一种应用于finfet结构的化学机械研磨方法
【专利摘要】本发明提供一种应用于FINFET结构的化学机械研磨方法，包括：研磨掉氮化硅上的氧化物；研磨氧化物和氮化硅，并收集电机的扭矩电流信号；当扭矩电流信号突变时，抓取研磨终点，停止在缓冲垫氧化层上；予以一定量的过研磨时间，完成研磨，形成FinFET结构。本发明的技术方案简便易行，利用化学机械研磨可以完全去除氮化硅，并停止在缓冲垫氧化层上，达到无需湿法对氮化硅的去除，无需湿法/干法刻蚀对氧化物的去除的效果。
【专利说明】—种应用于FINFET结构的化学机械研磨方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种应用于FINFET结构的化学机械研磨方法。
【背景技术】
[0002]FinFET 称为鳍式场效晶体管(Fin Field-Effect Transistor ；FinFET)是一种新的互补式金氧半导体(CMOS)晶体管。Fin是鱼鳍的意思，FinFET命名根据晶体管的形状与鱼鳍的相似性。
[0003]目前，现有技术通过CMP形成FinFET，在第一步常规STI (shallow trenchisolation浅沟道隔离)-CMP完成以后，第二步利用dry etch (干法刻蚀)刻蚀掉一定量的oxide (氧化物),第三步利用H3P04去除有源区上的Nitride (氮化物),第四部利用wetetch (湿法刻蚀)刻蚀掉一定量的oxide,最终形成FinFET结构。
[0004]这种集成方案在Nitride remove (氮化物去除)时，由于FinFET结构有源区⑶很小，H3P04液很难进入狭小空间，可能导致Nitride残留，去除不完全；并且在第四步利用湿法刻蚀去除一定量的STI区域的Oxide时，也会对有源区上的Oxide造成侵蚀。这种缺陷在技术节点达到20nm及以下是无法容忍的。
[0005]专利CNlO 1097956公开了一种FINFET结构及FINFET结构的制作方法。该方法包括:在硅基片顶表面形成硅鳍片；在鳍片的相对侧壁上形成栅极电介质；在鳍片的沟道区域上形成栅电极，栅电极与位于鳍片的相对侧壁上的栅极电介质层形成直接的物理接触；在鳍片内沟道区域的第一面上形成第一源/漏区，在鳍片内沟道区域的第二面上形成第二源/漏区；从至少部分第一和第二源/漏区下方去除部分基片以形成空隙；用电介质材料填充空隙；本结构还包括FINFET的硅体与基片之间的体接触。但该专利存在氮化物去除缺陷问题。
[0006]专利CN103383961A公开了一种FinFET结构及制造方法，采用呈三棱柱状的鳍形沟道区替代长方体状的鳍形沟道区，其凸出的两面形成相对的晶面晶向结构，减少载流子散射效应，提高电荷存储能力，受到栅极的控制时更容易构造出鳍形沟道区全耗尽结构，彻底切断沟道的导电通路，从而提高FinFET器件的驱动电流，适用于更小尺寸和更高驱动电流的FinFET器件的制造。但该专利任然存在氮化物去除缺陷问题。
【发明内容】
[0007]鉴于上述问题，本发明提供一种应用于FINFET结构的化学机械研磨方法。
[0008]本发明解决技术问题所采用的技术方案为:
[0009]一种应用于FINFET结构的化学机械研磨方法，其中，包括以下步骤:
[0010]步骤1，提供待研磨晶圆，所述晶圆的STI区域由底部至顶部依次设有缓冲垫氧化层、氮化硅和氧化物，所述晶圆的其他区域由底部至顶部依次设有缓冲垫氧化层和氧化物层，位于STI区域的缓冲垫氧化层的顶部高于其他区域中的缓冲垫氧化层的顶部；[0011]步骤2，研磨掉氮化硅上的氧化物；
[0012]步骤3，研磨氧化物和氮化硅，并收集电机的扭矩电流信号；
[0013]步骤4，当扭矩电流信号突变时，抓取研磨终点，停止在缓冲垫氧化层上；
[0014]步骤5,予以一定量的过研磨时间，完成研磨,形成FinFET结构。
[0015]所述的应用于FINFET结构的化学机械研磨方法，其中，所述步骤2包括:
[0016]步骤2.1，采用固定研磨时间对氧化物研磨；
[0017]步骤2.2，采用高选择比研磨液对氧化物进行研磨。
[0018]所述的应用于FINFET结构的化学机械研磨方法，其中，所述步骤2.2中包括研磨氧化物，并收集电机的扭矩电流信号，当扭矩电流信号突变时，抓取研磨终点，停止在氮化硅上。
[0019]所述的应用于FINFET结构的化学机械研磨方法，其中，所述步骤3中通过低选择比研磨液对氧化物和氮化硅进行研磨。
[0020]所述的应用于FINFET结构的化学机械研磨方法，其中，所述步骤I中的缓冲垫氧化层通过等离子体增强化学气相沉积法形成。
[0021]所述的应用于FINFET结构的化学机械研磨方法，其中，所述步骤I中的缓冲垫氧化层通过原子层沉积法形成。
[0022]上述技术方案具有如下优点或有益效果:
[0023]本发明的方法简便易行，利用化学机械研磨可以完全去除氮化硅，并停止在缓冲垫氧化层上，达到无需湿法对氮化硅的去除，无需湿法/干法刻蚀对氧化物的去除的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
