一種平坦化的工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及一種平坦化的工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著平面半導(dǎo)體器件的尺寸不斷縮小，短溝道效應(yīng)愈發(fā)突出，提高柵控能力成為下一代器件的開(kāi)發(fā)中的重點(diǎn)方向，類似FinFet (鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的多柵器件，F(xiàn)inFet是具有鰭型溝道結(jié)構(gòu)的晶體管，它利用薄鰭(Fin)的幾個(gè)表面作為溝道，可以增大工作電流，從而可以防止傳統(tǒng)晶體管中的短溝道效應(yīng)。
[0003]不同于平面器件，如圖1所示，F(xiàn)inFet器件的隔離結(jié)構(gòu)104形成在鰭102之間的襯底100上的凸起圖形，這樣，在形成多晶柵的工藝中，如圖2所示，在淀積多晶柵106之后，需要進(jìn)行多晶柵的平坦化，如圖3所示，平坦化后的多晶柵106進(jìn)一步進(jìn)行圖案化的刻蝕。
[0004]由于鰭的分布密度不同，會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)部分的多晶柵的移除速率不同，相較于鰭密度較小的區(qū)域，在鰭的密度較大的區(qū)域，凸起的多晶柵局部承壓較低，相應(yīng)局部的移除速率更慢一些，而由于移除速率的不同，會(huì)導(dǎo)致片內(nèi)多晶厚度的均勻性(Within In WaferNon-Uniformity, WIWNU)較差。然而，F(xiàn)inFET器件對(duì)多晶柵平坦化工藝的均勻性要求很高，其均勻性決定了晶圓內(nèi)多晶柵高度的一致性，這會(huì)對(duì)器件最終電學(xué)特性的一致性產(chǎn)生影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的旨在至少解決上述技術(shù)缺陷，提供一種平坦化的工藝方法，提高多晶柵平坦化的均勻性。
[0006]本發(fā)明提供了一種平坦化的工藝方法，包括步驟:
[0007]提供鰭及鰭之間的隔離；
[0008]覆蓋多晶柵；
[0009]對(duì)鰭之上凸起的多晶柵部分進(jìn)行離子注入；
[0010]進(jìn)行化學(xué)機(jī)械平坦化。
[0011]可選的，對(duì)鰭之上凸起的多晶柵部分進(jìn)行離子注入的步驟具體包括:
[0012]在多晶硅之上形成圖案化的光刻膠，形成該光刻膠的光罩為形成鰭的光刻膠時(shí)的光罩，且該光刻膠的極性與形成鰭時(shí)的光刻膠的極性相反；
[0013]進(jìn)行離子注入；
[0014]去除光刻膠。
[0015]可選的，離子注入的深度小于或等于凸起的多晶柵部分的高度。
[0016]可選的，注入的離子包括:C、H、B、BF2、In、P、As、Sb、Ge、S1、F或他們的組合。
[0017]可選的，離子注入的能量范圍為l-1000KeV。
[0018]可選的，離子注入的劑量范圍為lE10_lE16cm2。
[0019]可選的，進(jìn)行化學(xué)機(jī)械平坦化時(shí)采用的拋光液為S12基拋光液或Al2O3基拋光液。
[0020]本發(fā)明實(shí)施例提供的平坦化的工藝方法，在淀積多晶柵之后，對(duì)鰭之上凸起的多晶柵部分進(jìn)行離子注入，由于經(jīng)過(guò)了離子注入，凸起的多晶柵部分結(jié)晶狀態(tài)被破壞，這會(huì)大大的增強(qiáng)化學(xué)機(jī)械平坦化中拋光液對(duì)凸起的多晶柵部分的化學(xué)腐蝕作用，提高頂部的多晶柵的移除速率，從而降低或避免因圖形密度不同而造成多晶材料移除速率的差異，從而改善多晶柵平坦化工藝的均勻性，提高器件的性能。
【附圖說(shuō)明】
[0021]本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0022]圖1-3示出了現(xiàn)有技術(shù)中FinFet器件多晶柵平坦化過(guò)程的截面示意圖；
[0023]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的平坦化的工藝方法的流程示意圖；
