半導(dǎo)體器件的形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體器件的形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著集成電路制造技術(shù)的快速發(fā)展，促使集成電路中的半導(dǎo)體器件，尤其是MOS(Metal Oxide Semiconductor,金屬-氧化物-半導(dǎo)體)器件的尺寸不斷地縮小，以此滿足集成電路發(fā)展的小型化和集成化的要求。在MOS晶體管器件的尺寸持續(xù)縮小的過程中，現(xiàn)有工藝以氧化硅或氮氧化硅作為柵介質(zhì)層的工藝受到了挑戰(zhàn)。以氧化硅或氮氧化硅作為柵介質(zhì)層所形成的晶體管出現(xiàn)了一些問題，包括漏電流增加以及雜質(zhì)的擴散，從而影響晶體管的閾值電壓，進而影響半導(dǎo)體器件的性能。
[0003]為解決以上問題，以高K柵介質(zhì)層和金屬柵構(gòu)成的晶體管被提出，即高K金屬柵(HKMG, High K Metal Gate)晶體管。所述高K金屬柵晶體管采用高K (介電常數(shù))材料代替常用的氧化硅或氮氧化硅柵介質(zhì)材料，能夠在縮小晶體管尺寸的同時，減小漏電流的產(chǎn)生，并提聞晶體管的性能。
[0004]然而，隨著半導(dǎo)體工藝節(jié)點的不斷縮小，所形成的高K金屬柵晶體管的尺寸不斷縮小、器件密度不斷提高，導(dǎo)致制造高K金屬柵晶體管的工藝難以控制，所形成的高K金屬柵晶體管性能不穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的問題是提供一種半導(dǎo)體器件的形成方法，使所形成的半導(dǎo)體器件形貌良好、性能穩(wěn)定。
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的形成方法，包括:提供襯底，所述襯底具有器件區(qū)和外圍區(qū)，所述器件區(qū)的襯底表面具有若干器件結(jié)構(gòu)，相鄰器件結(jié)構(gòu)之間具有溝槽，所述襯底和器件結(jié)構(gòu)表面具有停止層；采用致密化沉積工藝在所述停止層表面形成第一介質(zhì)層，位于器件區(qū)的第一介質(zhì)層填充滿所述溝槽，位于外圍區(qū)的第一介質(zhì)表面低于器件結(jié)構(gòu)頂部的停止層表面；在第一介質(zhì)層表面形成第二介質(zhì)層；采用第一次拋光工藝對所述第二介質(zhì)層表面進行平坦化，形成第一拋光平面，所述第一拋光平面到器件結(jié)構(gòu)頂部的停止層表面具有第一距離；采用第二次拋光工藝對所述第一拋光平面進行平坦化，直至暴露出停止層表面為止，形成第二拋光平面，所述外圍區(qū)的第一介質(zhì)層表面到所述第二拋光平面具有第二距離；采用第三次拋光工藝對所述第二拋光平面進行平坦化，直至暴露出器件結(jié)構(gòu)頂部表面為止。
[0007]可選的，所述第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層的材料為氧化硅，所述停止層的材料為氮化硅。
[0008]可選的，所述致密化沉積工藝的參數(shù)包括:沉積氣體包括正硅酸乙酯、臭氧，所述正娃酸乙酯的流量為400標準暈升/分鐘?1000標準暈升/分鐘，臭氧的流量為1800標準毫升/分鐘?3000標準毫升/分鐘，氣壓為500托?800托，溫度為400攝氏度?450攝氏度。
[0009]可選的，所述第二次拋光工藝對所述第一介質(zhì)層的拋光速率為3埃/分鐘?4埃
/分鐘。
[0010]可選的，所述第二介質(zhì)層的形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝，包括:沉積氣體包括正硅酸乙酯、氧氣和氦氣，壓強為I托?10托，溫度為360攝氏度?420攝氏度，射頻功率為400瓦?2000瓦，氧氣的流量為500標準毫升/分鐘?4000標準毫升/分鐘，正硅酸乙酯的流量為500標準暈升/分鐘?5000標準暈升/分鐘，氦氣的流量為1000標準暈升/分鐘?5000標準暈升/分鐘。
[0011]可選的，所述第二次拋光工藝為固定磨料化學(xué)機械拋光工藝。
[0012]可選的，所述第一次拋光和第三次拋光工藝為采用研磨液的化學(xué)機械拋光工藝。
[0013]可選的，進行所述第一次拋光工藝，直至暴露出位于器件結(jié)構(gòu)頂部的第一介質(zhì)層表面為止，形成第一拋光平面。
[0014]可選的，所述器件結(jié)構(gòu)為柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)包括:位于襯底表面的柵介質(zhì)層、位于柵介質(zhì)層表面的柵極層、以及位于柵介質(zhì)層和柵極層兩側(cè)的側(cè)墻。
[0015]可選的，所述柵介質(zhì)層的材料為氧化硅，所述柵極層的材料為多晶硅。
[0016]可選的，還包括:在第三次拋光工藝之后，去除所述柵介質(zhì)層和柵極層，在第一介質(zhì)層內(nèi)形成開口 ；在所述開口底部和側(cè)壁表面形成高K柵介質(zhì)層，在所述高K柵介質(zhì)層表面形成填充滿開口的金屬柵。
