专利名称：半导体器件的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体器件制造方法，特别地，涉及一种MOEFET制造方法中的平坦化工艺。
背景技术：
平坦化工艺是半导体器件制造方法，尤其是MOSFET制造方法中必不可少的工艺步骤。目前，业界用于深亚微米尺寸的MOSFET制造方法中的平坦化工艺通常是化学机械抛光(CMP)。但是，在绝大多数的科研机构中，例如大学实验室、研究所等，半导体生产线并不是像产业界那样先进，往往是落后一代甚至几代的产品，例如很多科研机构采用的是4寸线。对于这些相对落后的生产线，供应商已经不再提供相应尺寸的CMP设备，因此，研究机构难以采购到合适的CMP设备；同时，CMP设备的成本较高，多数研究机构难以承受。因此，需要开发出一种不采用CMP的平坦化工艺，以满足众多科研机构在制造半导体器件过程中的需求。
发明内容
本发明提供了一种半导体器件的制造方法，通过离子注入工艺和刻蚀工艺，来实现MOSFET制造过程中的平坦化，而不需要采用CMP。本发明提供一种半导体器件的制造方法，包括如下步骤提供一衬底，所述衬底上具有已形成的器件图形；形成一层平坦化填充层，所述平坦化填充层覆盖所述衬底和所述器件图形；所述平坦化填充层具有突出部分，上述突出部分对应于所述器件图形；在所述平坦化填充层上涂敷光刻胶，形成一层表面平坦的光刻胶层；采用一离子注入工艺，透过所述光刻胶层向所述平坦化填充层注入离子；在所述离子注入工艺之后，去除所述光刻胶层；采用一刻蚀工艺，对所述平坦化填充层进行刻蚀，获得平坦化表面；其特征在于由于所述平坦化填充层上方的所述光刻胶层的厚度不同，上述突出部分的顶部的离子浓度高于上述突出部分的底部的离子浓度，也高于除上述突出部分之外的上述平坦化填充层的离子浓度。在本发明的半导体器件的制造方法中，所述平坦化填充层的材料为Si02。在本发明的半导体器件的制造方法中，所述平坦化填充层的形成工艺为化学气相沉积或原子层沉积。在本发明的半导体器件的制造方法中，所述平坦化填充层的厚度至少能完全覆盖所述器件图形。在本发明的半导体器件的制造方法中，所述离子注入工艺的注入元素为P、B或 Ar，注入能量为60 150KeV。在本发明的半导体器件的制造方法中，上述突出部分的顶部的离子浓度至少为IO13 1016Cm_2。在本发明的半导体器件的制造方法中，所述刻蚀工艺为湿法腐蚀，采用的腐蚀液为稀释的氢氟酸。本发明的优点在于在半导体器件制造过程中，采用光刻胶涂敷和离子注入工艺， 在平坦化填充层中实现不同的离子浓度的分布，由于离子浓度影响刻蚀速度，因此，通过随后的刻蚀工艺，来实现器件表面的平坦化，而不需要采用CMP，这为科研机构省去了大量和 CMP相关的工艺成本。
图1本发明中具有器件图形的衬底；
图2在衬底上形成一层平坦化填充层；图3在平坦化填充层上形成光刻胶层，并进行离子注入；图4去除光刻胶层，突出部分具有一离子分布；图5对平坦化填充层进行刻蚀；图6获得平坦的器件表面。
具体实施例方式以下参照附图并结合示意性的实施例来详细说明本发明技术方案的特征及其技术效果。首先，提供衬底1，衬底1可以是体硅衬底、绝缘衬底上硅(SOI)、砷化镓衬底等常见半导体衬底。采用常规工艺，在衬底1上形成器件图形2，参见附图1。其中，器件图形2 可以是栅极结构、金属互连线等。接着，参见附图2，形成层平坦化填充层3，平坦化填充层3覆盖衬底1和器件图形 2 ；平坦化填充层3具有突出部分31，突出部分31对应于器件图形2。平坦化填充层3是具有良好的沟槽填充性能的绝缘材料，例如Si02。形成平坦化填充层3的工艺需要具有一定的台阶覆盖能力，例如化学气相沉积(LPCVD)、原子层沉积(ALD)等。平坦化填充层3的厚度需要至少完全覆盖器件图形2，并能完全填充器件图形2之间的部分。形成平坦化填充层3之后，在平坦化填充层3上涂敷光刻胶，形成一层表面平坦的光刻胶层4，光刻胶层4完全覆盖平坦化填充层3，参见附图3。在形成光刻胶层4之后，进行一次离子注入工艺，即附图3中上方的箭头阵列所示。这一步离子注入工艺的目的是向平坦化填充层3中注入离子。离子注入工艺中所注入的元素为P、B或者Ar，注入能量为60 150KeV。之后，去除光刻胶层4，参见附图4。由于光刻胶层4厚度并不一致，受其影响，平坦化填充层3各部分离子浓度也不相同。突出部分3 1顶部A之上的光刻胶最薄，所以光刻胶对所注入的离子影响最小，因此，突出部分31顶部A的离子浓度最高，其浓度在IO13 1016cnT2。