平坦化處理方法
【專利摘要】本申請(qǐng)公開了一種平坦化處理方法。一示例方法可以包括：對(duì)材料層進(jìn)行第一濺射，在進(jìn)行第一濺射時(shí)，以第一掩蔽層遮蔽材料層中濺射的負(fù)載條件相對(duì)較低的區(qū)域；去除第一掩蔽層；以及對(duì)材料層進(jìn)行第二濺射，以使材料層平坦。
【專利說明】平坦化處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，更具體地，涉及一種平坦化處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體工藝中，經(jīng)常用到平坦化工藝，例如化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)，以獲得相對(duì)平坦的表面。然而，在通過CMP對(duì)材料層進(jìn)行平坦化的情況下，如果需要研磨掉相對(duì)較厚的部分，則難以控制CMP后材料層的表面平坦度，例如控制到幾個(gè)納米之內(nèi)。
[0003]另一方面，如果要對(duì)覆蓋特征、特別是非均勻分布特征的材料層進(jìn)行平坦化，那么材料層由于特征的存在而可能出現(xiàn)非均勻分布的凹凸起伏，因此可能導(dǎo)致平坦化不能一致地執(zhí)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本公開的目的至少部分地在于提供一種平坦化處理方法。
[0005]根據(jù)本公開的一個(gè)方面，提供了一種對(duì)襯底上形成的材料層進(jìn)行平坦化的方法，包括:對(duì)材料層進(jìn)行第一濺射，在進(jìn)行第一濺射時(shí)，以第一掩蔽層遮蔽材料層中濺射的負(fù)載條件相對(duì)較低的區(qū)域；去除第一掩蔽層；以及對(duì)材料層進(jìn)行第二濺射，以使材料層平坦。
[0006]根據(jù)本公開的另一方面，提供了一種對(duì)襯底上形成的材料層進(jìn)行平坦化的方法，包括:對(duì)材料層進(jìn)行第一濺射，在進(jìn)行第一濺射時(shí)，以第一掩蔽層遮蔽材料層中濺射的負(fù)載條件相對(duì)較高的區(qū)域，其中進(jìn)行第一濺射，以使材料層中未被第一掩蔽層遮蔽的部分平坦；去除第一掩蔽層；在材料層的所述部分上形成第二掩蔽層，其中第二掩蔽層的位置與第一掩蔽層的位置不交迭；以及對(duì)材料層進(jìn)行第二濺射，以使材料層平坦。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]通過以下參照附圖對(duì)本公開實(shí)施例的描述，本公開的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更為清楚，在附圖中:
[0008]圖1-19示出了制造半導(dǎo)體器件的示例流程，其中利用了根據(jù)本公開實(shí)施例的平坦化處理方法；
[0009]圖4a示出了根據(jù)本公開另一實(shí)施例的圖4所示操作的替代操作；
[0010]圖5a示出了根據(jù)本公開另一實(shí)施例的圖5所示操作的替代操作；
[0011]圖1la示出了根據(jù)本公開另一實(shí)施例的圖11所示操作的替代操作；以及
[0012]圖12a示出了根據(jù)本公開另一實(shí)施例的圖12所示操作的替代操作。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下，將參照附圖來描述本公開的實(shí)施例。但是應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本公開的范圍。此外，在以下說明中，省略了對(duì)公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本公開的概念。[0014]在附圖中示出了根據(jù)本公開實(shí)施例的各種結(jié)構(gòu)示意圖。這些圖并非是按比例繪制的，其中為了清楚表達(dá)的目的，放大了某些細(xì)節(jié)，并且可能省略了某些細(xì)節(jié)。圖中所示出的各種區(qū)域、層的形狀以及它們之間的相對(duì)大小、位置關(guān)系僅是示例性的，實(shí)際中可能由于制造公差或技術(shù)限制而有所偏差，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際所需可以另外設(shè)計(jì)具有不同形狀、大小、相對(duì)位置的區(qū)域/層。
