專利名稱：半導(dǎo)體器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件制造方法，特別地，涉及一種MOEFET制造方法中的平坦化工藝。
背景技術(shù)：
平坦化工藝是半導(dǎo)體器件制造方法，尤其是MOSFET制造方法中必不可少的工藝步驟。目前，業(yè)界用于深亞微米尺寸的MOSFET制造方法中的平坦化工藝通常是化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)。但是，在絕大多數(shù)的科研機(jī)構(gòu)中，例如大學(xué)實驗室、研究所等，半導(dǎo)體生產(chǎn)線并不是像產(chǎn)業(yè)界那樣先進(jìn)，往往是落后一代甚至幾代的產(chǎn)品，例如很多科研機(jī)構(gòu)采用的是4寸線。對于這些相對落后的生產(chǎn)線，供應(yīng)商已經(jīng)不再提供相應(yīng)尺寸的CMP設(shè)備，因此，研究機(jī)構(gòu)難以采購到合適的CMP設(shè)備；同時，CMP設(shè)備的成本較高，多數(shù)研究機(jī)構(gòu)難以承受。因此，需要開發(fā)出一種不采用CMP的平坦化工藝，以滿足眾多科研機(jī)構(gòu)在制造半導(dǎo)體器件過程中的需求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件的制造方法，通過離子注入工藝和刻蝕工藝，來實現(xiàn)MOSFET制造過程中的平坦化，而不需要采用CMP。本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括如下步驟提供一襯底，所述襯底上具有已形成的器件圖形；形成一層平坦化填充層，所述平坦化填充層覆蓋所述襯底和所述器件圖形；所述平坦化填充層具有突出部分，上述突出部分對應(yīng)于所述器件圖形；在所述平坦化填充層上涂敷光刻膠，形成一層表面平坦的光刻膠層；采用一離子注入工藝，透過所述光刻膠層向所述平坦化填充層注入離子；在所述離子注入工藝之后，去除所述光刻膠層；采用一刻蝕工藝，對所述平坦化填充層進(jìn)行刻蝕，獲得平坦化表面；其特征在于由于所述平坦化填充層上方的所述光刻膠層的厚度不同，上述突出部分的頂部的離子濃度高于上述突出部分的底部的離子濃度，也高于除上述突出部分之外的上述平坦化填充層的離子濃度。在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法中，所述平坦化填充層的材料為Si02。在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法中，所述平坦化填充層的形成工藝為化學(xué)氣相沉積或原子層沉積。在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法中，所述平坦化填充層的厚度至少能完全覆蓋所述器件圖形。在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法中，所述離子注入工藝的注入元素為P、B或 Ar，注入能量為60 150KeV。在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法中，上述突出部分的頂部的離子濃度至少為IO13 1016Cm_2。在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法中，所述刻蝕工藝為濕法腐蝕，采用的腐蝕液為稀釋的氫氟酸。本發(fā)明的優(yōu)點在于在半導(dǎo)體器件制造過程中，采用光刻膠涂敷和離子注入工藝， 在平坦化填充層中實現(xiàn)不同的離子濃度的分布，由于離子濃度影響刻蝕速度，因此，通過隨后的刻蝕工藝，來實現(xiàn)器件表面的平坦化，而不需要采用CMP，這為科研機(jī)構(gòu)省去了大量和 CMP相關(guān)的工藝成本。
圖1本發(fā)明中具有器件圖形的襯底；
圖2在襯底上形成一層平坦化填充層；圖3在平坦化填充層上形成光刻膠層，并進(jìn)行離子注入；圖4去除光刻膠層，突出部分具有一離子分布；圖5對平坦化填充層進(jìn)行刻蝕；圖6獲得平坦的器件表面。
具體實施例方式以下參照附圖并結(jié)合示意性的實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明技術(shù)方案的特征及其技術(shù)效果。首先，提供襯底1，襯底1可以是體硅襯底、絕緣襯底上硅(SOI)、砷化鎵襯底等常見半導(dǎo)體襯底。采用常規(guī)工藝，在襯底1上形成器件圖形2，參見附圖1。其中，器件圖形2 可以是柵極結(jié)構(gòu)、金屬互連線等。接著，參見附圖2，形成層平坦化填充層3，平坦化填充層3覆蓋襯底1和器件圖形 2 ；平坦化填充層3具有突出部分31，突出部分31對應(yīng)于器件圖形2。平坦化填充層3是具有良好的溝槽填充性能的絕緣材料，例如Si02。形成平坦化填充層3的工藝需要具有一定的臺階覆蓋能力，例如化學(xué)氣相沉積(LPCVD)、原子層沉積(ALD)等。平坦化填充層3的厚度需要至少完全覆蓋器件圖形2，并能完全填充器件圖形2之間的部分。形成平坦化填充層3之后，在平坦化填充層3上涂敷光刻膠，形成一層表面平坦的光刻膠層4，光刻膠層4完全覆蓋平坦化填充層3，參見附圖3。