一種平坦化的工藝方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體制造領域，特別涉及一種平坦化的工藝方法。
【背景技術】
[0002]隨著平面半導體器件的尺寸不斷縮小，短溝道效應愈發(fā)突出，提高柵控能力成為下一代器件的開發(fā)中的重點方向，類似FinFet (鰭式場效應晶體管)的多柵器件，F(xiàn)inFet是具有鰭型溝道結構的晶體管，它利用薄鰭(Fin)的幾個表面作為溝道，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。
[0003]不同于平面器件，如圖1所示，F(xiàn)inFet器件制造工藝中，在形成鰭102溝道之后，進行隔離材料104如二氧化硅的填充，而后，進行平坦化，直至暴露鰭102的頂部，如圖2所示，如鰭上的蓋層氮化硅，進而，進行進行部分刻蝕，形成隔離結構106，如圖3所示。
[0004]在目前，隔離材料的化學機械平坦化(CMP)工藝中，由于溝槽深度的差異以及填充工藝的差異，會導致平坦化均勻性的差異，然而，F(xiàn)inFET器件對溝槽平坦化工藝的均勻性要求很高，其均勻性決定了晶圓內多晶柵高度的一致性，這會對器件最終電學特性的一致性產生影響。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的旨在至少解決上述技術缺陷，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]填充材料層；
[0008]獲得片內材料層的厚度數(shù)據；
[0009]根據拋光頭壓力區(qū)間的劃分，獲得片內各相應區(qū)間的材料層的平均厚度THKn ；
[0010]根據各區(qū)間的材料層的平均厚度THKn，調整拋光頭各壓力區(qū)間的壓力值參數(shù)Pn，進行平坦化。
[0011]可選的，壓力值參數(shù)Pn = (PBLn*THKn)/ThkBLn，其中，PBLn為該材料層的各壓力區(qū)間的基線移除壓力，ThkBLn為該材料層的各區(qū)間的基線厚度。
[0012]可選的，拋光頭壓力區(qū)間的數(shù)量為5。
[0013]可選的，所述填充材料層的步驟具體為:
[0014]在襯底上形成鰭之后，填充隔離材料的材料層。
[0015]本發(fā)明實施例提供的平坦化的工藝方法，根據各區(qū)間填充的材料層的平均厚度來調整拋光頭各壓力區(qū)間的壓力值參數(shù)，進而進行平坦化，各區(qū)間的材料層的厚度可以反映由于刻蝕或填充造成的材料厚度的不同，根據其進行壓力的調整，調整不同區(qū)間的移除速率，從而改善多晶柵平坦化工藝的均勻性，提高器件的性能。
【附圖說明】
[0016]本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0017]圖1-3示出了 FinFet器件隔離結構平坦化過程的截面示意圖；
[0018]圖4示出了根據本發(fā)明實施例的平坦化的工藝方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
[0020]正如【背景技術】所述，在FinFet器件形成隔離結構時，進行隔離材料填充后進行平坦化工藝，由于在進行鰭刻蝕過程中以及后續(xù)填充工藝的過程中，都有可能導致隔離材料厚度上的差異，這會導致平坦化均勻性的差異，導致器件電學特性一致性的差異。
[0021]為了解決上述的問題，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:
[0022]填充材料層；
[0023]獲得片內材料層的厚度數(shù)據；
[0024]根據拋光頭壓力區(qū)間的劃分，獲得片內各相應區(qū)間的材料層的平均厚度THKn ；
[0025]根據各區(qū)間的材料層的平均厚度，調整拋光頭各壓力區(qū)間的壓力值參數(shù)Pn，進行平坦化。
[0026]在本發(fā)明中，根據各區(qū)間填充的材料層的平均厚度來調整拋光頭各壓力區(qū)間的壓力值參數(shù)，進而進行平坦化，各區(qū)間的材料層的厚度可以反映由于刻蝕或填充造成的材料厚度的不同，根據其進行壓力的調整，調整不同區(qū)間的移除速率，從而改善多晶柵平坦化工藝的均勻性，提高器件的性能。
[0027]為了更好的理解本發(fā)明，以下將結合制造流程以及具體的實施例進行詳細的描述。在本實施例中，是在FinFet器件形成隔離結構時，利用上述方法進行平坦化，可以理解的是，在其他器件或結構的平坦化時，也可以采用上述方法進行。
[0028]首先，提供襯底100，參考圖1。
[0029]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，Germanium On Insulator)等半導體襯底。在本實施例中，所述襯底為硅襯底。
[0030]接著，在襯底內形成鰭102，參考圖1所示。
[0031]可以通過在襯底100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，例如RIE (反應離子刻蝕)的方法，刻蝕襯底，從而在襯底內形成鰭102，而后，可以進一步將硬掩膜去除。
[0032]而后，進行隔離材料104的填充，如圖1所示。
[0033]可以淀積隔離的介質材料，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。
[0034]接著，獲得片內隔離材料的厚度數(shù)據。