[0015]在本公開的上下文中，當(dāng)將一層/元件稱作位于另一層/元件“上”時(shí)，該層/元件可以直接位于該另一層/元件上，或者它們之間可以存在居中層/元件。另外，如果在一種朝向中一層/元件位于另一層/元件“上”，那么當(dāng)調(diào)轉(zhuǎn)朝向時(shí)，該層/元件可以位于該另一層/元件“下”。
[0016]根據(jù)本公開的示例,可以通過派射(sputtering),例如Ar或N等離子體派射,來對(duì)材料層進(jìn)行平坦化處理。通過這種濺射平坦化處理，而非常規(guī)的CMP平坦化處理，可以實(shí)現(xiàn)更加平坦的材料層表面。這種材料層可以包括半導(dǎo)體制造工藝中使用的多種材料層，例如，包括但不限于絕緣體材料層、半導(dǎo)體材料層和導(dǎo)電材料層。
[0017]另外，在進(jìn)行濺射時(shí)，可能存在負(fù)載效應(yīng)(loading effect) 0所謂“負(fù)載相應(yīng)”，是指濺射所針對(duì)的材料層上存在的圖案以及圖案的密度(或者說，材料層的形貌)等將會(huì)影響濺射后材料層的厚度和/或形貌等。因此，為了獲得較為平坦的表面，優(yōu)選地在濺射時(shí)考慮負(fù)載效應(yīng)。
[0018]例如，如果材料層由于之下存在(凸出的)特征而存在凸起，那么相對(duì)于其他沒有凸起的部分而言，存在凸起的部分需要經(jīng)受“更多”的濺射，才能與其他部分保持平坦。在此，所謂“更多”的濺射，例如是指在相同的濺射參數(shù)(如，濺射功率和/或氣壓)情況下，需要進(jìn)行更長時(shí)間的濺射；或者，在相同濺射時(shí)間的情況下，濺射強(qiáng)度的更大(如，濺射功率和/或氣壓更大)；等等。也就是說，對(duì)于濺射而言，這種凸起對(duì)應(yīng)的負(fù)載條件(loadingcondition)更大。
[0019]另一方面，如果材料層由于之下存在(凹入的)特征而存在凹陷，那么相對(duì)于其他沒有凹陷的部分而言，存在凹陷的部分需要經(jīng)受“更少”的濺射，才能與其他部分保持平坦。也就是說，對(duì)于濺射而言，這種凹陷對(duì)應(yīng)的負(fù)載條件更小。
[0020]另外，如果存在多個(gè)非均勻分布的特征，那么材料層可能由于特征而具有非均勻分布的凸起和/或凹陷，因此導(dǎo)致負(fù)載條件在襯底上發(fā)生變化。例如，對(duì)于凸起而言，其分布密度較高區(qū)域的負(fù)載條件要高于分布密度較低區(qū)域的負(fù)載條件；而對(duì)于凹陷而言，其分布密度較高區(qū)域的負(fù)載條件要低于分布密度較低區(qū)域的負(fù)載條件。非均勻分布的負(fù)載條件可能不利于濺射均勻地進(jìn)行。
[0021]根據(jù)本公開的示例，在通過濺射對(duì)材料層進(jìn)行平坦化的處理中，可以結(jié)合光刻，以便能夠?qū)崿F(xiàn)選擇性平坦化。例如，在進(jìn)行濺射之前，可以通過掩蔽層來遮蔽材料層中濺射的負(fù)載條件相對(duì)較低的區(qū)域，然后對(duì)露出的材料層部分(負(fù)載條件相對(duì)較高)進(jìn)行濺射(以下稱作“第一濺射”)。通過第一濺射，可以降低露出的材料層部分的負(fù)載條件，并使之接近或大致等于被遮蔽的材料層部分的負(fù)載條件。之后，可以去除第一掩蔽層，并對(duì)整個(gè)材料層(由于第一濺射，其負(fù)載條件的均勻性得以改進(jìn))進(jìn)行濺射(以下稱作“第二濺射”)。這樣，第二濺射可以在襯底上大致均勻地進(jìn)行，從而有助于獲得平坦的表面。
[0022]上述特征可以包括能夠在襯底上形成的各種特征，例如，包括但不限于襯底上的凸出特征如柵、鰭等，和/或襯底上的凹入特征如替代柵工藝中去除犧牲柵而形成的柵槽
坐寸O
[0023]本公開可以各種形式呈現(xiàn)，以下將描述其應(yīng)用于鰭式場效應(yīng)晶體管(FinFET)的
一些示例。
[0024]如圖1所示，提供襯底1000。該襯底1000可以是各種形式的襯底，例如但不限于體半導(dǎo)體材料襯底如體Si襯底、絕緣體上半導(dǎo)體(SOI)襯底、SiGe襯底等。在以下的描述中，為方便說明，以體Si襯底為例進(jìn)行描述。
