部件形成在第二部件上方或者之上可以包括 第一部件和第二部件直接接触的实施例，还可以包括在第一部件和第二部件之间插入有附 加部件，从而使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。此外，本发明可在各个实例中 重复参考标号和/或字母。该重复是为了简明和清楚，而且其本身没有规定所述各种实施 例和/或结构之间的关系。
[0032] 而且，为了便于描述，诸如"在…下面"、"在…下方"、"下"、"在…上方"、"上"等空间 相对位置术语在本文中可以用于描述如附图所示的一个元件或部件与另一个（或另一些） 元件或部件的关系。应该理解，除了图中描述的方位外，这些空间相对位置术语旨在包括器 件在使用或操作中的不同方位。器件可以以其他方式定向（旋转90度或在其他方位上）， 并因此对本文中使用的空间相对位置描述符进行同样的解释。
[0033] 图IA至图IF是示出了包括对硬化的流体材料实施CMP工艺的示例性制造工艺 100的示意图。根据本实例，图IA示出了形成在衬底102上的多个集成电路部件104。硬 化的流体材料106形成在部件104上方。
[0034] 通常，集成电路制造工艺包括在衬底102上形成各种部件104。这些部件104可以 包括电阻器、电容器和晶体管。通常，晶体管包括栅极结构。可以使用各种光刻工艺以图案 化部件104。图案的图案密度可以改变。此外，在应用用于形成部件104各种制造工艺之 后，不同的部件104可以为不同的高度。
[0035] 在传统半导体制造中，形成于衬底上的部件104覆盖有介电材料，其通常称为层 间电介质（ILD)。在应用电场之后，电子不能像流过导体一样的流过介电材料。因此，介电 材料用于使一层的导电部件与不同层的导电部件相隔离。
[0036] 然后，对ILD实施CMP工艺以使其平坦，从而用于将要在其顶部形成的下一层。CMP 工艺同时使用化学力和机械力以用于使表面光滑。CMP工艺可以包括与化学蚀刻和研磨抛 光相关的原理。CMP工艺包括浆料溶液，有时，称其为胶质。浆料溶液同时具有研磨特性和 化学特性。特别地，浆料溶液可以包括各种化学蚀刻剂。此外，浆料溶液可以包括各种由诸 如二氧化硅的硬质材料制成的颗粒。颗粒在CMP工艺中作