工藝或者其他氮化工藝形成。在此，不再贅述。
[0033] 接下來，如圖2C所示，在刻蝕停止層250上形成覆蓋刻蝕停止層的層間介電層 260。層間介電層260可為氧化硅層，包括利用熱化學氣相沉積（thermalCVD)制造工藝或 高密度等離子體（HDP)制造工藝形成的有摻雜或未摻雜的氧化硅的材料層，例如未經摻雜 的硅玻璃（USG)、磷硅玻璃（PSG)或硼磷硅玻璃（BPSG)。
[0034] 執行步驟S130 :進行第一化學機械拋光，至露出偽柵極頂部的刻蝕停止層。
[0035] 如圖2D所示，進行第一化學機械拋光，至露出偽柵極頂部的刻蝕停止層250。化 學機械拋光的原理包括化學與機械效應的組合，在待研磨的材料層表面，因為發生化學反 應而生成特定層，接著以機械方式將此特定層移除。化學機械拋光可以在固結研磨料拋光 墊上進行，此時，研磨顆粒被固定于拋光墊上。化學機械拋光也可以在非固結研磨料拋光墊 (例如游離研磨漿料拋光墊）上進行，此時，研磨顆粒可以呈顆粒狀態并懸浮于液體載劑中。 優選地，在根據本發明的一個實施例中，第一化學機械拋光采用固結研磨料拋光墊進行。在 這種情況下，只有固結在拋光墊的研磨漿料層的突出部位(研磨顆粒）才與待拋光表面的相 接觸部位發生作用，相對于傳統的非固結研磨料拋光墊(例如游離磨料拋光墊）而言，接觸 區域減小，微小的接觸區域產生局部較大的壓力，拋光速率有較大程度的提高。另外，其拋 光速率對于待拋光表面的表面形貌具有很高的選擇性，只需要較少的去除量，即可以達到 平坦化的目的。
[0036] 優選地，固結研磨料拋光墊上的研磨顆粒具有高的研磨選擇比。例如，在根據本發 明的一個實施例中，該研磨顆粒對層間介電層260 (例如氧化硅）具有較高的拋光速率，而 對刻蝕停止層(例如SiN)具有極低的拋光速率。優選地，研磨顆粒為CeO2和/或SiO2。因 此，在第一化學機械拋光可以較容易地終止在刻蝕停止層250。
[0037] 執行步驟S140 :在拋光后的層間介電層上和拋光后的刻蝕停止層上形成犧牲層。
[0038] 在進行第一化學機械拋光過程后，拋光后的層間介電層260上以及拋光后的刻蝕 停止層250上有可能形成有較深的劃痕和/或凹坑。例如，在采用固結研磨料拋光墊進行 化學機械拋光后，在拋光后的層間介電層260上可能會形成幾百A深度的劃痕和/或凹坑。 該劃痕和/或凹坑可能會深入到偽柵極230的上表面以下的層間介電層260中，導致在后 續拋光至偽柵極230時在層間介電層260的表面仍然會留下劃痕和/或凹坑。而在后續如 圖2G-2H所示的工序中，去除偽柵極230以形成開口 280'，并在開口 280'中形成金屬柵極 結構280時，由于層間介電層260上仍然留有劃痕和/或凹坑，形成金屬柵極結構280的時 候，金屬會填滿劃痕和/或凹坑，由此會導致前述的橋接問題。
[0039] 因此，可以對工藝進行改進。如圖2E所示，在拋光后的層間介電層260上和拋光 后的刻蝕停止層250上形成犧牲層270。該犧牲層優選地為與層間介電層260的材料相同， 例如可以為氧化硅等。該犧牲層270可以填滿在第一化學機械拋光過程中產生的劃痕和/ 或凹坑，因而可以避免在后續工藝中金屬柵極中的金屬填充到劃痕和/或凹坑中。該犧牲 層270的厚度可以為300A-800A。犧牲層270的厚度在該范圍內，既可以保證填滿劃痕和 /或凹坑，又不至于在隨后的第二化學機械拋光過程中因為犧牲層270太厚而導致需要較 長的拋光時間。
[0040] 執行步驟S150 :進行第二化學機械拋光，至露出偽柵極。
[0041] 如圖2F所示，進行第二化學機械拋光，至露出偽柵極230。優選地，第二化學機械 拋光為采用無選擇性研磨漿料的拋光工藝。該研磨漿料對氮化物和氧化物具有基本相同的 拋光速率。使用無選擇性的研磨漿料能夠使第二化學機械拋光之后的表面非常平坦。
[0042] 在實際操作中，氮化物的拋光速率通常會低于氧化物的拋光速率，因此第一化學 機械拋光和第二化學機械拋光后的氮化物的表面會略高于氧化物的表面。
[0043] 接下來，在層間介電層260以及偽柵極230被拋光至平坦的情況下，可以進一步形 成金屬柵極結構280。如圖2G所示，去除偽柵極230,以形成開口 280'。偽柵極230可以 通過本領域技術人員習知的刻蝕工藝去除，這里不再贅述。在形成開口 280'之后，還可以 在開口 280'內的柵極介電層220上沉積阻擋層(未示出），以防止后續要形成于柵極介電層 220上的金屬柵極材料擴散到柵極介電層220上。阻擋層可以包括例如TiN、TaN等。阻擋 層可以通過例如原子層沉積或其他合適的方式形成。另外，還可以在開口 280'內的柵極介 電層220或阻擋層上形成功函數層(未示出），以提供高有效功函數（EWF)值。該功函數層 可以包括Ti、TaN、TiN、A1C0、TiAlN中的一種或多種。功函數層可以通過原子層沉積法或 其他合適的方式形成。