[0025]可以對(duì)襯底1000進(jìn)行構(gòu)圖，以形成鰭。例如，這可以如下進(jìn)行。具體地，在襯底1000上按設(shè)計(jì)形成構(gòu)圖的光刻膠(未示出)，然后以構(gòu)圖的光刻膠為掩模，刻蝕例如反應(yīng)離子刻蝕(RIE)襯底1000，從而形成鰭1002。之后，可以去除光刻膠。在圖1所示的示例中，根據(jù)設(shè)計(jì)需要，鰭1002在區(qū)域100-1中的分布密度較高，而在區(qū)域100-2中的分布密度較低。
[0026]這里需要指出的是，通過刻蝕所形成的(鰭之間的)溝槽的形狀不一定是圖1中所示的規(guī)則矩形形狀，可以是例如從上到下逐漸變小的錐臺(tái)形。另外，所形成的鰭的位置和數(shù)目不限于圖1所示的示例。
[0027]另外，鰭不限于通過直接對(duì)襯底進(jìn)行構(gòu)圖來形成。例如，可以在襯底上外延生長另外的半導(dǎo)體層，對(duì)該另外的半導(dǎo)體層進(jìn)行構(gòu)圖來形成鰭。如果該另外的半導(dǎo)體層與襯底之間具有足夠的刻蝕選擇性，則在對(duì)鰭進(jìn)行構(gòu)圖時(shí)，可以使構(gòu)圖基本上停止于襯底，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鰭高度的較精確控制。
[0028]在通過上述處理形成鰭之后，可以在襯底上形成隔離層。
[0029]具體地，如圖1所示，可以在襯底上例如通過淀積形成電介質(zhì)層1004，以覆蓋形成的鰭1002。例如，電介質(zhì)層1004可以包括氧化物(如，氧化硅)。由于鰭1002的存在，電介質(zhì)層1004上存在凸起B(yǎng)。相應(yīng)地，凸起B(yǎng)在區(qū)域100-1中的分布密度較高，而在區(qū)域100-2中的分布密度較低。為此，需要對(duì)電介質(zhì)層1004進(jìn)行平坦化。根據(jù)本公開的優(yōu)選實(shí)施例，通過兩次濺射來進(jìn)行平坦化處理。
[0030]具體地，如圖2所示，在電介層1004上形成構(gòu)圖的掩蔽層1006，以遮蔽凸起B(yǎng)密度較低的區(qū)域100-2。例如，掩蔽層1006可以包括光刻膠，其可以通過掩模進(jìn)行曝光、顯影等操作來構(gòu)圖。例如，可以根據(jù)用來形成鰭1002的掩模(確定鰭的位置和形狀等，并因此部分地確定鰭1002的分布密度)，來設(shè)計(jì)用來對(duì)掩蔽層1006進(jìn)行曝光的掩模。
[0031]然后，如圖3所示，可以對(duì)露出的電介質(zhì)層1004部分進(jìn)行濺射(“第一濺射”)。例如，濺射可以使用等離子體，如Ar或N等離子體。在此，例如可以根據(jù)等離子體濺射對(duì)電介質(zhì)層1004的切削速度，控制濺射參數(shù)例如濺射功率和氣壓等，來確定進(jìn)行等離子體濺射的時(shí)間，使得等離子體濺射能夠執(zhí)行一定的時(shí)間段，以降低區(qū)域100-1中的負(fù)載條件，使之接近或大致等于區(qū)域100-2中的負(fù)載條件。例如，可以根據(jù)區(qū)域100-1、100-2中的特征密度差異以及濺射參數(shù)，來確定第一濺射的時(shí)間。之后，可以去除掩蔽層1006。
[0032]這樣，就得到了圖4所示的結(jié)構(gòu)。如圖4所示，在區(qū)域100-1，凸起B(yǎng)已經(jīng)降低了一定的高度，從而該區(qū)域中的負(fù)載條件降低，并因此可以接近乃至大致等于區(qū)域100-2中的負(fù)載條件，這有利于隨后的第二濺射均勻地進(jìn)行。
[0033]接下來，如圖5所示，可以對(duì)整個(gè)電介質(zhì)層1004進(jìn)行濺射(“第二濺射”)，來對(duì)電介質(zhì)層1004進(jìn)行平坦化處理。同樣，濺射可以使用等離子體，如Ar或N等離子體。在此，例如可以根據(jù)等離子體濺射對(duì)電介質(zhì)層1004的切削速度，控制濺射參數(shù)例如濺射功率和氣壓等，來確定進(jìn)行等離子體濺射的時(shí)間，使得等離子體濺射能夠執(zhí)行一定的時(shí)間段，充分平滑電介質(zhì)層1004的表面。由于如上所述，通過第一濺射襯底上負(fù)載條件的均勻性得以改善，因此濺射可以大致均勻地執(zhí)行，并因此可以實(shí)現(xiàn)更加平坦的表面。
