一種應用於finfet結構的化學機械研磨方法
2023-09-18 11:28:25 1
一種應用於finfet結構的化學機械研磨方法
【專利摘要】本發明提供一種應用於FINFET結構的化學機械研磨方法，包括：研磨掉氮化矽上的氧化物；研磨氧化物和氮化矽，並收集電機的扭矩電流信號；當扭矩電流信號突變時，抓取研磨終點，停止在緩衝墊氧化層上；予以一定量的過研磨時間，完成研磨，形成FinFET結構。本發明的技術方案簡便易行，利用化學機械研磨可以完全去除氮化矽，並停止在緩衝墊氧化層上，達到無需溼法對氮化矽的去除，無需溼法/幹法刻蝕對氧化物的去除的效果。
【專利說明】—種應用於FINFET結構的化學機械研磨方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體製造領域，尤其涉及一種應用於FINFET結構的化學機械研磨方法。
【背景技術】
[0002]FinFET 稱為鰭式場效電晶體(Fin Field-Effect Transistor ；FinFET)是一種新的互補式金氧半導體(CMOS)電晶體。Fin是魚鰭的意思，FinFET命名根據電晶體的形狀與魚鰭的相似性。
[0003]目前，現有技術通過CMP形成FinFET，在第一步常規STI (shallow trenchisolation淺溝道隔離)-CMP完成以後，第二步利用dry etch (幹法刻蝕)刻蝕掉一定量的oxide (氧化物),第三步利用H3P04去除有源區上的Nitride (氮化物),第四部利用wetetch (溼法刻蝕)刻蝕掉一定量的oxide,最終形成FinFET結構。
[0004]這種集成方案在Nitride remove (氮化物去除)時，由於FinFET結構有源區⑶很小，H3P04液很難進入狹小空間，可能導致Nitride殘留，去除不完全；並且在第四步利用溼法刻蝕去除一定量的STI區域的Oxide時，也會對有源區上的Oxide造成侵蝕。這種缺陷在技術節點達到20nm及以下是無法容忍的。
[0005]專利CNlO 1097956公開了一種FINFET結構及FINFET結構的製作方法。該方法包括:在矽基片頂表面形成矽鰭片；在鰭片的相對側壁上形成柵極電介質；在鰭片的溝道區域上形成柵電極，柵電極與位於鰭片的相對側壁上的柵極電介質層形成直接的物理接觸；在鰭片內溝道區域的第一面上形成第一源/漏區，在鰭片內溝道區域的第二面上形成第二源/漏區；從至少部分第一和第二源/漏區下方去除部分基片以形成空隙；用電介質材料填充空隙；本結構還包括FINFET的矽體與基片之間的體接觸。但該專利存在氮化物去除缺陷問題。
[0006]專利CN103383961A公開了一種FinFET結構及製造方法，採用呈三稜柱狀的鰭形溝道區替代長方體狀的鰭形溝道區，其凸出的兩面形成相對的晶面晶向結構，減少載流子散射效應，提高電荷存儲能力，受到柵極的控制時更容易構造出鰭形溝道區全耗盡結構，徹底切斷溝道的導電通路，從而提高FinFET器件的驅動電流，適用於更小尺寸和更高驅動電流的FinFET器件的製造。但該專利任然存在氮化物去除缺陷問題。
【發明內容】
[0007]鑑於上述問題，本發明提供一種應用於FINFET結構的化學機械研磨方法。
[0008]本發明解決技術問題所採用的技術方案為:
[0009]一種應用於FINFET結構的化學機械研磨方法，其中，包括以下步驟:
