[发明专利]一种锗的化学机械抛光方法

说明书

技术领域

本发明涉及IC制造工艺，特别地，涉及一种锗的化学机械抛方法。

技术背景

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。

与常规CMP工艺类似，如何保证晶圆芯片内部的均匀性(within die non-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

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：

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；

b.确认锗沟槽与测量隔离区齐平的最低图形密度ρ；

c.遮蔽在晶圆上图形密度小于ρ的锗沟槽，并暴露图形密度大于或等于ρ的锗沟槽；

d.对暴露的区域进行离子注入处理；

e.除去对晶圆的遮蔽；

f.对所述晶圆进行化学机械抛光。

其中，在所述步骤b中，确认最低图形密度ρ的方法为物理裂片分析。

其中，所述步骤c包括：

c1.制备光刻版，该光刻版可实现对图形密度大于等于ρ的区域的光刻；

c2.在所述晶圆上涂覆光刻胶，并采用c1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。

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。

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,H,B,BF₂,In,P,As,Sb,Ge,Si,F中的任何一种或其组合。

其中，在所述步骤d中，所述离子注入处理的能量为1KeV～1000KeV。

其中，在所述步骤d中，所述离子注入处理的注入剂量为1×10^10～1×10¹⁶cm^-2。

其中，在所述步骤f中，所使用的抛光液为酸性或碱性SiO₂基抛光液以及酸性或碱性Al₂O₃基抛光液等。

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。

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

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：

图1是现有技术中一种锗的化学机械抛光方法的示意图；