[0034]圖6示出了通過第二濺射進(jìn)行平坦化之后的結(jié)果。盡管在圖6中示出了微觀上的起伏，但是事實(shí)上電介質(zhì)層1004的頂面具有充分的平坦度，其起伏可以控制在例如幾個(gè)納米之內(nèi)。在圖6所示的示例中，等離子體濺射可以在到達(dá)鰭1002的頂面之前結(jié)束，以避免對(duì)鰭1002造成過多的損傷。根據(jù)本公開的另一實(shí)施例，還可以根據(jù)需要，對(duì)通過濺射平坦化后的電介質(zhì)層1004進(jìn)行少許CMP。
[0035]在電介質(zhì)層1004的表面通過等離子體濺射而變得充分平滑之后，如圖7所示，可以對(duì)電介質(zhì)層1004進(jìn)行回蝕(例如，RIE)，以露出鰭1002的一部分，該露出的部分隨后可以用作最終器件的真正鰭。剩余的電介質(zhì)層1004構(gòu)成隔離層。由于回蝕之前電介質(zhì)層1004的表面通過濺射而變得平滑，所以回蝕之后隔離層1004的表面在襯底上基本上保持一致。
[0036]為改善器件性能，根據(jù)本公開的一示例，還可以如圖7中的箭頭所示，通過注入來形成穿通阻擋部(參見圖8所示的1008)。例如，對(duì)于η型器件而言，可以注入P型雜質(zhì)，如B、BF2或In ;對(duì)于P型器件，可以注入η型雜質(zhì)，如As或P。離子注入可以垂直于襯底表面。控制離子注入的參數(shù)，使得穿通阻擋部形成于鰭位于隔離層1004表面之下的部分中，并且具有期望的摻雜濃度。應(yīng)當(dāng)注意，由于鰭的形狀因子，一部分摻雜劑(離子或元素)可能從鰭的露出部分散射出去，從而有利于在深度方向上形成陡峭的摻雜分布。可以進(jìn)行退火，以激活注入的雜質(zhì)。這種穿通阻擋部有助于減小源漏泄漏。
[0037]隨后，可以在隔離層1004上形成橫跨鰭的柵堆疊。例如，這可以如下進(jìn)行。具體地，如圖9所示，例如通過淀積，形成柵介質(zhì)層1010。例如，柵介質(zhì)層1010可以包括氧化物，厚度為約0.8-1.5nm。在圖7所示的示例中，僅示出了 “Π”形的柵介質(zhì)層1010。但是，柵介質(zhì)層1010也可以包括在隔離層1004的頂面上延伸的部分。然后，例如通過淀積，形成柵導(dǎo)體層1012。例如，柵導(dǎo)體層1012可以包括多晶硅，厚度為約30-200nm。柵導(dǎo)體層1012可以填充鰭之間的間隙。由于鰭的存在，柵導(dǎo)體層1012上也存在凸起。相應(yīng)地，凸起在區(qū)域100-1中的分布密度較高，而在區(qū)域100-2中的分布密度較低。
[0038]在此，同樣可以利用根據(jù)本公開的技術(shù)來對(duì)柵導(dǎo)體層1012進(jìn)行平坦化。具體地，如圖10所示，在柵導(dǎo)體層1012上形成構(gòu)圖的掩蔽層1014，以遮蔽凸起密度較低的區(qū)域100-2。該掩蔽層1014例如可以與上述掩蔽層1006類似地形成(參見以上結(jié)合圖2的說明)。然后，可以對(duì)露出的柵導(dǎo)體層1012部分進(jìn)行濺射(“第一濺射”)。例如，濺射可以使用等離子體，如Ar或N等離子體。在此，例如可以根據(jù)等離子體濺射對(duì)柵導(dǎo)體層1012的切削速度，控制濺射參數(shù)例如濺射功率和氣壓等，來確定進(jìn)行等離子體濺射的時(shí)間，使得等離子體濺射能夠執(zhí)行一定的時(shí)間段，以降低區(qū)域100-1中的負(fù)載條件，使之接近或大致等于區(qū)域100-2中的負(fù)載條件。例如，可以根據(jù)區(qū)域100-1、100-2中的特征密度差異以及濺射參數(shù)，來確定第一濺射的時(shí)間。之后，可以去除掩蔽層1014。
[0039]這樣，就得到了圖11所示的結(jié)構(gòu)。如圖11所示，在區(qū)域100-1，凸起已經(jīng)降低了一定的高度，從而該區(qū)域中的負(fù)載條件降低，并因此可以接近乃至大致等于區(qū)域100-2中的負(fù)載條件，這有利于隨后的第二濺射均勻地進(jìn)行。
