半導(dǎo)體區(qū)的生長(zhǎng)中的化學(xué)機(jī)械拋光的制作方法
【專利摘要】公開(kāi)了半導(dǎo)體區(qū)的生長(zhǎng)中的化學(xué)機(jī)械拋光。一種方法包括執(zhí)行第一平坦化步驟以去除半導(dǎo)體區(qū)位于隔離區(qū)上方的部分。第一平坦化步驟具有第一選擇性，第一選擇性是半導(dǎo)體區(qū)的第一去除速率與隔離區(qū)的第二去除速率的比值。在暴露隔離區(qū)之后，對(duì)隔離區(qū)和半導(dǎo)體區(qū)位于隔離區(qū)之間的一部分執(zhí)行第二平坦化步驟。第二平坦化步驟具有低于第一選擇性的第二選擇性，第二選擇性是半導(dǎo)體區(qū)的該部分的第三去除速率與隔離區(qū)的第四去除速率的比值。
【專利說(shuō)明】半導(dǎo)體區(qū)的生長(zhǎng)中的化學(xué)機(jī)械拋光
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造方法，具體而言，涉及半導(dǎo)體區(qū)的生長(zhǎng)中的化學(xué)機(jī)械拋光?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管的速度與MOS晶體管的驅(qū)動(dòng)電流密切相關(guān)，該驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)一步與電荷的遷移率密切相關(guān)。例如，當(dāng)其溝道區(qū)中的電子遷移率較高時(shí)，NMOS晶體管具有較高的驅(qū)動(dòng)電流，而當(dāng)其溝道區(qū)中的空穴遷移率較高時(shí)，PMOS晶體管具有較高的驅(qū)動(dòng)電流。
[0003]由于III族和V族元素的化合物半導(dǎo)體材料(在下文中被稱為II1-V族化合物半導(dǎo)體)具有較高的電子遷移率，所以它們是用于形成晶體管的良好候選物。因此，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了基于II1-V族的晶體管。然而，由于難以得到大塊的II1-V族晶體，所以需要在其他襯底上生長(zhǎng)II1-V族化合物半導(dǎo)體膜。由于這些襯底具有不同于II1-V族化合物半導(dǎo)體的晶格常數(shù)和熱膨脹系數(shù)，因此在不同的襯底上生長(zhǎng)II1-V族化合物半導(dǎo)體膜面臨諸多困難。已經(jīng)使用各種方法來(lái)形成高質(zhì)量的II1-V族化合物半導(dǎo)體。例如，從淺溝槽隔離區(qū)之間的溝槽生長(zhǎng)II1-V族化合物半導(dǎo)體以減少穿透位錯(cuò)(threading dislocation)的數(shù)量。
[0004]從溝槽中形成II1-V族化合物半導(dǎo)體通常包括外延生長(zhǎng)，之后是化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)以去除位于淺溝槽隔離區(qū)上方的多余的II1-V族化合物半導(dǎo)體。然而，難以控制所得到的結(jié)構(gòu)的輪廓。階梯高度(step height)較高，階梯高度是指淺溝槽隔離區(qū)的頂面和II1-V族化合物半導(dǎo)體的頂端之間的高度差。而且，II1-V族化合物半導(dǎo)體可能具有顯著的凹陷效應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種方法，包括:執(zhí)行第一平坦化步驟以去除半導(dǎo)體區(qū)位于隔離區(qū)上方的部分，其中所述第一平坦化步驟具有第一選擇性，所述第一選擇性是所述半導(dǎo)體區(qū)的第一去除速率與所述隔離區(qū)的第二去除速率的比值；以及在暴露所述隔離區(qū)之后，對(duì)所述隔離區(qū)和所述半導(dǎo)體區(qū)位于所述隔離區(qū)之間的一部分執(zhí)行第二平坦化步驟，其中所述第二平坦化步驟具有低于所述第一選擇性的第二選擇性，所述第二選擇性是所述半導(dǎo)體區(qū)的這一部分的第三去除速率與所述隔離區(qū)的第四去除速率的比值。
[0006]在所述的方法中，所述第一選擇性和所述第二選擇性的差值約大于2。
[0007]在所述的方法中，所述第一平坦化步驟和所述第二平坦化步驟都包括化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)。
[0008]在所述的方法中，在所述第一平坦化步驟之前，進(jìn)一步包括:去除所述隔離區(qū)之間的半導(dǎo)體區(qū)以形成溝槽；以及實(shí)施外延以在所述溝槽中生長(zhǎng)所述半導(dǎo)體區(qū)，其中所述半導(dǎo)體區(qū)進(jìn)一步包括與所述隔離區(qū)重疊的部分。