[0025]图1是本发明实施例研磨氧化物的结构示意图；
[0026]图2是本发明实施例研磨部分氧化物的结构示意图；
[0027]图3是本发明实施例研磨氮化硅的结构示意图；
[0028]图4是本发明实施例去除氮化硅的结构示意图；
[0029]图5是本发明实施例的FINFET结构示意图。
【具体实施方式】
[0030]本发明提供一种应用于FINFET结构的化学机械研磨方法，利用CMP制程，增加一个终点检测方法，使得研磨可以完全去除氮化硅，并停止在缓冲垫氧化层上，到达利用CMP制程完全去除氮化硅的目的，无需湿法对氮化硅的去除。此终点检测方法是利用氮化硅去除前后，晶圆表面摩擦力的变化导致的电机扭矩电流的变化，从而收集扭矩电流信号，抓取当研磨去除氮化硅后停止在缓冲氧化层上的突变信号点，达到研磨停止的效果。
[0031]下面结合附图对本发明方法进行详细说明。
[0032]本发明实施例的一种应用于FINFET结构的化学机械研磨方法，其中，包括以下步骤:
[0033]如图1中所示，步骤1，提供待研磨晶圆，晶圆的STI区域依次设有氧化物1、氮化硅2和缓冲垫氧化层3。晶圆的出STI区域的其他区域设有氧化物I和缓冲垫氧化层3。晶圆的位于STI区域的缓冲垫氧化层3凸出于其他区域的缓冲垫氧化层3 ；
[0034]如图2中所示，步骤2.1，采用固定研磨时间对氧化物I研磨；
[0035]如图3中所示，步骤2.2，采用高选择比研磨液对氧化物进行研磨，并收集电机的扭矩电流信号。当扭矩电流信号突变时，抓取研磨终点，停止在氮化硅2上。
[0036]如图4中所示，步骤3，通过低选择比研磨液对氧化物I和氮化硅2进行研磨，并收集电机的扭矩电流信号；
[0037]步骤4，当扭矩电流信号突变时，抓取研磨终点，停止在缓冲垫氧化层3上；
[0038]如图5中所示,步骤5,予以一定量的过研磨时间,完成研磨,形成FinFET结构。
[0039]本发明实施例的第一步，第二步与常规ST1-CMP步骤相同:第一步对大量的氧化物进行研磨，一般是固定研磨时间。第二步利用高选择比研磨液进行研磨。研磨掉氮化硅上的氧化物，并且抓取研磨终点，停止在氮化硅表面。第三步利用低选择比研磨液对氧化物和氮化硅进行研磨，并且收集扭矩电流信号，当所有氮化硅被研磨掉，研磨接触到缓冲垫氧化层时，会由于摩擦力的改变出现终点曲线的突变，抓取研磨终点，停止在缓冲垫氧化层上，予以一定量的过研磨时间，完成研磨。
[0040]本发明实施例的缓冲垫氧化层的厚度，此氧化层不仅起到缓冲应力的作用，并且提供CMP研磨终点检测信号。因此比传统氧化层厚度要厚。缓冲垫氧化层的形成方式，包括PECVD，ALD等。不同方法形成的薄膜表面摩擦力会不同，最佳方式形成的薄膜能够提供较强的终点检测抓取信号。氮化硅厚度的最佳值能够加强终点检测抓取信号的稳定性以及减小化学机械研磨的负载。
[0041]对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。
【权利要求】
1.一种应用于FinFET结构的化学机械研磨方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1，提供待研磨晶圆，所述晶圆的STI区域由底部至顶部依次设有缓冲垫氧化层、氮化硅和氧化物，所述晶圆的其他区域由底部至顶部依次设有缓冲垫氧化层和氧化物层，位于STI区域的缓冲垫氧化层的顶部高于其他区域中的缓冲垫氧化层的顶部； 步骤2，研磨掉氮化硅上的氧化物； 步骤3，研磨氧化物和氮化硅，并收集电机的扭矩电流信号； 步骤4，当扭矩电流信号突变时，抓取研磨终点，停止在缓冲垫氧化层上； 步骤5,予以一定量的过研磨时间，完成研磨,形成FinFET结构。
2.如权利要求1所述的应用于FINFET结构的化学机械研磨方法，其特征在于，所述步骤2包括: 步骤2.1，采用固定研磨时间对氧化物研磨； 步骤2.2，采用高选择比研磨液对氧化物进行研磨。
3.如权利要求2所述的应用于FINFET结构的化学机械研磨方法，其特征在于，所述步骤2.2中包括研磨氧化物，并收集电机的扭矩电流信号，当扭矩电流信号突变时，抓取研磨终点，停止在氮化娃上。
4.如权利要求3所述的应用于FINFET结构的化学机械研磨方法，其特征在于，所述步骤3中通过低选择比研磨液对氧化物和氮化硅进行研磨。
5.如权利要求4所述的应用于FINFET结构的化学机械研磨方法，其特征在于，所述步骤I中的缓冲垫氧化层通过等离子体增强化学气相沉积法形成。
6.如权利要求4中所述的应用于FINFET结构的化学机械研磨方法，其特征在于，所述步骤I中的缓冲垫氧化层通过原子层沉积法形成。
【文档编号】H01L21/304GK103871897SQ201410059974
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年2月21日 优先权日:2014年2月21日
【发明者】丁弋, 朱也方, 严钧华, 王从刚 申请人:上海华力微电子有限公司