[0040]接下來，如圖12所示，可以對(duì)整個(gè)柵導(dǎo)體層1012進(jìn)行濺射(“第二濺射”)，來對(duì)柵導(dǎo)體層1012進(jìn)行平坦化處理。同樣，濺射可以使用等離子體，如Ar或N等離子體。在此，例如可以根據(jù)等離子體濺射對(duì)柵導(dǎo)體層1012的切削速度，控制濺射參數(shù)例如濺射功率和氣壓等，來確定進(jìn)行等離子體濺射的時(shí)間，使得等離子體濺射能夠執(zhí)行一定的時(shí)間段，充分平滑柵導(dǎo)體層1012的表面。由于如上所述，通過第一濺射襯底上負(fù)載條件的均勻性得以改善，因此濺射可以大致均勻地執(zhí)行，并因此可以實(shí)現(xiàn)更加平坦的表面。
[0041]圖13示出了通過第二濺射進(jìn)行平坦化之后的結(jié)果。盡管在圖13中示出了微觀上的起伏，但是事實(shí)上柵導(dǎo)體層1012的頂面具有充分的平坦度，其起伏可以控制在例如幾個(gè)納米之內(nèi)。根據(jù)本公開的另一實(shí)施例，還可以根據(jù)需要，對(duì)通過濺射平坦化后的柵導(dǎo)體層1012進(jìn)行少許CMP。
[0042]之后，如圖14(圖14是頂視圖，以上圖1-13是沿AA'線的截面圖)所示，對(duì)柵導(dǎo)體層1012進(jìn)行構(gòu)圖，以形成柵堆疊。在圖14的示例中，柵導(dǎo)體層1012被構(gòu)圖為與鰭相交的條形。根據(jù)另一實(shí)施例，還可以構(gòu)圖后的柵導(dǎo)體層1012為掩模，進(jìn)一步對(duì)柵介質(zhì)層1010進(jìn)行構(gòu)圖。
[0043]在形成構(gòu)圖的柵導(dǎo)體之后，例如可以柵導(dǎo)體為掩模，進(jìn)行暈圈(halo)注入和延伸區(qū)(extension)注入。
[0044]接下來，如圖15 (圖15(b)示出了沿圖15(a)中BB'線的截面圖)所示，可以在柵導(dǎo)體層1012的側(cè)壁上形成側(cè)墻1014。例如，可以通過淀積形成厚度約為5-20nm的氮化物(如，氮化硅)，然后對(duì)氮化物進(jìn)行RIE，來形成側(cè)墻1014。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道多種方式來形成這種側(cè)墻，在此不再贅述。在鰭之間的溝槽為從上到下逐漸變小的錐臺(tái)形時(shí)(由于刻蝕的特性，通常為這樣的情況)，側(cè)墻1014基本上不會(huì)形成于鰭的側(cè)壁上。
[0045]在形成側(cè)墻之后，可以柵導(dǎo)體及側(cè)墻為掩模，進(jìn)行源/漏(S/D)注入。隨后，可以通過退火，激活注入的離子，以形成源/漏區(qū)，得到FinFET。
[0046]在上述實(shí)施例中，在形成鰭之后，直接形成了柵堆疊。本公開不限于此。例如，替代柵工藝同樣適用于本公開。另外，還可以應(yīng)用應(yīng)變源/漏技術(shù)。
[0047]根據(jù)本公開的另一實(shí)施例，在圖9中形成的柵介質(zhì)層1010和柵導(dǎo)體層1012為犧牲柵介質(zhì)層和犧牲柵導(dǎo)體層。接下來，可以同樣按以上結(jié)合圖9-15描述的方法來處理。
[0048]然后，如圖16所示，首先選擇性去除(例如，RIE)暴露在外的犧牲柵介質(zhì)層1010。在犧牲柵介質(zhì)層1010和隔離層1004均包括氧化物的情況下，由于犧牲柵介質(zhì)層1010較薄，因此對(duì)犧牲柵介質(zhì)層1010的RIE基本上不會(huì)影響隔離層1004。在以上形成犧牲柵堆疊的過程中，以犧牲柵導(dǎo)體為掩模進(jìn)一步構(gòu)圖犧牲柵介質(zhì)層的情況下，不再需要該操作。
[0049]然后，可以選擇性去除(例如，RIE)由于犧牲柵介質(zhì)層1010的去除而露出的鰭1002的部分。對(duì)鰭1002該部分的刻蝕可以進(jìn)行至露出穿通阻擋部1008。由于犧牲柵堆疊(犧牲柵介質(zhì)層、犧牲柵導(dǎo)體和側(cè)墻)的存在，鰭1002可以留于犧牲柵堆疊下方。
[0050]接下來，如圖17所示，例如可以通過外延，在露出的鰭部分上形成半導(dǎo)體層1016。隨后可以在該半導(dǎo)體層1016中形成源/漏區(qū)。根據(jù)本公開的一實(shí)施例，可以在生長半導(dǎo)體層1016的同時(shí),對(duì)其進(jìn)行原位摻雜。例如，對(duì)于η型器件,可以進(jìn)行η型原位摻雜；而對(duì)于P型器件，可以進(jìn)行P型原位摻雜。另外，為了進(jìn)一步提升性能，半導(dǎo)體層1016可以包括不同于鰭1002的材料，以便能夠向鰭1002(其中將形成器件的溝道)施加應(yīng)力。例如，在鰭1002包括Si的情況下，對(duì)于η型器件，半導(dǎo)體層1016可以包括S1:C(C的原子百分比例如為約0.2-2% )，以施加拉應(yīng)力；對(duì)于P型器件，半導(dǎo)體層1016可以包括SiGe (例如，Ge的原子百分比為約15-75% )，以施加壓應(yīng)力。
