本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種層間介電層的化學(xué)機(jī)械拋光方法及其器件和電子裝置。

背景技術(shù)：

化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)，是化學(xué)腐蝕作用和機(jī)械去除作用相結(jié)合的加工技術(shù)，主要用于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中硅片的平坦化。利用CMP進(jìn)行表面平坦化的效果較利用傳統(tǒng)的平坦化技術(shù)進(jìn)行表面平坦化的效果有極大的改善，因而CMP在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中成為具有關(guān)鍵地位的平坦化技術(shù)。

目前，當(dāng)半導(dǎo)體器件尺寸降到28nm或以下時(shí)，多晶硅柵極之間層間介電層(ILD)的制作方法多采用固定研磨(FA)CMP進(jìn)行。在28nm尺度下，在沉積層間介電層之前，在晶片上的硬掩膜氮化硅的厚度顯示出不同的大小，例如，在應(yīng)力臨近技術(shù)(SPT)之后，較寬的柵極區(qū)域上具有較厚的SiN殘留厚度，用透射電鏡(TEM)觀察到的氮化硅厚度在0～400A之間。這種差異并不能通過基于研磨漿料的ILDCMP解決。采用固定研磨CMP進(jìn)行ILDCMP時(shí)，由于研磨固定并且不產(chǎn)生研磨墊形變，因此能帶來良好的氮化硅負(fù)載和碟形凹陷性能。然而，隨著FA網(wǎng)停止生產(chǎn)，ILDCMP不得不采用基于研磨漿料的ILDCMP。但是，在28nm的尺度下采用研磨漿料進(jìn)行ILDCMP時(shí)，會出現(xiàn)氮化硅殘留、層間介電層表面碟形凹陷和平坦性差等問題，而這會造成制得的半導(dǎo)體器件的良率和性能的下降。

圖1示出了利用FA方法和研磨漿料方法進(jìn)行ILDCMP的比較。其中，直線表示在CMP平坦化期間某時(shí)刻的介質(zhì)層，點(diǎn)畫線表示利用FA方法進(jìn)行ILDCMP的平坦化表面，直線表示利用研磨漿料方法進(jìn)行ILDCMP的平坦化表面。從圖中可以看出，在應(yīng)力臨近技術(shù)(SPT)之后，利用FA方法進(jìn)行ILDCMP可以獲得較少的氮化硅殘 留和較小的碟形凹陷，平坦性較好；而利用研磨漿料進(jìn)行ILDCMP會出現(xiàn)較多的氮化硅殘留和較大的碟形凹陷，較寬的柵極區(qū)域上具有較厚的SiN殘留厚度，平坦性較差。

因此，有必要提出一種新的半導(dǎo)體器件的制作方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)的不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件及其制作方法和電子裝置。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，該方法包括：

步驟S101：提供包括半導(dǎo)體襯底以及位于所述半導(dǎo)體襯底上的第一柵極和第二柵極的前端器件，所述第一柵極的寬度大于所述第二柵極的寬度，所述第一柵極上形成有硬掩膜層；

步驟S102：在所述第一柵極、所述第二柵極和所述半導(dǎo)體襯底上形成刻蝕停止層；

步驟S103：在所述刻蝕停止層上形成層間介電層；

步驟S104：執(zhí)行第一化學(xué)機(jī)械拋光，停止于所述第一柵極上方的刻蝕停止層表面上；

步驟S105：在所述層間介電層上形成暴露出所述第一柵極上方的刻蝕停止層的掩膜層；

步驟S106：進(jìn)行刻蝕工藝以去除未被掩膜層覆蓋的所述第一柵極上方的刻蝕停止層和硬掩膜層；

步驟S107：去除所述掩膜層并執(zhí)行第二化學(xué)機(jī)械拋光，停止于所述第二柵極上方的刻蝕停止層表面上。

可選地，所述第一柵極和所述第二柵極的材料為多晶硅。

可選地，所述第一柵極的高度等于所述第二柵極的高度。

可選地，所述刻蝕停止層為接觸孔刻蝕停止層。

可選地，所述層間介電層為氧化物層。

可選地，在步驟S105中，形成所述掩膜層的方法包括：形成覆蓋所述刻蝕停止層的光刻膠，對所述光刻膠進(jìn)行曝光、顯影處理。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種根據(jù)上述方法制得的半導(dǎo)體器件。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種包括上述半導(dǎo)體器件的電子裝置。

