[发明专利]半导体器件的形成方法

说明书

本发明公开了一种半导体器件的形成方法，包括：提供多个鳍部和多个栅极结构，栅极结构对应形成于鳍部顶部，至少有两个栅极结构顶部的高度不同；在相邻栅极结构之间形成层间介质层；刻蚀各栅极结构两侧的部分层间介质层，使余下的层间介质层的顶部平齐；除去部分栅极结构，使余下的栅极结构的顶部与余下的层间介质层的顶部平齐；和再刻蚀部分栅极结构，以在栅极结构的顶部形成凹槽，各凹槽的深度相等。先刻蚀层间介质层，使余下的层间介质层具有目标高度，且顶部平齐，最终得到余下的栅极结构的顶部也是平齐的。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种半导体器件的形成方法。

背景技术

随着半导体领域技术的发展，栅极结构的尺寸不断减小，而且同时栅极的材料从传统的多晶硅转变为目前广泛应用的金属材料。一般的，金属栅极的周围一般还同时形成有高k介电层和功函数层等材料，以保证金属栅极的功能顺利实现。

在形成金属栅极结构时，多个金属栅极结构的顶部表面一般是不平齐的，且金属栅极结构之间形成的层间介质层的顶部也是不平齐的。后续处理金属栅极时，很难将各个金属栅极的高度保持一致，导致后续器件的电学性能降低。

因此，亟须一种能够使得最终金属栅极顶部平齐以提高器件电学性能的半导体器件的形成方法。

发明内容

本发明实施例公开的半导体器件的形成方法，先除去部分材料均一的层间介质层，使得余下的层间介质层的顶部平齐，然后在处理金属栅极结构，最终使得金属栅极结构的顶部平齐。

本发明公开了一种半导体器件的形成方法，包括：提供多个鳍部和多个栅极结构，栅极结构对应形成于鳍部顶部，至少有两个栅极结构顶部的高度不同；在相邻栅极结构之间形成层间介质层；刻蚀各栅极结构两侧的部分层间介质层，使余下的层间介质层的顶部平齐；除去部分栅极结构，使余下的栅极结构的顶部与余下的层间介质层的顶部平齐；和再刻蚀部分栅极结构，以在栅极结构的顶部形成凹槽，各凹槽的深度相等。

根据本发明的一个方面，刻蚀各栅极结构两侧的部分层间介质层的工艺包括通过调节刻蚀温度来控制刻蚀速率的刻蚀工艺。

根据本发明的一个方面，还包括提供实时监测余下层间介质层顶部高度的测量单元，通过测量单元的数据，提高余下层间介质层顶部较高位置的刻蚀温度，增大对较高位置的刻蚀速率，直至余下的层间介质层的顶部平齐。

根据本发明的一个方面，通过测量单元的数据，降低余下层间介质层顶部较低位置的刻蚀温度，减小对较低位置的刻蚀速率，直至余下的层间介质层的顶部平齐。

根据本发明的一个方面，直至余下的层间介质层的顶部平齐后，还包括以相同的刻蚀工艺对层间介质层进行刻蚀，以降低层间介质层的高度，使得余下的层间介质层的顶部平齐。

根据本发明的一个方面，在余下的层间介质层的顶部平齐后，除去部分栅极结构前，还包括：形成覆盖栅极结构和余下层间介质层的牺牲层；和除去牺牲层和部分栅极结构，暴露层间介质层，使余下的栅极结构的顶部和余下的层间介质层的顶部平齐。

根据本发明的一个方面，除去牺牲层和部分栅极结构的工艺方法包括：化学机械平坦化工艺、刻蚀工艺、或者化学机械平坦化工艺和刻蚀工艺的结合。

根据本发明的一个方面，化学机械平坦化工艺对牺牲层和栅极结构的研磨速率比为α，0.8≤α≤1.5。

根据本发明的一个方面，刻蚀工艺对牺牲层和栅极结构的刻蚀速率比为β，0.8≤β≤1.5。

根据本发明的一个方面，化学机械平坦化工艺对牺牲层和层间介质层的研磨速率比为γ，γ≥3。

根据本发明的一个方面，刻蚀工艺对牺牲层和层间介质层的刻蚀速率比为μ，μ≥3。

根据本发明的一个方面，形成凹槽的深度尺寸为d，40nm≤d≤200nm。