[0051]在犧牲柵導(dǎo)體層1012包括多晶硅的情況下，半導(dǎo)體層1016的生長可能也會(huì)發(fā)生在犧牲柵導(dǎo)體層1012的頂面上。這在附圖中并未示出。
[0052]接下來，如圖18所示，例如通過淀積，形成另一電介質(zhì)層1018。該電介質(zhì)層1018例如可以包括氧化物。隨后，對(duì)該電介質(zhì)層1018進(jìn)行平坦化處理例如CMP。該CMP可以停止于側(cè)墻1014，從而露出犧牲柵導(dǎo)體1012。
[0053]隨后，如圖19所示，例如通過TMAH溶液，選擇性去除犧牲柵導(dǎo)體1012，從而在側(cè)墻1014內(nèi)側(cè)形成了空隙。根據(jù)另一示例，還可以進(jìn)一步去除犧牲柵介質(zhì)層1010。然后，通過在空隙中形成柵介質(zhì)層1020和柵導(dǎo)體層1022，形成最終的柵堆疊。柵介質(zhì)層1020可以包括高K柵介質(zhì)例如HfO2，厚度為約l-5nm。柵導(dǎo)體層1022可以包括金屬柵導(dǎo)體。優(yōu)選地，在柵介質(zhì)層1020和柵導(dǎo)體層1022之間還可以形成功函數(shù)調(diào)節(jié)層(未示出)。
[0054]在以上實(shí)施例中，第一濺射并沒有實(shí)現(xiàn)表面的真正平坦，其主要目的在于減小凸起密度較高區(qū)域(或者說，負(fù)載條件較高區(qū)域)中的濺射負(fù)載條件。根據(jù)本公開的另一實(shí)施例，第一濺射也可以用于實(shí)現(xiàn)表面平坦化。
[0055]例如，在以上圖3所示的第一濺射操作中，并非僅僅使得區(qū)域100-1上的負(fù)載條件降低，而是使得等離子體濺射能夠執(zhí)行一定的時(shí)間段，充分平滑電介質(zhì)層1004(在區(qū)域100-1中)的表面。圖4a示出了通過第一濺射進(jìn)行平坦化之后的結(jié)果。盡管在圖4a中示出了微觀上的起伏，但是事實(shí)上電介質(zhì)層1004(在區(qū)域100-1中)的頂面具有充分的平坦度，其起伏可以控制在例如幾個(gè)納米之內(nèi)。在圖4a所示的示例中，等離子體濺射可以在到達(dá)鰭1002的頂面之前結(jié)束，以避免對(duì)鰭1002造成過多的損傷。
[0056]然后，代替圖5所示的操作，如圖5a所示，可以在電介層1004上形成構(gòu)圖的另一掩蔽層1024，以遮蔽凸起密度較高的區(qū)域100-1 (該區(qū)域已經(jīng)經(jīng)過平坦化處理，如圖4a所示)。例如，掩蔽層1024可以包括光刻膠，其可以通過掩模進(jìn)行曝光、顯影等操作來構(gòu)圖。例如，可以根據(jù)用來形成鰭1002的掩模(確定鰭的位置和形狀等，并因此部分地確定鰭1002的分布密度)，來設(shè)計(jì)用來對(duì)掩蔽層1024進(jìn)行曝光的掩模。優(yōu)選地，掩蔽層1024與之前的掩蔽層1006不存在位置上的交迭，例如它們之間可以存在間隙G。
[0057]然后，可以對(duì)露出的電介質(zhì)層1004部分進(jìn)行濺射(“第二濺射”)。例如，濺射可以使用等離子體，如Ar或N等離子體。在此，例如可以根據(jù)等離子體濺射對(duì)電介質(zhì)層1004的切削速度，控制濺射參數(shù)例如濺射功率和氣壓等，來確定進(jìn)行等離子體濺射的時(shí)間，使得等離子體濺射能夠執(zhí)行一定的時(shí)間段，以充分平滑電介質(zhì)層1004(在區(qū)域100-2中)的表面。在此，可以根據(jù)區(qū)域100-1、100-2中的濺射負(fù)載條件以及第一濺射、第二濺射中使用的工藝參數(shù)，來使得第一濺射和第二濺射后電介質(zhì)層1004在區(qū)域100-1、100-2中的表面大致持平。例如，表面高度的差異在3-5nm之內(nèi)。之后，可以去除掩蔽層1024。
[0058]經(jīng)過上述第一濺射、第二濺射的處理，同樣可以得到如圖6所示的結(jié)構(gòu)。另外，在該實(shí)施例中，第一濺射、第二濺射的順序可以改變。