本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法，通過在進(jìn)行ILDCMP的過程中，增加對除較寬的柵極上硬掩膜氮化硅負(fù)載之外的其他區(qū)域形成掩膜層而僅對硬掩膜氮化硅進(jìn)行刻蝕的步驟，因而有效避免了較寬的柵極上硬掩膜氮化硅的殘留和碟形凹陷，使得拋光后層間介電層的表面平坦性好，從而提高了器件的性能和良率，并且本發(fā)明的方法僅僅增加合理的步驟而沒有帶來額外的損害，且不需要底部抗反射涂層(BARC)以進(jìn)行平坦化。本發(fā)明的電子裝置，由于使用了上述的半導(dǎo)體器件，因而具有更好的性能。

附圖說明

本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。

附圖中：

圖1為利用FA方法和研磨漿料方法進(jìn)行ILDCMP的比較示意圖；

圖2A至2G為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的相關(guān)步驟形成的結(jié)構(gòu)的剖視圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的示意性流程圖。

具體實(shí)施方式

在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明能夠以不同形式實(shí)施，而不應(yīng)當(dāng)解釋為局限于這里提出的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例將使公開徹底和完 全，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚，層和區(qū)的尺寸以及相對尺寸可能被夸大。自始至終相同附圖標(biāo)記表示相同的元件。

應(yīng)當(dāng)明白，當(dāng)元件或?qū)颖环Q為“在...上”、“與...相鄰”、“連接到”或“耦合到”其它元件或?qū)訒r(shí)，其可以直接地在其它元件或?qū)由?、與之相鄰、連接或耦合到其它元件或?qū)?，或者可以存在居間的元件或?qū)?。相反，?dāng)元件被稱為“直接在...上”、“與...直接相鄰”、“直接連接到”或“直接耦合到”其它元件或?qū)訒r(shí)，則不存在居間的元件或?qū)印?yīng)當(dāng)明白，盡管可使用術(shù)語第一、第二、第三等描述各種元件、部件、區(qū)、層和/或部分，這些元件、部件、區(qū)、層和/或部分不應(yīng)當(dāng)被這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅僅用來區(qū)分一個(gè)元件、部件、區(qū)、層或部分與另一個(gè)元件、部件、區(qū)、層或部分。因此，在不脫離本發(fā)明教導(dǎo)之下，下面討論的第一元件、部件、區(qū)、層或部分可表示為第二元件、部件、區(qū)、層或部分。

空間關(guān)系術(shù)語例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在這里可為了方便描述而被使用從而描述圖中所示的一個(gè)元件或特征與其它元件或特征的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)明白，除了圖中所示的取向以外，空間關(guān)系術(shù)語意圖還包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附圖中的器件翻轉(zhuǎn)，然后，描述為“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征將取向?yàn)樵谄渌蛱卣鳌吧稀?。因此，示例性術(shù)語“在...下面”和“在...下”可包括上和下兩個(gè)取向。器件可以另外地取向(旋轉(zhuǎn)90度或其它取向)并且在此使用的空間描述語相應(yīng)地被解釋。

在此使用的術(shù)語的目的僅在于描述具體實(shí)施例并且不作為本發(fā)明的限制。在此使用時(shí)，單數(shù)形式的“一”、“一個(gè)”和“所述/該”也意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚指出另外的方式。還應(yīng)明白術(shù)語“組成”和/或“包括”，當(dāng)在該說明書中使用時(shí)，確定所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個(gè)或更多其它的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或組的存在或添加。在此使用時(shí)，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)所列項(xiàng)目的任何及所有組合。

