[发明专利]一种半导体器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种半导体器件的制造方法。

背景技术

在半导体技术领域中，当半导体工艺发展到20nm及以下工艺节点，为了在单位面积上制造更多的晶体管，鳍型场效应晶体管(Fin FET)将得到广阔的应用前景。

现有技术中，在应用鳍型场效应晶体管(Fin FET)的半导体器件的制造过程中，化学机械抛光(CMP)工艺往往被大量使用，比如对虚拟多晶硅层(dummy poly)进行CMP等。在相关半导体器件制程中，在形成多晶硅层之后，需要对其进行CMP以最终获得厚度均一的栅极，然而，由于多晶硅层内部并不存在停止层(stop layer)结构，无法使用光学端点控制(optical endpoint control)的方法进行CMP，因此，在CMP的过程中往往很难控制多晶硅的厚度和均一性。

下面，结合图1A至图1D，对现有技术中在Fin FET工艺中对多晶硅进行CMP的方法进行简要说明。其中，图1A至图1D为各工艺完成后形成的图案的剖视图。现有技术中在Fin FET工艺中对多晶硅进行CMP的方法，一般包括如下步骤：

步骤E1：提供半导体衬底100，该半导体衬底100上形成有浅沟槽隔离(STI)101和鳍片(Fin)102，并且，STI 101上形成有凹槽结构(recess)1011，如图1A所示。

该半导体衬底100分为器件密集区(Pattern dense)和器件非密集区(Pattern Iso)，如图1A中虚线左右两个区域，其中位于虚线左侧的为器件密集区，位于虚线右侧的为器件非密集区。

其中，STI 101的材料为氧化物；鳍片(Fin)102的材料为硅。

步骤E2：在所述半导体衬底100上形成一层栅极绝缘层103。形成的图形，如图1B所示。

其中，栅极绝缘层103可以为氧化物。

步骤E3：在半导体衬底100上沉积多晶硅层(也称虚拟多晶硅层，即dummy poly)1040，形成的图形如图1C所示。

由于半导体衬底100的表面形貌的影响，沉积形成的多晶硅层1040在器件密集区和器件非密集区会存在一定的高度差(记作h1)，如图1C所示。

一般而言，高度差h1取决于多晶硅的沉积过程。如果STI 101的凹槽的深度为600埃(即Fin 102高于STI 101的高度为600埃)并且多晶硅为均匀沉积，那么，形成的器件密集区和非密集区的高度差h1大约为500埃。

步骤E4：对多晶硅层1040进行CMP，形成平坦化的多晶硅层104。形成的图形，如图1D所示。

在步骤E4中，由于多晶硅层1040内部并不存在停止层结构，无法使用光学端点控制(optical endpoint control)的方法进行CMP，因此，最终的多晶硅层1040的厚度和均一性往往很难控制。这将严重影响该使用Fin FET的半导体器件的良率和电学特性。

因此，为了解决上述问题，需要提出一种新的半导体器件的制造方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种半导体器件的制造方法，包括：

步骤S101：提供包括浅沟槽隔离和鳍片的半导体衬底；

步骤S102：在所述半导体衬底上形成栅极绝缘层；

步骤S103：在所述栅极绝缘层上形成多晶硅层；

步骤S104：在所述多晶硅层的内部形成停止层；

步骤S105：对所述多晶硅层进行CMP，去除所述多晶硅层位于所述停止层上方的部分；

步骤S106：对所述停止层进行CMP，去除所述停止层。

其中，所述停止层的材料为氧化硅、碳化硅或氮化硅。

其中，所述步骤S104包括：

步骤S1041：对所述半导体衬底进行氧离子注入，在所述多晶硅层内形成一层氧离子注入层；

步骤S1042：对所述半导体衬底进行热退火，以在所述氧离子注入层的位置形成氧化硅层。

其中，在所述步骤S1041中，在进行所述氧离子注入时，离子注入的深度为500～1000埃，剂量为约10¹⁷cm^-2。

其中，在所述步骤S1042中，所述热退火的温度为约1000℃。

其中，在所述步骤S105中，对多晶硅层化学机械抛光采用光学端点控制的方法进行控制。