鳍式场效应晶体管的形成方法技术

一种鳍式场效应晶体管的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底表面具有鳍部；所述衬底上具有层间介质层，所述层间介质层的高度高于所述鳍部顶部表面；所述鳍部的部分表面暴露并在所述层间介质层内形成有开口；所述开口的底部和侧壁表面具有栅介质层；在栅介质层以上形成化学机械研磨停止层；在化学机械研磨停止层以上形成金属层，所述金属层填充满所述开口且所述金属层顶部高于所述层间介质层顶部；其中，所述化学机械研磨停止层不同于所述金属层。本发明专利技术在形成金属层之前，形成化学机械研磨停止层，通过所述化学机械研磨停止层，可以分步工艺进行处理，提高金属栅高度的一致性。

Formation of Fin Field Effect Transistor

A method for forming a fin-type field effect transistor includes: providing a substrate with fins on the substrate surface; having an interlayer dielectric layer on the substrate, the height of the interlayer dielectric layer is higher than the top surface of the fin; part of the surface of the fin is exposed and an opening is formed in the interlayer dielectric layer; the bottom and side surface of the opening has a gate dielectric layer; A chemical mechanical grinding stop layer is formed above the gate dielectric layer; a metal layer is formed above the chemical mechanical grinding stop layer, the metal layer is filled with the opening and the top of the metal layer is higher than the top of the interlayer dielectric layer; and the chemical mechanical grinding stop layer is different from the metal layer. Before forming the metal layer, the chemical mechanical grinding stop layer is formed, and the chemical mechanical grinding stop layer can be processed step by step to improve the consistency of the metal grid height.