[0059]同樣地，在以上圖10所示的第一濺射操作中，并非僅僅使得區(qū)域100-1上的負(fù)載條件降低，而是使得等離子體濺射能夠執(zhí)行一定的時(shí)間段，充分平滑柵導(dǎo)體層1012(在區(qū)域100-1中)的表面。圖1la示出了通過第一濺射進(jìn)行平坦化之后的結(jié)果。盡管在圖1la中示出了微觀上的起伏，但是事實(shí)上柵導(dǎo)體層1012(在區(qū)域100-1中)的頂面具有充分的平坦度，其起伏可以控制在例如幾個(gè)納米之內(nèi)。
[0060]然后，代替圖12所示的操作，如圖12a所示，可以在柵導(dǎo)體層1012上形成構(gòu)圖的另一掩蔽層1026，以遮蔽凸起密度較高的區(qū)域100-1(該區(qū)域已經(jīng)經(jīng)過平坦化處理，如圖1la所示)。例如，掩蔽層1026可以包括光刻膠，其可以通過掩模進(jìn)行曝光、顯影等操作來構(gòu)圖。例如，可以根據(jù)用來形成鰭1002的掩模(確定鰭的位置和形狀等，并因此部分地確定鰭1002的分布密度)，來設(shè)計(jì)用來對(duì)掩蔽層1026進(jìn)行曝光的掩模。優(yōu)選地，掩蔽層1026與之前的掩蔽層1014不存在位置上的交迭，例如它們之間可以存在間隙G。
[0061]然后，可以對(duì)露出的柵導(dǎo)體層1012部分進(jìn)行濺射(“第二濺射”)。例如，濺射可以使用等離子體，如Ar或N等離子體。在此，例如可以根據(jù)等離子體濺射對(duì)柵導(dǎo)體層1012的切削速度，控制濺射參數(shù)例如濺射功率和氣壓等，來確定進(jìn)行等離子體濺射的時(shí)間，使得等離子體濺射能夠執(zhí)行一定的時(shí)間段，以充分平滑柵導(dǎo)體層1012(在區(qū)域100-2中)的表面。在此，可以根據(jù)區(qū)域100-1、100-2中的濺射負(fù)載條件以及第一濺射、第二濺射中使用的工藝參數(shù)，來使得第一濺射和第二濺射后柵導(dǎo)體層1012在區(qū)域100-1、100-2中的表面大致持平。例如，表面高度的差異在3-5nm之內(nèi)。之后，可以去除掩蔽層1026。
[0062]經(jīng)過上述第一濺射、第二濺射的處理，同樣可以得到如圖13所示的結(jié)構(gòu)。另外，在該實(shí)施例中，第一濺射、第二濺射的順序可以改變。
[0063]這里需要指出的是，盡管在上述實(shí)施例中描述了本公開的技術(shù)應(yīng)用于FinFET的制造，但是本公開不限于此。本公開的技術(shù)可以適用于各種需要進(jìn)行平坦化處理的應(yīng)用中。
[0064]在以上的描述中，對(duì)于各層的構(gòu)圖、刻蝕等技術(shù)細(xì)節(jié)并沒有做出詳細(xì)的說明。但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以通過各種技術(shù)手段，來形成所需形狀的層、區(qū)域等。另外，為了形成同一結(jié)構(gòu)，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以設(shè)計(jì)出與以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，盡管在以上分別描述了各實(shí)施例，但是這并不意味著各個(gè)實(shí)施例中的措施不能有利地結(jié)合使用。
[0065]以上對(duì)本公開的實(shí)施例進(jìn)行了描述。但是，這些實(shí)施例僅僅是為了說明的目的，而并非為了限制本公開的范圍。本公開的范圍由所附權(quán)利要求及其等價(jià)物限定。不脫離本公開的范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以做出多種替代和修改，這些替代和修改都應(yīng)落在本公開的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種對(duì)襯底上形成的材料層進(jìn)行平坦化的方法，包括: 對(duì)材料層進(jìn)行第一派射，在進(jìn)行第一派射時(shí)，以第一掩蔽層遮蔽材料層中派射的負(fù)載條件相對(duì)較低的區(qū)域； 去除第一掩蔽層；以及 對(duì)材料層進(jìn)行第二濺射，以使材料層平坦。