[0024]圖5-8示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的工藝形成半導(dǎo)體器件的各個(gè)制造過(guò)程的截面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0026]正如【背景技術(shù)】所述，在FinFet器件形成多晶柵時(shí)，需要進(jìn)行平坦化工藝，而由于鰭的分布密度的不同，會(huì)導(dǎo)致平坦化的均勻性的問(wèn)題，從而導(dǎo)致器件柵極高度的不一致性，影響器件的性能。
[0027]為了解決上述的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種平坦化的工藝方法，參考圖4所示，包括:
[0028]提供鰭及鰭之間的隔離；
[0029]覆蓋多晶柵；
[0030]對(duì)鰭之上凸起的多晶柵部分進(jìn)行離子注入；
[0031 ] 進(jìn)行化學(xué)機(jī)械平坦化。
[0032]在本發(fā)明中，在淀積多晶柵之后，對(duì)鰭之上凸起的多晶柵部分進(jìn)行離子注入，由于經(jīng)過(guò)了離子注入，凸起的多晶柵部分結(jié)晶狀態(tài)被破壞，這會(huì)大大的增強(qiáng)化學(xué)機(jī)械平坦化中拋光液對(duì)凸起的多晶柵部分的化學(xué)腐蝕作用，提高頂部的多晶柵的移除速率，從而降低或避免因圖形密度不同而造成多晶材料移除速率的差異，從而改善多晶柵平坦化工藝的均勻性，提聞器件的性能。
[0033]為了更好的理解本發(fā)明，以下將結(jié)合制造流程以及具體的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0034]首先，在步驟SOI，提供鰭202及鰭之間的隔離204，如圖5所示。
[0035]在本實(shí)施例中，首先，提供襯底200。
[0036]在本發(fā)明中，所述襯底可以為Si襯底、Ge襯底、SiGe襯底、SOI (絕緣體上硅，Silicon On Insulator)或 GOI (絕緣體上錯(cuò)，Germanium On Insulator)等半導(dǎo)體襯底。在本實(shí)施例中，所述襯底為硅襯底
[0037]接著，在所述襯底內(nèi)形成鰭202。
[0038]可以通過(guò)在襯底200上形成硬掩膜(圖未示出)，例如氮化硅，在硬掩膜的掩蔽下，利用刻蝕技術(shù)，例如RIE (反應(yīng)離子刻蝕)的方法，刻蝕襯底，從而在襯底內(nèi)形成鰭202，而后，可以進(jìn)一步將硬掩膜去除。
[0039]而后，在鰭之間形成隔離204。
[0040]淀積隔離的介質(zhì)材料，例如未摻雜的氧化硅(S12)、摻雜的氧化硅(如硼硅玻璃、硼磷硅玻璃等)等，并進(jìn)行平坦化，例如CMP (化學(xué)機(jī)械拋光)，之后進(jìn)行濕法腐蝕，從而得到隔離204。
[0041]而后，在步驟S02，覆蓋多晶柵206，如圖6所示。
[0042]在上述器件上淀積多晶柵材料，例如多晶硅材料，將上述隔離204及鰭202覆蓋上多晶柵。由于鰭為凸出的結(jié)構(gòu)，在淀積多晶柵材料后，鰭上的多晶柵206-1相較于隔離上的多晶柵206-2高出一定高度H。
[0043]接著，在步驟S03，對(duì)鰭之上凸起的多晶柵部分206-1進(jìn)行離子注入。
[0044]在本實(shí)施例中，通過(guò)在隔離204之上的部分覆蓋光刻膠的掩膜層208，將鰭之上凸起的多晶柵部分206-1進(jìn)行離子注入，更具體的，在多晶硅之上形成圖案化的光刻膠時(shí)米用的光罩為形成鰭的光刻膠時(shí)的光罩，且該光刻膠的極性與形成鰭時(shí)的光刻膠的極性相反，例如，形成鰭的光刻膠為正性光刻膠，則，進(jìn)行此時(shí)離子注入時(shí)的光刻膠為負(fù)性。也就是說(shuō)，此時(shí)離子注入與形成鰭時(shí)的光罩為同一塊，同時(shí)采用不同極性的光刻膠，這樣，可以在離子注入時(shí)使用鰭的光罩，無(wú)需重新開(kāi)發(fā)新的離子注入的光罩，減少開(kāi)發(fā)費(fèi)用。