【技术实现步骤摘要】
鳍式场效应晶体管的形成方法
本专利技术涉及半导体领域，尤其涉及一种鳍式场效应晶体管的形成方法。
技术介绍
在半导体制造中，随着超大规模集成电路的发展趋势，集成电路特征尺寸持续减小。为了适应特征尺寸的减小，MOSFET场效应管的沟道长度也相应不断缩短。然而，随着器件沟道长度的缩短，器件源极与漏极间的距离也随之缩短，因此栅极对沟道的控制能力随之变差，栅极电压夹断(pinchoff)沟道的难度也越来越大，使得亚阈值漏电(subthresholdleakage)现象，即所谓的短沟道效应(SCE：short-channeleffects)更容易发生。因此，为了更好的适应特征尺寸的减小，半导体工艺逐渐开始从平面MOSFET晶体管向具有更高功效的三维立体式的晶体管过渡，如鳍式场效应管(FinFET)。FinFET中，栅至少可以从两侧对超薄体(鳍部)进行控制，具有比平面MOSFET器件强得多的栅对沟道的控制能力，能够很好的抑制短沟道效应；且FinFET相对于其他器件，具有更好的现有的集成电路制作技术的兼容性。为了进一步提高鳍式场效应晶体管的性能，所述栅介质层采用高K介质材料，所述栅电极层采用金属，即鳍式场效应晶体管构成高K金属栅(High-kMetalGate，HKMG)晶体管，所述高K金属栅结构的鳍式场效应晶体管能够采用后栅(GateLast)工艺形成。现有技术中，采用化学机械研磨的方法对替代的栅电极金属层进行研磨处理，直至露出氧化介质层，容易造成氧化介质层的刮擦凹陷，从而导致栅电极高度的不一致和缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述利用后栅工艺制备鳍式场效应晶体管时，现有技术中直接采用化学机械研磨的方法对替代的栅电极金属层进行研磨处理，容易造成氧化介质层的刮擦凹陷，从而导致栅电极高度的一致性和缺陷的问题，提供如下的技术方案：一种鳍式场效应晶体管的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底表面具有鳍部；所述衬底上具有层间介质层，所述层间介质层的高度高于所述鳍部顶部表面；所述鳍部的部分表面暴露并在所述层间介质层内形成有开口；所述开口的底部和侧壁表面具有栅介质层；在栅介质层以上形成化学机械研磨停止层；在化学机械研磨停止层以上形成金属层，所述金属层填充满所述开口且所述金属层顶部高于所述层间介质层顶部。优选的，采用化学机械研磨工艺去除所述金属层，直至暴露出所述化学机械研磨停止层；然后，采用干法刻蚀工艺刻蚀处理直至露出栅介质层。优选的，所述化学机械研磨停止层形成之前，在栅介质层上形成功函数金属层。优选的，所述化学机械研磨停止层的材料为钴、铝或铜。优选的，所述化学机械研磨停止层的厚度为20-300A。优选的，所述功函数金属层的厚度为15-100A。优选的，形成所述化学机械研磨停止层的工艺为原子层沉积工艺。优选的，所述金属层为钨金属层。优选的，所述栅介质层包括高K栅介质层和盖帽层一。优选的，所述开口由包含伪栅电极层的伪栅结构去除伪栅电极后形成。优选的，所述伪栅电极层材料为多晶硅。优选的，所述晶体管为P型鳍式场效应晶体管，所述功函数金属层为P型功函数金属层。优选的，所述晶体管为N型鳍式场效应晶体管，所述功函数金属层为N型功函数金属层。优选的，干法刻蚀工艺刻蚀处理后，形成盖帽层二，平坦化盖帽层二。优选的，所述盖帽层一或盖帽层二为氮化硅层。。优选的，所述平坦化工艺为化学机械研磨工艺。优选的，干法刻蚀工艺刻蚀处理的同时，去除所述开口内的部分金属层和功函数金属层形成凹进。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术提供的鳍式场效应晶体管的形成方法,在形成金属层之前，形成化学机械研磨停止层，通过所述化学机械研磨停止层，可以分步工艺进行处理，采用化学机械研磨去除金属层直至暴露化学机械研磨停止层，进一步干法刻蚀处理，从而不会对氧化介质层造成影响，可以很好的提高金属栅高度的一致性。附图说明图1至图9为一鳍式场效应晶体管的形成方法各步骤对应的结构示意图。图10至图15为本专利技术鳍式场效应晶体管的形成方法一实施例中各步骤对应结构示意图。具体实施方式图1至图9为一鳍式场效应晶体管的形成方法各步骤对应的结构示意图。参考图1到9，所述鳍式场效应晶体管的形成方法包括以下步骤：参考图1，形成半导体基底，所述半导体基底包括衬底100，凸出于所述衬底100的鳍部101。所述衬底100上具有伪栅结构(未标示)，所述伪栅结构包括多晶硅栅电极120，所述衬底100上具有层间介质层，所述层间介质层110的高度高于伪栅结构，具体地，所述半导体基底还包括位于伪栅结构两侧的源漏区140。参考图2，对所述层间介质层110机械研磨直至露出所述多晶硅栅电极120。参考图3，去除所述多晶硅栅电极120暴露出鳍部101的部分表面，在所述层间介质层110内形成开口130。参考图4，在所述开口130的底部和侧壁，以及所述层间介质层110上形成栅介质层121，然后在所述栅介质层121上形成功函数金属层122。参考图5，在所述功函数金属层122上形成金属层123，所述金属层123填充满所述开口且所述金属层123顶部高于所述功函数金属层122顶部。参考图6，采用化学机械研磨的方法去除所述金属层123，直至暴露出所述层间介质层110。参考图7，去除所述开口130侧壁的部分功函数金属层122以及部分所述金属层123，形成凹进。参考图8，在所述层间介质层110以及所述凹进的底部及其侧壁形成SiN盖帽层104，所述SiN盖帽层104填充满所述凹进且其高度高于所述层间介质层110的顶部。参考图9，采用机械研磨对所述SiN盖帽层104进行平坦化处理。如图6所示，对层间介质层上的金属层和功函数金属层进行去除处理时，采用化学研磨的方法，研磨处理直至暴露出层间介质层，这样，容易造成层间介质层的刮擦凹陷，从而导致栅电极高度的不一致和缺陷。为解决上述问题，本专利技术提供一种鳍式场效应晶体管的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底表面具有鳍部；所述衬底上具有层间介质层，所述层间介质层的高度高于所述鳍部顶部表面；所述鳍部的部分表面暴露并在所述层间介质层内形成有开口；所述开口的底部和侧壁表面具有栅介质层；在栅介质层以上形成化学机械研磨停止层；在化学机械研磨停止层以上形成金属层，所述金属层填充满所述开口且所述金属层顶部高于所述层间介质层顶部。本专利技术的鳍式场效应晶体管的形成方法，通过在金属层之前，形成化学机械研磨停止层，从而可以把金属层的去除工艺分为两部分工艺进行处理，避免现有技术中仅用化学机械研磨处理所引起的层间介质层的刮擦凹陷导致栅电极高度的不一致和缺陷。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。图10至图15为本专利技术鳍式场效应晶体管的形成方法一实施例中各步骤对应结构示意图。参考图10和图11，提供衬底200，所述衬底200表面具有鳍部201；所述衬底200上具有层间介质层210，所述层间介质层210的高度高于所述鳍部201顶部表面；所述鳍部201的部分表面暴露并在所述层间介质层210内形成有开口230；所述开口230的底部和侧壁，以及所述层间介质层以上具有栅介质层221；在栅介质层以上形成化学机械研磨停止层223；在化学机械研磨停止层223以上形成金属层224，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底表面具有鳍部；所述衬底上具有层间介质层，所述层间介质层的高度高于所述鳍部顶部表面；所述鳍部的部分表面暴露并在所述层间介质层内形成有开口；所述开口的底部和侧壁表面具有栅介质层；在所述栅介质层以上形成化学机械研磨停止层；在所述化学机械研磨停止层以上形成金属层，所述金属层填充满所述开口且所述金属层顶部高于所述层间介质层顶部。

【技术特征摘要】
1.一种鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底表面具有鳍部；所述衬底上具有层间介质层，所述层间介质层的高度高于所述鳍部顶部表面；所述鳍部的部分表面暴露并在所述层间介质层内形成有开口；所述开口的底部和侧壁表面具有栅介质层；在所述栅介质层以上形成化学机械研磨停止层；在所述化学机械研磨停止层以上形成金属层，所述金属层填充满所述开口且所述金属层顶部高于所述层间介质层顶部。2.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，采用化学机械研磨工艺去除所述金属层，直至暴露出所述化学机械研磨停止层；然后，采用干法刻蚀工艺刻蚀处理直至露出栅介质层。3.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述化学机械研磨停止层形成之前，在栅介质层上形成功函数金属层。4.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述化学机械研磨停止层的材料为钴、铝或铜。5.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述化学机械研磨停止层的厚度为20-300A。6.根据权利要求3所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述功函数金属层的厚度为15-100A。7.根据权利要求1所述的鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，形成所述化学机械研磨停止层的工艺为原子层沉积工艺。8....

【专利技术属性】
技术研发人员：周飞，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31