在形成光刻膠層4之后，進(jìn)行一次離子注入工藝，即附圖3中上方的箭頭陣列所示。這一步離子注入工藝的目的是向平坦化填充層3中注入離子。離子注入工藝中所注入的元素為P、B或者Ar，注入能量為60 150KeV。之后，去除光刻膠層4，參見附圖4。由于光刻膠層4厚度并不一致，受其影響，平坦化填充層3各部分離子濃度也不相同。突出部分3 1頂部A之上的光刻膠最薄，所以光刻膠對所注入的離子影響最小，因此，突出部分31頂部A的離子濃度最高，其濃度在IO13 1016cnT2。而突出部分31底部B之上的光刻膠比突出部分31頂部A之上的光刻膠更厚，所以光刻膠對底部B所注入的離子的影響比對頂部A的影響大，因此，突出部分31底部B的離子濃度將小于突出部分31頂部A的離子濃度。這可以參見附圖4中顏色示意，頂部A的顏色較深，代表其離子濃度較高，而底部B的顏色較淺，代表其離子濃度較低?；谕瑯拥睦碛?，突出部分31之外的平坦化填充層3為其平坦部分C，平坦部分C上的光刻膠厚度最厚，因此，此處的離子注入受光刻膠的影響最大，也就是說，平坦部分C中的離子濃度最低。接著，采用一刻蝕工藝，對平坦化填充層3進(jìn)行刻蝕，參見附圖5，刻蝕工藝從上至下消減平坦化填充層3，方向由圖中箭頭示出?？涛g工藝采用濕法腐蝕，腐蝕液為稀釋的氫氟酸。由于材料層中的離子濃度會對刻蝕速度有影響，具體地說，材料層中離子濃度越高， 刻蝕速度也就越高，因此，在對平坦化填充層3進(jìn)行刻蝕時，突出部分31頂部A具有最大的刻蝕速度，因此，其被刻蝕去除的速度最快；突出部分31底部B的刻蝕速度小于突出部分 31頂部A的刻蝕速度，而平坦部分C的刻蝕速度最小。這樣一來，通過該步刻蝕工藝，并根據(jù)刻蝕形貌適時地調(diào)整刻蝕參數(shù)，突出部分31被以較快的刻蝕速度漸漸地削平，以至于最終同平坦部分C具有相同的表面高度，也即獲得了平坦的表面，參見附圖6。在本發(fā)明中，在平坦化填充層上涂敷一層平坦的光刻膠，透過該光刻膠層對平坦化填充層進(jìn)行離子注入。離子在平坦化填充層中的濃度分布受到光刻膠厚度的影響，進(jìn)而， 不同的離子濃度會導(dǎo)致對平坦化填充層的不同的刻蝕速度，因此，結(jié)合離子注入工藝和刻蝕工藝，即可獲得平坦化的器件表面，從而省去了通常采用CMP的平坦化工藝，這為科研機(jī)構(gòu)省去了大量和CMP相關(guān)的工藝成本。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括如下步驟提供一襯底，所述襯底上具有已形成的器件圖形；形成一層平坦化填充層，所述平坦化填充層覆蓋所述襯底和所述器件圖形；所述平坦化填充層具有突出部分，上述突出部分對應(yīng)于所述器件圖形；在所述平坦化填充層上涂敷光刻膠，形成一層表面平坦的光刻膠層；采用一離子注入工藝，透過所述光刻膠層向所述平坦化填充層注入離子；在所述離子注入工藝之后，去除所述光刻膠層；采用一刻蝕工藝，對所述平坦化填充層進(jìn)行刻蝕，獲得平坦化表面；其特征在于由于所述平坦化填充層上方的所述光刻膠層的厚度不同，上述突出部分的頂部的離子濃度高于上述突出部分的底部的離子濃度，也高于除上述突出部分之外的上述平坦化填充層的離子濃度。
2.一種如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述平坦化填充層的材料為SiO2。
3.—種如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述平坦化填充層的形成工藝為化學(xué)氣相沉積或原子層沉積。
4.一種如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述平坦化填充層的厚度至少能完全覆蓋所述器件圖形。
5.一種如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述離子注入工藝的注入元素為P、B或Ar，注入能量為60 150KeV。
6.一種如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，上述突出部分的頂部的離子濃度為IO13 IO16cnT2。
7.—種如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述刻蝕工藝為濕法蝕刻，采用的化學(xué)試劑為稀釋的HF。
全文摘要
一種半導(dǎo)體器件的制造方法，平坦化填充層覆蓋襯底和襯底上的器件圖形；在平坦化填充層上涂敷一層平坦的光刻膠，透過該光刻膠層對平坦化填充層進(jìn)行離子注入；離子在平坦化填充層中的濃度分布受到光刻膠厚度的影響，進(jìn)而不同的離子濃度會導(dǎo)致對平坦化填充層的不同的刻蝕速度，因此，在離子注入工藝之后通過去膠和刻蝕工藝，即可獲得平坦化的器件表面，從而省去了通常采用CMP的平坦化工藝，減少了大量和CMP相關(guān)的工藝成本。
文檔編號H01L21/311GK102479680SQ20101057166
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月29日
發(fā)明者劉金彪, 尹海洲, 李春龍 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所