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述襯底上形成有非均勻分布的多個(gè)特征，所述材料層形成于襯底上覆蓋所述多個(gè)特征，所述特征分布密度較低的區(qū)域?qū)?yīng)于所述濺射的負(fù)載條件相對(duì)較低的區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，進(jìn)行第一濺射，以使材料層未被第一掩蔽層覆蓋的部分平坦；在去除第一掩蔽層之后，且在進(jìn)行第二濺射之前，該方法還包括: 在材料層的所述部分上形成第二掩蔽層，其中第二掩蔽層的位置與第一掩蔽層的位置不交迭。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，利用Ar或N等離子體進(jìn)行濺射。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述特征包括鰭，所述材料層包括電介質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，在第二濺射之后，該方法還包括: 進(jìn)一步回蝕材料層，以露出鰭。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，在進(jìn)一步回蝕之后，該方法還包括:進(jìn)行離子注入，以在鰭位于進(jìn)一步回蝕后的材料層的表面下方的部分中形成穿通阻擋層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，在離子注入之后，該方法還包括: 在材料層上形成橫跨鰭的犧牲柵堆疊； 以犧牲柵堆疊為掩模，選擇性刻蝕鰭，直至露出穿通阻擋層； 在鰭的露出部分上形成半導(dǎo)體層，用以形成源/漏區(qū)；以及 形成柵堆疊替代犧牲柵堆疊。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述特征包括鰭，所述材料層包括柵導(dǎo)體層，所述柵導(dǎo)體層介由柵介質(zhì)層覆蓋鰭。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中， 形成犧牲柵堆疊包括: 在材料層上形成犧牲柵介質(zhì)層； 在犧牲柵介質(zhì)層上形成犧牲柵導(dǎo)體層； 對(duì)犧牲柵導(dǎo)體層進(jìn)行平坦化，并構(gòu)圖；以及 在構(gòu)圖后的犧牲柵導(dǎo)體的側(cè)壁上形成側(cè)墻，其中，對(duì)犧牲柵導(dǎo)體層進(jìn)行平坦化包括:在所述特征分布密度較低的區(qū)域，形成另外的第一掩蔽層，并對(duì)露出的犧牲柵導(dǎo)體層部分進(jìn)行另外的第一濺射； 去除另外的第一掩蔽層；以及 對(duì)犧牲柵導(dǎo)體層進(jìn)行另外的第二濺射，以使?fàn)奚鼥艑?dǎo)體層平坦。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中， 進(jìn)行另外的第一濺射，以使?fàn)奚鼥艑?dǎo)體層的露出部分平坦； 在去除另外的第一掩蔽層之后，且在進(jìn)行另外的第二濺射之前，該方法還包括: 在犧牲柵導(dǎo)體層的露出部分上形成另外的第二掩蔽層，另外的第二掩蔽層的位置與另外的第一掩蔽層的位置不交迭。
12.—種對(duì)襯底上形成的材料層進(jìn)行平坦化的方法，包括: 對(duì)材料層進(jìn)行第一濺射，在進(jìn)行第一濺射時(shí)，以第一掩蔽層遮蔽材料層中濺射的負(fù)載條件相對(duì)較高的區(qū)域，其中進(jìn)行第一濺射，以使材料層中未被第一掩蔽層遮蔽的部分平坦； 去除第一掩蔽層； 在材料層的所述部分上形成第二掩蔽層，其中第二掩蔽層的位置與第一掩蔽層的位置不交迭；以及 對(duì)材料層進(jìn)行第二濺射，以使材料 層平坦。
【文檔編號(hào)】H01L21/02GK103854966SQ201210505860
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月30日
【發(fā)明者】朱慧瓏, 羅軍, 李春龍, 鄧堅(jiān), 趙超 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院微電子研究所