而突出部分31底部B之上的光刻胶比突出部分31顶部A之上的光刻胶更厚，所以光刻胶对底部B所注入的离子的影响比对顶部A的影响大，因此，突出部分31底部B的离子浓度将小于突出部分31顶部A的离子浓度。这可以参见附图4中颜色示意，顶部A的颜色较深，代表其离子浓度较高，而底部B的颜色较浅，代表其离子浓度较低。基于同样的理由，突出部分31之外的平坦化填充层3为其平坦部分C，平坦部分C上的光刻胶厚度最厚，因此，此处的离子注入受光刻胶的影响最大，也就是说，平坦部分C中的离子浓度最低。接着，采用一刻蚀工艺，对平坦化填充层3进行刻蚀，参见附图5，刻蚀工艺从上至下消减平坦化填充层3，方向由图中箭头示出。刻蚀工艺采用湿法腐蚀，腐蚀液为稀释的氢氟酸。由于材料层中的离子浓度会对刻蚀速度有影响，具体地说，材料层中离子浓度越高， 刻蚀速度也就越高，因此，在对平坦化填充层3进行刻蚀时，突出部分31顶部A具有最大的刻蚀速度，因此，其被刻蚀去除的速度最快；突出部分31底部B的刻蚀速度小于突出部分 31顶部A的刻蚀速度，而平坦部分C的刻蚀速度最小。这样一来，通过该步刻蚀工艺，并根据刻蚀形貌适时地调整刻蚀参数，突出部分31被以较快的刻蚀速度渐渐地削平，以至于最终同平坦部分C具有相同的表面高度，也即获得了平坦的表面，参见附图6。在本发明中，在平坦化填充层上涂敷一层平坦的光刻胶，透过该光刻胶层对平坦化填充层进行离子注入。离子在平坦化填充层中的浓度分布受到光刻胶厚度的影响，进而， 不同的离子浓度会导致对平坦化填充层的不同的刻蚀速度，因此，结合离子注入工艺和刻蚀工艺，即可获得平坦化的器件表面，从而省去了通常采用CMP的平坦化工艺，这为科研机构省去了大量和CMP相关的工艺成本。
权利要求
1.一种半导体器件的制造方法，包括如下步骤提供一衬底，所述衬底上具有已形成的器件图形；形成一层平坦化填充层，所述平坦化填充层覆盖所述衬底和所述器件图形；所述平坦化填充层具有突出部分，上述突出部分对应于所述器件图形；在所述平坦化填充层上涂敷光刻胶，形成一层表面平坦的光刻胶层；采用一离子注入工艺，透过所述光刻胶层向所述平坦化填充层注入离子；在所述离子注入工艺之后，去除所述光刻胶层；采用一刻蚀工艺，对所述平坦化填充层进行刻蚀，获得平坦化表面；其特征在于由于所述平坦化填充层上方的所述光刻胶层的厚度不同，上述突出部分的顶部的离子浓度高于上述突出部分的底部的离子浓度，也高于除上述突出部分之外的上述平坦化填充层的离子浓度。
2.一种如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，所述平坦化填充层的材料为SiO2。
3.—种如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，所述平坦化填充层的形成工艺为化学气相沉积或原子层沉积。
4.一种如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，所述平坦化填充层的厚度至少能完全覆盖所述器件图形。
5.一种如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，所述离子注入工艺的注入元素为P、B或Ar，注入能量为60 150KeV。
6.一种如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，上述突出部分的顶部的离子浓度为IO13 IO16cnT2。
7.—种如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，所述刻蚀工艺为湿法蚀刻，采用的化学试剂为稀释的HF。
全文摘要
一种半导体器件的制造方法，平坦化填充层覆盖衬底和衬底上的器件图形；在平坦化填充层上涂敷一层平坦的光刻胶，透过该光刻胶层对平坦化填充层进行离子注入；离子在平坦化填充层中的浓度分布受到光刻胶厚度的影响，进而不同的离子浓度会导致对平坦化填充层的不同的刻蚀速度，因此，在离子注入工艺之后通过去胶和刻蚀工艺，即可获得平坦化的器件表面，从而省去了通常采用CMP的平坦化工艺，减少了大量和CMP相关的工艺成本。
文档编号H01L21/311GK102479680SQ20101057166
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月29日 优先权日2010年11月29日
发明者刘金彪, 尹海洲, 李春龙 申请人:中国科学院微电子研究所