[0010]步驟1，提供待研磨晶圓，所述晶圓的STI區域由底部至頂部依次設有緩衝墊氧化層、氮化矽和氧化物，所述晶圓的其他區域由底部至頂部依次設有緩衝墊氧化層和氧化物層，位於STI區域的緩衝墊氧化層的頂部高於其他區域中的緩衝墊氧化層的頂部；[0011]步驟2，研磨掉氮化矽上的氧化物；
[0012]步驟3，研磨氧化物和氮化矽，並收集電機的扭矩電流信號；
[0013]步驟4，當扭矩電流信號突變時，抓取研磨終點，停止在緩衝墊氧化層上；
[0014]步驟5,予以一定量的過研磨時間，完成研磨,形成FinFET結構。
[0015]所述的應用於FINFET結構的化學機械研磨方法，其中，所述步驟2包括:
[0016]步驟2.1，採用固定研磨時間對氧化物研磨；
[0017]步驟2.2，採用高選擇比研磨液對氧化物進行研磨。
[0018]所述的應用於FINFET結構的化學機械研磨方法，其中，所述步驟2.2中包括研磨氧化物，並收集電機的扭矩電流信號，當扭矩電流信號突變時，抓取研磨終點，停止在氮化矽上。
[0019]所述的應用於FINFET結構的化學機械研磨方法，其中，所述步驟3中通過低選擇比研磨液對氧化物和氮化矽進行研磨。
[0020]所述的應用於FINFET結構的化學機械研磨方法，其中，所述步驟I中的緩衝墊氧化層通過等離子體增強化學氣相沉積法形成。
[0021]所述的應用於FINFET結構的化學機械研磨方法，其中，所述步驟I中的緩衝墊氧化層通過原子層沉積法形成。
[0022]上述技術方案具有如下優點或有益效果:
[0023]本發明的方法簡便易行，利用化學機械研磨可以完全去除氮化矽，並停止在緩衝墊氧化層上，達到無需溼法對氮化矽的去除，無需溼法/幹法刻蝕對氧化物的去除的效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]參考所附附圖，以更加充分的描述本發明的實施例。然而，所附附圖僅用於說明和闡述，並不構成對本發明範圍的限制。
[0025]圖1是本發明實施例研磨氧化物的結構示意圖；
[0026]圖2是本發明實施例研磨部分氧化物的結構示意圖；
[0027]圖3是本發明實施例研磨氮化矽的結構示意圖；
[0028]圖4是本發明實施例去除氮化矽的結構示意圖；
[0029]圖5是本發明實施例的FINFET結構示意圖。
【具體實施方式】
[0030]本發明提供一種應用於FINFET結構的化學機械研磨方法，利用CMP製程，增加一個終點檢測方法，使得研磨可以完全去除氮化矽，並停止在緩衝墊氧化層上，到達利用CMP製程完全去除氮化矽的目的，無需溼法對氮化矽的去除。此終點檢測方法是利用氮化矽去除前後，晶圓表面摩擦力的變化導致的電機扭矩電流的變化，從而收集扭矩電流信號，抓取當研磨去除氮化矽後停止在緩衝氧化層上的突變信號點，達到研磨停止的效果。
[0031]下面結合附圖對本發明方法進行詳細說明。
[0032]本發明實施例的一種應用於FINFET結構的化學機械研磨方法，其中，包括以下步驟:
[0033]如圖1中所示，步驟1，提供待研磨晶圓，晶圓的STI區域依次設有氧化物1、氮化矽2和緩衝墊氧化層3。晶圓的出STI區域的其他區域設有氧化物I和緩衝墊氧化層3。晶圓的位於STI區域的緩衝墊氧化層3凸出於其他區域的緩衝墊氧化層3 ；
[0034]如圖2中所示，步驟2.1，採用固定研磨時間對氧化物I研磨；
[0035]如圖3中所示，步驟2.2，採用高選擇比研磨液對氧化物進行研磨，並收集電機的扭矩電流信號。當扭矩電流信號突變時，抓取研磨終點，停止在氮化矽2上。