這里參考作為本發(fā)明的理想實(shí)施例(和中間結(jié)構(gòu))的示意圖的橫 截面圖來描述發(fā)明的實(shí)施例。這樣，可以預(yù)期由于例如制造技術(shù)和/或容差導(dǎo)致的從所示形狀的變化。因此，本發(fā)明的實(shí)施例不應(yīng)當(dāng)局限于在此所示的區(qū)的特定形狀，而是包括由于例如制造導(dǎo)致的形狀偏差。例如，顯示為矩形的注入?yún)^(qū)在其邊緣通常具有圓的或彎曲特征和/或注入濃度梯度，而不是從注入?yún)^(qū)到非注入?yún)^(qū)的二元改變。同樣，通過注入形成的埋藏區(qū)可導(dǎo)致該埋藏區(qū)和注入進(jìn)行時(shí)所經(jīng)過的表面之間的區(qū)中的一些注入。因此，圖中顯示的區(qū)實(shí)質(zhì)上是示意性的，它們的形狀并不意圖顯示器件的區(qū)的實(shí)際形狀且并不意圖限定本發(fā)明的范圍。

為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的步驟以及詳細(xì)的結(jié)構(gòu)，以便闡釋本發(fā)明提出的技術(shù)方案。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。

本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體器件的制造方法。下面，參照圖2A至圖2G以及圖3來描述本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法一個(gè)示例性方法的詳細(xì)步驟。其中，圖2A至2G為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的相關(guān)步驟形成的結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的示意性流程圖。

本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法，包括如下步驟：

步驟A1：提供包括半導(dǎo)體襯底100以及位于所述半導(dǎo)體襯底100上的第一柵極101和第二柵極102的前端器件，第一柵極101的寬度大于第二柵極102的寬度，所述第一柵極101上形成有氮化硅硬掩膜層103，如圖2A所示。

在本實(shí)施例中，前端器件是指已經(jīng)在半導(dǎo)體襯底上形成一定組件但尚未最終完成整個(gè)半導(dǎo)體器件的制造的器件。當(dāng)然，前端器件的具體結(jié)構(gòu)并不以圖2A為限，還可以包括其他組件。

半導(dǎo)體襯底100可以為單晶硅襯底、絕緣體上硅(SOI)襯底、絕緣體上層疊硅(SSOI)襯底、絕緣體上層疊鍺化硅(S-SiGeOI)襯底、絕緣體上鍺化硅(SiGeOI)襯底以及絕緣體上鍺(GeOI)襯底中的至少一種。第一柵極101和第二柵極102的材料可以為多晶硅，多晶硅的形成方法可以選用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)工藝。示例性 地，第一柵極101的高度等于第二柵極102的高度。雖然圖2A示出的第一柵極101和第二柵極102的個(gè)數(shù)均為1個(gè)，但實(shí)際上，第一柵極101、第二柵極102的個(gè)數(shù)并不以此為限，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)定。

步驟A2：在第一柵極101、第二柵極102和半導(dǎo)體襯底100上形成刻蝕停止層104，如圖2B所示。

示例性地，形成覆蓋第一柵極101、第二柵極102和半導(dǎo)體襯底100的刻蝕停止層104，刻蝕停止層104例如為接觸孔刻蝕停止層(CESL)，刻蝕停止層104的材料可以為氮化硅。刻蝕停止層104可以通過物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積等合適的沉積工藝或者其他氮化工藝形成，在此不再贅述。