[0045]在具體的實(shí)施例中，可以通過(guò)預(yù)先的模擬實(shí)驗(yàn)選擇合適的離子注入的條件，使得離子注入的深度小于或等于凸起的多晶柵部分的高度。注入深度主要通過(guò)離子注入的注入能量，以及注入后的退火溫度來(lái)調(diào)節(jié)，可先用常用離子注入模擬軟件，如srim，來(lái)模擬不同離子注入的濃度深度分布，注入的離子可以為(:、!1、8、8?2、111、？38、513、66、5^或他們的組合，離子注入的能量范圍可以為Ι-lOOOKeV，離子注入的劑量范圍可以為lE10-lE16cm2。在離子注入后，將光刻膠除去。
[0046]而后，在步驟S04，進(jìn)行化學(xué)機(jī)械平坦化，如圖8所示。
[0047]可以采用傳統(tǒng)的多晶柵的化學(xué)平坦化工藝進(jìn)行平坦化，直到到達(dá)預(yù)定的多晶柵的厚度。
[0048]在本實(shí)施例中，進(jìn)行化學(xué)機(jī)械平坦化時(shí)采用的拋光液為S12基拋光液或Al2O3基拋光液，拋光墊可以采用硬或軟的拋光墊。由于凸起的多晶柵部分的結(jié)晶狀態(tài)被離子注入工藝破壞，這增強(qiáng)了化學(xué)機(jī)械平坦化中拋光液對(duì)凸起的多晶柵部分的化學(xué)腐蝕作用，提高頂部的多晶柵的移除速率，從而降低或避免因圖形密度不同而造成多晶材料移除速率的差巳升。
[0049]而后，可以根據(jù)具體的需要完成器件的后續(xù)工藝，如柵極的圖案化等。
[0050]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。
[0051]雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種平坦化的工藝方法，其特征在于，包括步驟: 提供鰭及鰭之間的隔離； 覆蓋多晶柵； 對(duì)鰭之上凸起的多晶柵部分進(jìn)行離子注入； 進(jìn)行化學(xué)機(jī)械平坦化。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)鰭之上凸起的多晶柵部分進(jìn)行離子注入的步驟具體包括: 在多晶硅之上形成圖案化的光刻膠，形成該光刻膠的光罩為形成鰭的光刻膠時(shí)的光罩，且該光刻膠的極性與形成鰭時(shí)的光刻膠的極性相反； 進(jìn)行離子注入； 去除光刻膠。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，離子注入的深度小于或等于凸起的多晶柵部分的高度。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，注入的離子包括:C、H、B、BF2、In、P、As、Sb、Ge、S1、F或他們的組合。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，離子注入的能量范圍為1-lOOOKeV。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，離子注入的劑量范圍為lE10-lE16cm2。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)行化學(xué)機(jī)械平坦化時(shí)采用的拋光液為S12基拋光液或Al2O3基拋光液。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種平坦化的工藝方法，包括步驟：提供鰭及鰭之間的隔離；覆蓋多晶柵；對(duì)鰭之上凸起的多晶柵部分進(jìn)行離子注入；進(jìn)行化學(xué)機(jī)械平坦化。由于凸起的多晶柵部分的結(jié)晶狀態(tài)被離子注入工藝破壞，這增強(qiáng)了化學(xué)機(jī)械平坦化中拋光液對(duì)凸起的多晶柵部分的化學(xué)腐蝕作用，提高頂部的多晶柵的移除速率，從而降低或避免因圖形密度不同而造成多晶材料移除速率的差異。
【IPC分類】H01L21/28
【公開(kāi)號(hào)】CN105097468
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410217176
【發(fā)明人】楊濤, 劉金彪, 李俊峰, 盧一泓, 張?jiān)? 崔虎山, 趙超
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院微電子研究所
【公開(kāi)日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2014年5月21日