[0044] 如圖2H所示，在開口 280'（參見圖2G)內形成金屬柵極結構280。金屬柵極結構 280可以選用具有較低電阻率的高K金屬材料，例如鋁柵極、鎢柵極等。其可以采用物理氣 相沉積、化學氣相沉積等合適的方式形成。
[0045] 綜上所述，根據本發明的化學機械拋光方法，通過在第一化學機械拋光之后的層 間介電層260和刻蝕停止層250上重新沉積一層犧牲層，以填滿在第一化學機械拋光過程 中在層間介電層260以及刻蝕停止層250上產生的劃痕和凹坑，并進行第二次化學機械拋 光，進而避免前述的橋接問題。因此，本發明的提供的方法還具有拋光效率高、拋光表面平 坦度好等優點。
[0046] 本發明已經通過上述實施例進行了說明，但應當理解的是，上述實施例只是用于 舉例和說明的目的，而非意在將本發明限制于所描述的實施例范圍內。此外本領域技術人 員可以理解的是，本發明并不局限于上述實施例，根據本發明的教導還可以做出更多種的 變型和修改，這些變型和修改均落在本發明所要求保護的范圍以內。本發明的保護范圍由 附屬的權利要求書及其等效范圍所界定。
【主權項】
1. 一種化學機械拋光的方法，其特征在于，所述方法包括： 提供半導體襯底，所述半導體襯底上形成有偽柵極； 形成覆蓋所述偽柵極和所述半導體襯底的刻蝕停止層以及覆蓋所述刻蝕停止層的層 間介電層； 進行第一化學機械拋光，至露出所述偽柵極頂部的刻蝕停止層； 在拋光后的層間介電層上和拋光后的刻蝕停止層上形成犧牲層；以及 進行第二化學機械拋光，至露出所述偽柵極。
2. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一化學機械拋光為采用固結研磨料 拋光墊的拋光工藝。
3. 如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述固結研磨料拋光墊上的研磨顆粒具有 高的研磨選擇比。
4. 如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述研磨顆粒為CeO2和/或Si02。
5. 如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二化學機械拋光為采用無選擇性研 磨漿料的拋光工藝。
6. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述犧牲層的厚度為300A-800A。
7. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括： 去除所述偽柵極，以形成開口； 在所述開口內形成金屬柵極結構。
8. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述刻蝕停止層的材料為SiN層。
9. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述層間介電層的材料為氧化硅。
10. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在形成所述偽柵極之后且形成所 述刻蝕停止層之前還包括在所述偽柵極兩側形成側墻，其中所述刻蝕停止層覆蓋所述偽柵 極、所述側墻以及所述半導體襯底。
【專利摘要】本發明公開了一種化學機械拋光的方法。該方法包括：提供半導體襯底，所述半導體襯底上形成有偽柵極；形成覆蓋所述偽柵極和所述半導體襯底的刻蝕停止層以及覆蓋所述刻蝕停止層的層間介電層；進行第一化學機械拋光，至露出所述偽柵極頂部的刻蝕停止層；在拋光后的層間介電層上和拋光后的刻蝕停止層上形成犧牲層；以及進行第二化學機械拋光，至露出所述偽柵極。根據本發明的化學機械拋光方法，避免了橋接問題，還具有拋光效率高、拋光表面平坦度好等優點。
【IPC分類】H01L21-3105, B24B37-00
【公開號】CN104716035
【申請號】CN201310681524
【發明人】蔣莉, 程繼, 熊世偉
【申請人】中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2013年12月12日