[發(fā)明專利]一種半導(dǎo)體器件的制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310057964.5
• 申請日: 2013-02-25
• 公開（公告）號: CN104008967B
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程繼;陳楓
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/321
• 分類號: H01L21/321
• 代理公司: 北京市磐華律師事務(wù)所11336
• 代理人: 董巍,高偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種半導(dǎo)體器件的制造方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域中，當(dāng)半導(dǎo)體工藝發(fā)展到20nm及以下工藝節(jié)點(diǎn)，為了在單位面積上制造更多的晶體管，鰭型場效應(yīng)晶體管(Fin FET)將得到廣闊的應(yīng)用前景。

現(xiàn)有技術(shù)中，在應(yīng)用鰭型場效應(yīng)晶體管(Fin FET)的半導(dǎo)體器件的制造過程中，化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝往往被大量使用，比如對虛擬多晶硅層(dummy poly)進(jìn)行CMP等。在相關(guān)半導(dǎo)體器件制程中，在形成多晶硅層之后，需要對其進(jìn)行CMP以最終獲得厚度均一的柵極，然而，由于多晶硅層內(nèi)部并不存在停止層(stop layer)結(jié)構(gòu)，無法使用光學(xué)端點(diǎn)控制(optical endpoint control)的方法進(jìn)行CMP，因此，在CMP的過程中往往很難控制多晶硅的厚度和均一性。

下面，結(jié)合圖1A至圖1D，對現(xiàn)有技術(shù)中在Fin FET工藝中對多晶硅進(jìn)行CMP的方法進(jìn)行簡要說明。其中，圖1A至圖1D為各工藝完成后形成的圖案的剖視圖。現(xiàn)有技術(shù)中在Fin FET工藝中對多晶硅進(jìn)行CMP的方法，一般包括如下步驟：

步驟E1：提供半導(dǎo)體襯底100，該半導(dǎo)體襯底100上形成有淺溝槽隔離(STI)101和鰭片(Fin)102，并且，STI 101上形成有凹槽結(jié)構(gòu)(recess)1011，如圖1A所示。

該半導(dǎo)體襯底100分為器件密集區(qū)(Pattern dense)和器件非密集區(qū)(Pattern Iso)，如圖1A中虛線左右兩個區(qū)域，其中位于虛線左側(cè)的為器件密集區(qū)，位于虛線右側(cè)的為器件非密集區(qū)。

其中，STI 101的材料為氧化物；鰭片(Fin)102的材料為硅。

步驟E2：在所述半導(dǎo)體襯底100上形成一層?xùn)艠O絕緣層103。形成的圖形，如圖1B所示。

其中，柵極絕緣層103可以為氧化物。

步驟E3：在半導(dǎo)體襯底100上沉積多晶硅層(也稱虛擬多晶硅層，即dummy poly)1040，形成的圖形如圖1C所示。

由于半導(dǎo)體襯底100的表面形貌的影響，沉積形成的多晶硅層1040在器件密集區(qū)和器件非密集區(qū)會存在一定的高度差(記作h1)，如圖1C所示。

一般而言，高度差h1取決于多晶硅的沉積過程。如果STI 101的凹槽的深度為600埃(即Fin 102高于STI 101的高度為600埃)并且多晶硅為均勻沉積，那么，形成的器件密集區(qū)和非密集區(qū)的高度差h1大約為500埃。

步驟E4：對多晶硅層1040進(jìn)行CMP，形成平坦化的多晶硅層104。形成的圖形，如圖1D所示。

在步驟E4中，由于多晶硅層1040內(nèi)部并不存在停止層結(jié)構(gòu)，無法使用光學(xué)端點(diǎn)控制(optical endpoint control)的方法進(jìn)行CMP，因此，最終的多晶硅層1040的厚度和均一性往往很難控制。這將嚴(yán)重影響該使用Fin FET的半導(dǎo)體器件的良率和電學(xué)特性。

因此，為了解決上述問題，需要提出一種新的半導(dǎo)體器件的制造方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括：

步驟S101：提供包括淺溝槽隔離和鰭片的半導(dǎo)體襯底；

步驟S102：在所述半導(dǎo)體襯底上形成柵極絕緣層；

步驟S103：在所述柵極絕緣層上形成多晶硅層；

步驟S104：在所述多晶硅層的內(nèi)部形成停止層；

步驟S105：對所述多晶硅層進(jìn)行CMP，去除所述多晶硅層位于所述停止層上方的部分；

步驟S106：對所述停止層進(jìn)行CMP，去除所述停止層。

其中，所述停止層的材料為氧化硅、碳化硅或氮化硅。

其中，所述步驟S104包括：

步驟S1041：對所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行氧離子注入，在所述多晶硅層內(nèi)形成一層氧離子注入層；

步驟S1042：對所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行熱退火，以在所述氧離子注入層的位置形成氧化硅層。

其中，在所述步驟S1041中，在進(jìn)行所述氧離子注入時，離子注入的深度為500～1000埃，劑量為約10¹⁷cm^-2。

其中，在所述步驟S1042中，所述熱退火的溫度為約1000℃。

其中，在所述步驟S105中，對多晶硅層化學(xué)機(jī)械拋光采用光學(xué)端點(diǎn)控制的方法進(jìn)行控制。