[0035]可以通過傳統(tǒng)的膜厚測量來獲得晶片內介質材料厚度分布數(shù)據，通常的，可以根據需要來選取分布的測試點，通常遍布晶片的不同區(qū)域，例如可以為不同區(qū)域的49點測試數(shù)據。
[0036]而后，根據拋光頭壓力區(qū)間的劃分，獲得片內各相應區(qū)間的介質材料的平均厚度。
[0037]通常的CMP的拋光設備，為了更好的保證拋光的均勻性，通常地，CMP的拋光設備拋光頭有根據可控壓力進行區(qū)間的分配，例如對于12英寸(300_)的拋光頭，其被劃分為按圓心分布的5個區(qū)間，按半徑從中心至邊緣分別是，zonel:0-40mm ；zone2:40-70mm ；zone3:70-100mm ；zone4:100-130mm ；zone5:130-150mmo
[0038]相應地，晶片根據拋光頭壓力區(qū)間的劃分，也劃分為按圓心分布的5個區(qū)間，并將相應區(qū)間內的介質材料的厚度進行計算，獲得各相應區(qū)間的介質材料的平均厚度THKn，n =1，2，3，4，5。
[0039]接著，根據各區(qū)間的介質材料的平均厚度THKn，調整拋光頭各壓力區(qū)間的壓力值參數(shù)Pn，進行平坦化。
[0040]也就是說，依據基線(baseline)工藝的介質材料的厚度對應的基線拋光頭的壓力，對各區(qū)間的拋光頭壓力進行壓力補償，高于baseline的進行壓力增加，低于baseline的進行壓力減小。
[0041]在本實施例中，根據材料移除速率公式R = K*P*V = THK/t，其中R為移除速率，K為材料移除系數(shù)，P是拋光頭壓力，V是拋光頭轉速，THK為移除厚度，t為移除時間。其中，拋光頭轉速對每個區(qū)間是一致的，可計算出相對于各壓力區(qū)間需要調整的壓力參數(shù)，即Pn = (PBLn*THKn)/THKBLn, (η = I, 2，3，4，5)，其中，ΡΒ?η為該介質材料的各壓力區(qū)間的基線移除壓力，THKBLn為該介質材料的各區(qū)間的基線厚度。
[0042]在一個具體的實施例中，CMP工藝中zonel?zone5基準壓力PBL1, Pbl2, Pbl3, Pbl4,Pbl5 分別為 1.72psi, 1.58psi，1.63psi，1.84psi，2.3psi，基線厚度為 6000A,晶片的各區(qū)間的平均厚度為 THK1:6340A ；THK2:6070A ；THK3:591 OA ；THK4:5850A ;THK5:6270A ;這樣，得到進行平坦化的拋光頭各壓力區(qū)間的壓力值參數(shù)，P1, P2, P3, P4，P5分別為1.82psi, 1.60psi,1.61psi, 1.79psi, 2.4psi,可以根據此壓力值更改拋光頭各區(qū)間的壓力值，以保證平坦化的均勻性。
[0043]在平坦化后，進行濕法腐蝕，得到隔離器件106，參考圖3所示。
[0044]而后，可以根據具體的需要完成器件的后續(xù)工藝，如柵極結構的形成等。
[0045]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。
[0046]雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本發(fā)明技術方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內容，依據本發(fā)明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案保護的范圍內。
【主權項】
1.一種平坦化的工藝方法，其特征在于，包括步驟: 填充材料層； 獲得片內材料層的厚度數(shù)據； 根據拋光頭壓力區(qū)間的劃分，獲得片內各相應區(qū)間的材料層的平均厚度THKn ； 根據各區(qū)間的材料層的平均厚度THKn，調整拋光頭各壓力區(qū)間的壓力值參數(shù)Pn，進行平坦化。2.根據權利要求1所述的工藝方法，其特征在于，壓力值參數(shù)Pn=(PBLn*THKn)/THKBLn,其中，為該材料層的各壓力區(qū)間的基線移除壓力，THI^n為該材料層的各區(qū)間的基線厚度。3.根據權利要求2所述的工藝方法，其特征在于，拋光頭壓力區(qū)間的數(shù)量為5。4.根據權利要求1所述的工藝方法，其特征在于，所述填充材料層的步驟具體為: 在襯底上形成鰭之后，填充隔離材料的材料層。
【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：填充材料層；獲得片內材料層的厚度數(shù)據；根據拋光頭壓力區(qū)間的劃分，獲得片內各相應區(qū)間的材料層的平均厚度THKn；根據各區(qū)間的材料層的平均厚度THKn，調整拋光頭各壓力區(qū)間的壓力值參數(shù)Pn，進行平坦化。本發(fā)明根據各區(qū)間填充的材料層的平均厚度來調整拋光頭各壓力區(qū)間的壓力值參數(shù)，進而進行平坦化，以調整不同區(qū)間的移除速率，從而改善多晶柵平坦化工藝的均勻性，提高器件的性能。
【IPC分類】H01L21/02, H01L21/311, H01L21/336
【公開號】CN105097434
【申請?zhí)枴緾N201410217592
【發(fā)明人】楊濤, 劉金彪, 李俊峰, 趙超
【申請人】中國科學院微電子研究所
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2014年5月21日