[0036]如圖4中所示，步驟3，通過低選擇比研磨液對氧化物I和氮化矽2進行研磨，並收集電機的扭矩電流信號；
[0037]步驟4，當扭矩電流信號突變時，抓取研磨終點，停止在緩衝墊氧化層3上；
[0038]如圖5中所示,步驟5,予以一定量的過研磨時間,完成研磨,形成FinFET結構。
[0039]本發明實施例的第一步，第二步與常規ST1-CMP步驟相同:第一步對大量的氧化物進行研磨，一般是固定研磨時間。第二步利用高選擇比研磨液進行研磨。研磨掉氮化矽上的氧化物，並且抓取研磨終點，停止在氮化矽表面。第三步利用低選擇比研磨液對氧化物和氮化矽進行研磨，並且收集扭矩電流信號，當所有氮化矽被研磨掉，研磨接觸到緩衝墊氧化層時，會由於摩擦力的改變出現終點曲線的突變，抓取研磨終點，停止在緩衝墊氧化層上，予以一定量的過研磨時間，完成研磨。
[0040]本發明實施例的緩衝墊氧化層的厚度，此氧化層不僅起到緩衝應力的作用，並且提供CMP研磨終點檢測信號。因此比傳統氧化層厚度要厚。緩衝墊氧化層的形成方式，包括PECVD，ALD等。不同方法形成的薄膜表面摩擦力會不同，最佳方式形成的薄膜能夠提供較強的終點檢測抓取信號。氮化矽厚度的最佳值能夠加強終點檢測抓取信號的穩定性以及減小化學機械研磨的負載。
[0041]對於本領域的技術人員而言，閱讀上述說明後，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的權利要求書應看作是涵蓋本發明的真實意圖和範圍的全部變化和修正。在權利要求書範圍內任何和所有等價的範圍與內容，都應認為仍屬本發明的意圖和範圍內。
【權利要求】
1.一種應用於FinFET結構的化學機械研磨方法，其特徵在於，包括以下步驟: 步驟1，提供待研磨晶圓，所述晶圓的STI區域由底部至頂部依次設有緩衝墊氧化層、氮化矽和氧化物，所述晶圓的其他區域由底部至頂部依次設有緩衝墊氧化層和氧化物層，位於STI區域的緩衝墊氧化層的頂部高於其他區域中的緩衝墊氧化層的頂部； 步驟2，研磨掉氮化矽上的氧化物； 步驟3，研磨氧化物和氮化矽，並收集電機的扭矩電流信號； 步驟4，當扭矩電流信號突變時，抓取研磨終點，停止在緩衝墊氧化層上； 步驟5,予以一定量的過研磨時間，完成研磨,形成FinFET結構。
2.如權利要求1所述的應用於FINFET結構的化學機械研磨方法，其特徵在於，所述步驟2包括: 步驟2.1，採用固定研磨時間對氧化物研磨； 步驟2.2，採用高選擇比研磨液對氧化物進行研磨。
3.如權利要求2所述的應用於FINFET結構的化學機械研磨方法，其特徵在於，所述步驟2.2中包括研磨氧化物，並收集電機的扭矩電流信號，當扭矩電流信號突變時，抓取研磨終點，停止在氮化娃上。
4.如權利要求3所述的應用於FINFET結構的化學機械研磨方法，其特徵在於，所述步驟3中通過低選擇比研磨液對氧化物和氮化矽進行研磨。
5.如權利要求4所述的應用於FINFET結構的化學機械研磨方法，其特徵在於，所述步驟I中的緩衝墊氧化層通過等離子體增強化學氣相沉積法形成。
6.如權利要求4中所述的應用於FINFET結構的化學機械研磨方法，其特徵在於，所述步驟I中的緩衝墊氧化層通過原子層沉積法形成。
【文檔編號】H01L21/304GK103871897SQ201410059974
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年2月21日 優先權日:2014年2月21日
【發明者】丁弋, 朱也方, 嚴鈞華, 王從剛 申請人:上海華力微電子有限公司