改善FinFET器件接触孔蚀刻停止层过刻蚀的方法与流程

改善finfet器件接触孔蚀刻停止层过刻蚀的方法
技术领域
1.本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种改善finfet器件接触孔蚀刻停止层过刻蚀的方法。


背景技术：

2.随着集成电路工艺集成度的大幅度提高，7nm finfet(鳍式场效应管)结构mos(金属氧化物晶体管)管的栅极cd最小只有9nm，最大的有242nm，栅极到栅极的空间缩小至69nm到104nm不等。请参阅图1a至e,现有技术的制备方法一般为：
3.1.使用ald(原子气相沉积)工艺方法制备一层cesl(接触孔蚀刻停止层)。
4.2.制备一层2000埃的soc(旋涂式碳硬掩膜)保护层。
5.3.使用干法刻蚀的方法将soc向下刻蚀，并除去栅极顶部的cesl和部分低k侧墙，最后使用湿法清洗工艺清楚剩余的soc保护层。
6.4.使用fcvd(相沉积法)的工艺制备2500埃的层间介质层。
7.5.使用cmp(化学机械平坦化)工艺研磨栅极顶部的氧化层和栅极的氮化层和氧化层，最终停在栅极上。
8.由于栅极的步进变化较大，不同步进的栅极cesl回刻制程工艺中存在很大的图形堆叠，导致中压管区域的cesl被过量刻蚀，低k侧墙过低，栅极和层间介质层直接接触,中压管器件出现金属栅的短路。


技术实现要素：

9.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种改善finfet器件接触孔蚀刻停止层过刻蚀的方法，用于解决现有技术中由于栅极的步进变化较大，不同步进的栅极cesl回刻制程工艺中存在很大的图形堆叠，导致中压管区域的cesl被过量刻蚀，低k侧墙过低，栅极和层间介质层直接接触,中压管器件出现金属栅的短路的问题。
10.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种改善finfet器件接触孔蚀刻停止层过刻蚀的方法，包括：
11.步骤一、提供衬底，所述衬底上形成有多个鳍式结构，所述鳍式结构由自上而下堆叠的第一氧化层、第二氮化层、第三氧化层和伪栅组成，所述鳍式结构的侧壁形成有侧墙，之后形成覆盖所述鳍式结构的接触孔蚀刻停止层；
12.步骤二、形成覆盖所述接触孔蚀刻停止层的层间介质层，之后研磨所述层间介质层，使得所述鳍式结构上方的所述接触孔蚀刻停止层裸露；
13.步骤三、回刻裸露的所述接触孔蚀刻停止层和所述层间介质层，使得所述第二氮化层的上表面裸露；
14.步骤四、刻蚀裸露的所述第二氮化层；
15.步骤五、研磨剩余的所述层间介质层至所述伪栅的上表面。
16.优选地，步骤一中的衬底为硅衬底。
17.优选地，步骤一中的所述侧墙的材料为sicn。
18.优选地，步骤一中所述第一氧化层和所述第三氧化层的材料均为二氧化硅。
19.优选地，步骤一中所述第二氮化层的材料为氮化硅。
20.优选地，步骤一中的所述接触孔蚀刻停止层的材料为氮化硅。
21.优选地，步骤二中的所述层间介质层为旋涂式碳硬掩膜。
22.优选地，步骤三中的所述回刻为干法刻蚀。
23.优选地，步骤四中的所述刻蚀为湿法刻蚀。
24.步骤二和步骤五中的所述研磨均为化学机械研磨。
25.如上所述，本发明的改善finfet器件接触孔蚀刻停止层过刻蚀的方法，具有以下有益效果：
26.本发明运用化学机械研磨和回刻工艺替代保护能力较弱的soc层和soc回刻工艺制程,提高了对cesl的保护，保证了低k侧墙的高度，确保了最终的金属栅高度，消除了后续伪栅去除和湿法清洁制程横向消耗层间介质层的风险，避免了中压管区域金属栅的短路，提高了器件的整体性能。
附图说明
27.图1a至图1e显示为现有技术的一种半导体器件的制造示意图；
28.图2显示为本发明的在衬底形成接触孔蚀刻停止层示意图；
29.图3显示为本发明的形成层间介质层示意图；
30.图4显示为本发明的回刻示意图；
31.图5显示为本发明的去除第二氮化层示意图；
32.图6显示为本发明的衬底研磨后示意图；
33.图7显示为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
34.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
35.请参阅图7，本发明提供一种改善finfet器件接触孔蚀刻停止层过刻蚀的方法，包括：
36.步骤一，请参阅图2，提供衬底10，衬底10上形成有多个鳍式结构11，鳍式结构11由自上而下堆叠的第一氧化层111、第二氮化层112、第三氧化层113和伪栅114组成，鳍式结构11的侧壁形成有侧墙12，之后形成覆盖鳍式结构11的接触孔蚀刻停止层13；
37.在一种可选的实施方式中，步骤一中的衬底10为硅衬底10，多个鳍式结构11可形成于硅衬底10上，也可在衬底10上形成外延层后，在外延层上形成多个鳍式结构11。
38.在一种可选的实施方式中，步骤一中的侧墙12的材料为sicn。
39.应当理解的是，此处也可采用其他类型的低k材料。
40.在一种可选的实施方式中，步骤一中第一氧化层111和第三氧化层113的材料均为
二氧化硅。
41.在一种可选的实施方式中，步骤一中第二氮化层112的材料为氮化硅，通常情况下可采用原子气相沉积形成。
42.在一种可选的实施方式中，步骤一中的接触孔蚀刻停止层13的材料为氮化硅。
43.步骤二，请参阅图3，形成覆盖接触孔蚀刻停止层13的层间介质层15，通常情况下可由fcvd形成，层间介质层15的厚度为2500埃左右，之后研磨层间介质层15，使得鳍式结构上表面的接触孔蚀刻停止层13裸露，得到如图4所示的结构；
44.在一种可选的实施方式中，在较小工艺节点中，考虑层间介质层15的流动性，步骤二中的层间介质层15为旋涂式碳硬掩膜。
45.步骤三，请参阅图4，回刻裸露的接触孔蚀刻停止层13和层间介质层15，使得第二氮化层112裸露，在回刻层间介质层15的同时，鳍式结构11顶部的接触孔蚀刻停止层13全部去除，部分低k侧墙12和侧墙12上的接触孔蚀刻停止层13被去除，由于选择比的差异，第二氮化层112的高度在回刻后高于层间介质层15的高度；
46.在一种可选的实施方式中，步骤三中的回刻为干法刻蚀。
47.步骤四，请参阅图5，刻蚀裸露的第二氮化层112，使第二氮化层112去除；
48.在一种可选的实施方式中，步骤四中的刻蚀为湿法刻蚀。
49.具体地，使用湿法wet磷酸清洗的方法去除第二氮化层112。
50.步骤五，请参阅图6，研磨剩余的层间介质层15至伪栅114的上表面，保证了低k侧墙12的高度。
51.步骤二和步骤五中的研磨均为化学机械研磨。
52.需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
53.综上所述，本发明运用化学机械研磨和回刻工艺替代保护能力较弱的soc层和soc回刻工艺制程,提高了对cesl的保护，保证了低k侧墙的高度，确保了最终的金属栅高度，消除了后续伪栅去除和湿法清洁制程横向消耗层间介质层的风险，避免了中压管区域金属栅的短路，提高了器件的整体性能。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
54.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。