[發(fā)明專利]半導(dǎo)體器件的形成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410133524.8
• 申請日: 2014-04-03
• 公開（公告）號: CN104979200B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙簡;王杭萍
• 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: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L21/3105
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11227
• 代理人: 駱蘇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體器件的形成方法。

背景技術(shù)

隨著集成電路制造技術(shù)的快速發(fā)展，促使集成電路中的半導(dǎo)體器件，尤其是MOS(Metal Oxide Semiconductor，金屬-氧化物-半導(dǎo)體)器件的尺寸不斷地縮小，以此滿足集成電路發(fā)展的小型化和集成化的要求。在MOS晶體管器件的尺寸持續(xù)縮小的過程中，現(xiàn)有工藝以氧化硅或氮氧化硅作為柵介質(zhì)層的工藝受到了挑戰(zhàn)。以氧化硅或氮氧化硅作為柵介質(zhì)層所形成的晶體管出現(xiàn)了一些問題，包括漏電流增加以及雜質(zhì)的擴(kuò)散，從而影響晶體管的閾值電壓，進(jìn)而影響半導(dǎo)體器件的性能。

為解決以上問題，以高K柵介質(zhì)層和金屬柵構(gòu)成的晶體管被提出，即高K金屬柵(HKMG，High K Metal Gate)晶體管。所述高K金屬柵晶體管采用高K(介電常數(shù))材料代替常用的氧化硅或氮氧化硅柵介質(zhì)材料，能夠在縮小晶體管尺寸的同時，減小漏電流的產(chǎn)生，并提高晶體管的性能。

然而，隨著半導(dǎo)體工藝節(jié)點的不斷縮小，所形成的高K金屬柵晶體管的尺寸不斷縮小、器件密度不斷提高，導(dǎo)致制造高K金屬柵晶體管的工藝難以控制，所形成的高K金屬柵晶體管性能不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是提供一種半導(dǎo)體器件的形成方法，使所形成的半導(dǎo)體器件形貌良好、性能穩(wěn)定。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的形成方法，包括：提供襯底，所述襯底具有器件區(qū)和外圍區(qū)，所述器件區(qū)的襯底表面具有若干器件結(jié)構(gòu)，相鄰器件結(jié)構(gòu)之間具有溝槽，所述襯底和器件結(jié)構(gòu)表面具有停止層；采用致密化沉積工藝在所述停止層表面形成第一介質(zhì)層，位于器件區(qū)的第一介質(zhì)層填充滿所述溝槽，位于外圍區(qū)的第一介質(zhì)表面低于器件結(jié)構(gòu)頂部的停止層表面；在第一介質(zhì)層表面形成第二介質(zhì)層；采用第一次拋光工藝對所述第二介質(zhì)層表面進(jìn)行平坦化，形成第一拋光平面，所述第一拋光平面到器件結(jié)構(gòu)頂部的停止層表面具有第一距離；采用第二次拋光工藝對所述第一拋光平面進(jìn)行平坦化，直至暴露出停止層表面為止，形成第二拋光平面，所述外圍區(qū)的第一介質(zhì)層表面到所述第二拋光平面具有第二距離；采用第三次拋光工藝對所述第二拋光平面進(jìn)行平坦化，直至暴露出器件結(jié)構(gòu)頂部表面為止。

可選的，所述第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層的材料為氧化硅，所述停止層的材料為氮化硅。

可選的，所述致密化沉積工藝的參數(shù)包括：沉積氣體包括正硅酸乙酯、臭氧，所述正硅酸乙酯的流量為400標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘～1000標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘，臭氧的流量為1800標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘～3000標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘，氣壓為500托～800托，溫度為400攝氏度～450攝氏度。

可選的，所述第二次拋光工藝對所述第一介質(zhì)層的拋光速率為3埃/分鐘～4埃/分鐘。

可選的，所述第二介質(zhì)層的形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝，包括：沉積氣體包括正硅酸乙酯、氧氣和氦氣，壓強(qiáng)為1托～10托，溫度為360攝氏度～420攝氏度，射頻功率為400瓦～2000瓦，氧氣的流量為500標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘～4000標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘，正硅酸乙酯的流量為500標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘～5000標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘，氦氣的流量為1000標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘～5000標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘。

可選的，所述第二次拋光工藝為固定磨料化學(xué)機(jī)械拋光工藝。

可選的，所述第一次拋光和第三次拋光工藝為采用研磨液的化學(xué)機(jī)械拋光工藝。

可選的，進(jìn)行所述第一次拋光工藝，直至暴露出位于器件結(jié)構(gòu)頂部的第一介質(zhì)層表面為止，形成第一拋光平面。

可選的，所述器件結(jié)構(gòu)為柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)包括：位于襯底表面的柵介質(zhì)層、位于柵介質(zhì)層表面的柵極層、以及位于柵介質(zhì)層和柵極層兩側(cè)的側(cè)墻。

可選的，所述柵介質(zhì)層的材料為氧化硅，所述柵極層的材料為多晶硅。

可選的，還包括：在第三次拋光工藝之后，去除所述柵介質(zhì)層和柵極層，在第一介質(zhì)層內(nèi)形成開口；在所述開口底部和側(cè)壁表面形成高K柵介質(zhì)層，在所述高K柵介質(zhì)層表面形成填充滿開口的金屬柵。

可選的，所述襯底表面到器件結(jié)構(gòu)頂部的停止層之間的距離為650埃～750埃。

可選的，在器件區(qū)內(nèi)，相鄰器件結(jié)構(gòu)之間的溝槽深寬比大于5:1。

可選的，所述第一距離為300埃～450埃，所述第二距離為150埃～200埃。

可選的，形成于器件結(jié)構(gòu)頂部的第一介質(zhì)層厚度為400埃～500埃，形成于外圍區(qū)停止層表面的第一介質(zhì)層厚度為500埃～600埃。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點：