步驟A3：在刻蝕停止層104上形成層間介電層105，如圖2C所示。

在半導(dǎo)體襯底100和刻蝕停止層104上沉積形成層間介電層105，層間介電層105覆蓋半導(dǎo)體襯底100并填充第一柵極101和第二柵極102之間的空隙，層間介電層105的頂面高于刻蝕停止層104的上表面。層間介電層105可為氧化物層，包括利用熱化學(xué)氣相沉積(thermal CVD)制造工藝或高密度等離子體(HDP)制造工藝形成的有摻雜或未摻雜的氧化硅的材料層，例如未經(jīng)摻雜的硅玻璃(USG)、磷硅玻璃(PSG)或硼磷硅玻璃(BPSG)。此外，層間介電層105也可以是摻雜硼或摻雜磷的自旋涂布式玻璃(spin-on-glass，SOG)、摻雜磷的四乙氧基硅烷(PTEOS)或摻雜硼的四乙氧基硅烷(BTEOS)。在負(fù)載作用下，由于需填充空隙大小不同，形成的層間介電層105的表面高低不平

步驟A4：執(zhí)行第一化學(xué)機(jī)械拋光，停止于第一柵極101上方的刻蝕停止層104表面上，如圖2D所示。

示例性地，采用具有層間介電層105材料對刻蝕停止層104材料的高選擇比的研磨液執(zhí)行第一化學(xué)機(jī)械拋光，例如，選擇比大于等于50:1。在研磨液作用下，對層間介電層105的研磨速率遠(yuǎn)大于對刻蝕停止層104的研磨速率。示例性地，當(dāng)層間介電層105的材料為氧化物，刻蝕停止層104的材料為氮化硅時(shí)，所述第一研磨液可以選用旭硝子公司(ASAHI GLASS Co.Ltd)的型號為CES333的研磨液。示 例性地，在到達(dá)研磨終點(diǎn)后，還需進(jìn)行時(shí)間較短的過研磨，通過控制縮短過研磨的時(shí)間以保證第一化學(xué)機(jī)械拋光停止于第一柵極101上方的刻蝕停止層表面上。

步驟A5：在層間介電層105上形成暴露出第一柵極101上方的刻蝕停止層104的掩膜層106，如圖2E所示。

其中，形成的掩膜層106覆蓋半導(dǎo)體襯底100上除硬掩膜氮化硅層103之外的其他區(qū)域。

其中，形成掩膜層106的方法可以包括：形成覆蓋層間介電層105的光刻膠，并對所述光刻膠進(jìn)行曝光、顯影處理

步驟A6：進(jìn)行刻蝕工藝以去除未被掩膜層106覆蓋的刻蝕停止層104和氮化硅硬掩膜層103，如圖2F所示。

在進(jìn)行ILDCMP的過程中，通過對除第一柵極101上的硬掩膜氮化硅層103之外的區(qū)域形成掩膜層106而僅對硬掩膜氮化硅層103進(jìn)行刻蝕，因而有效地避免了硬掩膜氮化硅的殘留和碟形凹陷，使得拋光后的層間介電層的表面平坦性好，從而提高了器件的性能和良率。

在刻蝕完成后，采用灰化工藝去除所述光刻膠層。

步驟A7：執(zhí)行第二化學(xué)機(jī)械拋光，停止于第二柵極102上方的刻蝕停止層104表面上，如圖2G所示。

示例性地，采用具有層間介電層105材料對刻蝕停止層104材料的高選擇比的研磨液執(zhí)行第一化學(xué)機(jī)械拋光，例如，選擇比大于等于50:1。在研磨液作用下，對層間介電層105的研磨速率遠(yuǎn)大于對刻蝕停止層104的研磨速率。示例性地，當(dāng)層間介電層105的材料為氧化物，刻蝕停止層104的材料為氮化硅時(shí)，所述第一研磨液可以選用旭硝子公司(ASAHI GLASS Co.Ltd)的型號為CES333的研磨液。示例性地，在到達(dá)研磨終點(diǎn)后，還需進(jìn)行時(shí)間較短的過研磨，通過控制縮短過研磨的時(shí)間以保證第一化學(xué)機(jī)械拋光停止于第二柵極102上方的刻蝕停止層表面上。