[0017]可選的，所述襯底表面到器件結(jié)構(gòu)頂部的停止層之間的距離為650埃?750埃。
[0018]可選的，在器件區(qū)內(nèi)，相鄰器件結(jié)構(gòu)之間的溝槽深寬比大于5:1。
[0019]可選的，所述第一距離為300埃?450埃，所述第二距離為150埃?200埃。
[0020]可選的，形成于器件結(jié)構(gòu)頂部的第一介質(zhì)層厚度為400埃?500埃，形成于外圍區(qū)停止層表面的第一介質(zhì)層厚度為500埃?600埃。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點:
[0022]本發(fā)明的方法中，采用致密化沉積工藝在所述停止層表面形成第一介質(zhì)層，能夠使所形成的第一介質(zhì)層密度增強，因此所述第一介質(zhì)層的厚度無需過厚，僅需保證所述第一介質(zhì)層填充滿相鄰器件結(jié)構(gòu)之間的溝槽即可；而且，采用所述致密化沉積工藝填充滿所述溝槽時，能夠保證外圍區(qū)的第一介質(zhì)層表面低于器件結(jié)構(gòu)頂部的停止層表面，當(dāng)后續(xù)采用第二次拋光工藝對所述第一拋光平面進行平坦化、并形成第二拋光平面時，所述外圍區(qū)的第一介質(zhì)層表面到所述第二拋光平面仍具有第二距離，即位于外圍區(qū)的第二拋光平面暴露出的是第二介質(zhì)層。由于所述第二介質(zhì)層的密度大于或等于第一介質(zhì)層的密度，所述第二次拋光工藝不會擦傷所述第二介質(zhì)層表面，能夠保證所述第二拋光平面平坦光滑，使得后續(xù)進行第三次拋光工藝之后的表面也能夠保持平坦光滑。因此，后續(xù)的工藝步驟不易在第三次拋光工藝之后的表面附著殘留物，從而避免了相鄰器件結(jié)構(gòu)之間的漏電流，保證了所形成的半導(dǎo)體器件的性能穩(wěn)定。
[0023]進一步，所述第二次拋光工藝形成的第二拋光平面暴露出第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層和停止層表面，由于所述致密化沉積工藝所形成的第一介質(zhì)膜密度較大，使得第二次拋光工藝對所述第一介質(zhì)層的拋光速率為3埃/分鐘?4埃/分鐘，形成能夠使第二拋光平面平坦，經(jīng)過后續(xù)第三次拋光工藝之后的拋光平面也能夠保持平坦光滑，有利于保證所形成的半導(dǎo)體器件的性能穩(wěn)定。
[0024]進一步，所述第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層的材料為氧化硅，所述停止層的材料為氮化硅，所述停止層相對于第一介質(zhì)層或第二介質(zhì)層具有選擇性，能夠使第二次拋光工藝停止于所述停止層表面。
[0025]進一步，形成所述第一介質(zhì)層致密化沉積工藝為高深寬比沉積工藝，所述致密化沉積工藝具有良好的填孔能力，能夠使溝槽內(nèi)的第一介質(zhì)層內(nèi)部致密、且難以產(chǎn)生空隙，相鄰器件結(jié)構(gòu)之間的隔離效果較好。
【附圖說明】
[0026]圖1是一種偽柵極結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2至圖8是本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體器件的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖9和圖10是對所形成的半導(dǎo)體器件進行缺陷測試結(jié)構(gòu)的結(jié)果示意圖。
【具體實施方式】
[0029]如【背景技術(shù)】所述，隨著半導(dǎo)體工藝節(jié)點的不斷縮小，現(xiàn)有的高K金屬柵晶體管的制造工藝難以控制，所形成的高K金屬柵晶體管性能不穩(wěn)定。
[0030]所述高K金屬柵晶體管的形成工藝為后柵(Gate Last)工藝，一種具體的后柵工藝實施例請參考圖1，包括:在器件區(qū)I的襯底100表面形成若干偽柵極結(jié)構(gòu)101，所述偽柵極結(jié)構(gòu)101包括位于偽柵極層110、以及位于偽柵極層側(cè)壁表面的側(cè)墻111 ;采用離子注入工藝在偽柵極結(jié)構(gòu)101兩側(cè)的襯底內(nèi)形成源區(qū)和漏區(qū)102 ;在形成源區(qū)和漏區(qū)102之后，在襯底和偽柵極結(jié)構(gòu)表面形成停止層103 ;在所述停止層103表面沉積介質(zhì)層104，所述介質(zhì)層104表面高于偽柵結(jié)構(gòu)101頂部。后續(xù)需要對所述介質(zhì)層104進行拋光，直至暴露出偽柵極層101頂部表面為止，而所述停止層103定義了所述拋光工藝的停止位置；去除所述偽柵極層110，在介質(zhì)層104內(nèi)形成開口，并在所述開口的側(cè)壁和底部表面形成高K柵介質(zhì)層，在所述高K柵介質(zhì)層表面形成金屬柵。
[0031]經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，由于隨著半導(dǎo)體工藝節(jié)點的縮小，所述偽柵