本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法，通過在進(jìn)行ILDCMP的過程中，增加對除較寬的第一柵極101上硬掩膜氮化硅層103之外的其他區(qū)域形成掩膜層106從而僅對硬掩膜氮化硅層103進(jìn)行刻蝕的步 驟，因而有效地避免了較寬的柵極上的氮化硅的殘留和碟形凹陷，使得拋光后層間介電層的表面平坦性好，從而提高了器件的性能和良率，并且本發(fā)明的方法僅僅增加合理的步驟而沒有帶來額外的損害，且不需要底部抗反射涂層(BARC)以進(jìn)行平坦化。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，去除了氮化硅硬掩膜負(fù)載之后，采用研磨漿料進(jìn)行ILDCMP時(shí)，碟形凹陷和平坦化性能都比采用固定研磨ILDCMP的結(jié)果好。下表顯示了當(dāng)層間介質(zhì)層為高深寬比工藝(HARP)層和正硅酸四乙酯(TEOS)層時(shí)，采用固定研磨ILDCMP、基于研磨漿料的ILDCMP(有氮化硅硬掩膜)以及根據(jù)本發(fā)明的基于研磨漿料的ILDCMP(無氮化硅硬掩膜)的結(jié)果的比較。

圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種半導(dǎo)體器件的制造方法的示意性流程圖，用于簡要示出該制造方法的典型流程。

步驟S101：提供包括半導(dǎo)體襯底以及位于所述半導(dǎo)體襯底上的第一柵極和第二柵極的前端器件，所述第一柵極的寬度大于所述第二柵極的寬度，所述第一柵極上形成有硬掩膜層；

步驟S102：在所述第一柵極、所述第二柵極和所述半導(dǎo)體襯底上形成刻蝕停止層；

步驟S103：在所述刻蝕停止層上形成層間介電層；

步驟S104：執(zhí)行第一化學(xué)機(jī)械拋光，停止于所述第一柵極上方的刻蝕停止層表面上；

步驟S105：在所述層間介電層上形成暴露出所述第一柵極上方的刻蝕停止層的掩膜層；

步驟S106：進(jìn)行刻蝕工藝以去除未被掩膜層覆蓋的所述刻蝕停止層和硬掩膜層；

步驟S107：去除所述掩膜層并執(zhí)行第二化學(xué)機(jī)械拋光，停止于所述第二柵極上方的刻蝕停止層表面上。

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種半導(dǎo)體器件，其采用上述實(shí)施例所述的半導(dǎo)體器件的制造方法制得。

通過本發(fā)明實(shí)施例所述方法制備得到的半導(dǎo)體器件，在柵極上方無硬掩膜氮化硅殘留，層間介電層的表面平坦性好，無碟形凹陷問題的出現(xiàn)，因此具有優(yōu)異的性能和良率。

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種電子裝置，其包括電子組件以及與該電子組件電連接的半導(dǎo)體器件。其中，所述半導(dǎo)體器件為上述半導(dǎo)體器件。

本實(shí)施例的電子裝置，可以是手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、上網(wǎng)本、游戲機(jī)、電視機(jī)、VCD、DVD、導(dǎo)航儀、照相機(jī)、攝像機(jī)、錄音筆、MP3、MP4、PSP等任何電子產(chǎn)品或設(shè)備，也可為任何包括該半導(dǎo)體器件的中間產(chǎn)品。其中，該電子組件可以為任何可行的組件，在此并不進(jìn)行限定。

本發(fā)明實(shí)施例的電子裝置，由于使用了上述的半導(dǎo)體器件，因而具有更好的性能。

本發(fā)明已經(jīng)通過上述實(shí)施例進(jìn)行了說明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實(shí)施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍由附屬的權(quán)利要求書及其等效范圍所界定。