[0009]所述的方法進(jìn)一步包括:監(jiān)測(cè)所述第一平坦化步驟中使用的拋光墊的電機(jī)扭矩以確定所述第一平坦化步驟的停止點(diǎn)。
[0010]所述的方法進(jìn)一步包括:在所述第二平坦化步驟之后，使用含氟化氫(HF)的蝕刻劑來(lái)蝕刻所述隔離區(qū)的頂面，其中在蝕刻所述隔離區(qū)的頂面之后，使所述隔離區(qū)的頂面變平。
[0011]所述的方法進(jìn)一步包括:
[0012]在所述第二平坦化步驟之后，去除所述隔離區(qū)的頂部，其中部分所述半導(dǎo)體區(qū)形成高于所述隔離區(qū)的剩余部分的頂面的半導(dǎo)體鰭；
[0013]在所述半導(dǎo)體鰭的頂面和側(cè)壁上形成柵極電介質(zhì)；以及
[0014]在所述柵極電介質(zhì)上方形成柵電極。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種方法，包括:使半導(dǎo)體襯底的一部分凹陷以形成溝槽，其中所述半導(dǎo)體襯底的這一部分位于淺溝槽隔離(STI)區(qū)之間；實(shí)施外延以在所述溝槽中生長(zhǎng)半導(dǎo)體區(qū)；繼續(xù)所述外延以生長(zhǎng)所述半導(dǎo)體區(qū)直至所述半導(dǎo)體區(qū)的頂面高于所述STI區(qū)的頂面；使用第一拋光液對(duì)所述半導(dǎo)體區(qū)實(shí)施第一化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)，其中在暴露所述STI區(qū)的頂面之后停止所述第一 CMP ；以及在所述第一 CMP之后，對(duì)所述STI區(qū)和所述半導(dǎo)體區(qū)位于所述STI區(qū)之間的部分實(shí)施第二 CMP，其中使用不同于所述第一拋光液的第二拋光液來(lái)實(shí)施所述第二 CMP。
[0016]在所述的方法中，所述第一 CMP具有第一選擇性，所述第二 CMP具有小于所述第一選擇性的第二選擇性，所述第一選擇性是所述半導(dǎo)體區(qū)的第一去除速率與所述STI區(qū)的第二去除速率的比值，并且所述第二選擇性是所述半導(dǎo)體區(qū)的所述部分的第三去除速率與所述STI區(qū)的第四去除速率的比值。在所述的方法中，所述第一選擇性約大于10，而所述第二選擇性小于10。在所述的方法中，所述第二選擇性接近于I。
[0017]在所述的方法中，所述外延包括外延生長(zhǎng)半導(dǎo)體材料，所述半導(dǎo)體材料選自基本上由硅鍺、基本上純的鍺和II1-V族化合物半導(dǎo)體材料所組成的組。
[0018]所述的方法進(jìn)一步包括:監(jiān)測(cè)所述第一 CMP中使用的拋光墊的電機(jī)扭矩以確定所述第一 CMP的停止點(diǎn)。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種方法，包括:使半導(dǎo)體襯底的一部分凹陷以形成溝槽，其中所述半導(dǎo)體襯底的這一部分位于淺溝槽隔離(STI)區(qū)之間；實(shí)施外延以在所述溝槽中生長(zhǎng)半導(dǎo)體區(qū)直至所述半導(dǎo)體區(qū)包括位于所述STI區(qū)的頂面上方的部分；對(duì)所述半導(dǎo)體區(qū)實(shí)施第一化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)，其中去除所述半導(dǎo)體區(qū)位于所述STI區(qū)的頂面上方的部分，而保留所述半導(dǎo)體區(qū)位于所述STI區(qū)之間的部分以形成半導(dǎo)體帶，并且所述半導(dǎo)體帶具有凹陷深度；以及在所述第一 CMP之后，實(shí)施第二 CMP，其中在所述第二 CMP之后減小了所述凹陷深度。
[0020]在所述的方法中，在所述第二 CMP之后，所述凹陷深度減小至基本等于零。
[0021 ] 在所述的方法中，所述第一 CMP具有第一選擇性，所述第二 CMP具有小于所述第一選擇性的第二選擇性，其中所述第一選擇性是所述半導(dǎo)體區(qū)的第一去除速率與所述STI區(qū)的第二去除速率的比值，并且所述第二選擇性是所述半導(dǎo)體帶的第三去除速率與所述STI區(qū)的第四去除速率的比值。在所述的方法中，所述第一選擇性約大于10，而所述第二選擇性小于10。在所述的方法中，所述第二選擇性接近于I。
[0022]在所述的方法中，所述外延包括外延生長(zhǎng)半導(dǎo)體材料，所述半導(dǎo)體材料選自基本上由硅鍺、基本上純的鍺和II1-V族化合物半導(dǎo)體材料所組成的組。
[0023]在所述的方法中，在所述第二 CMP之后，其中一個(gè)所述STI區(qū)的頂面具有中心部分和低于所述中心部分的邊緣部分，并且所述方法進(jìn)一步包括:在所述第二 CMP之后使用含氟化氫(HF)的蝕刻劑來(lái)蝕刻所述STI區(qū)，其中，在蝕刻所述STI區(qū)之后，該所述STI區(qū)的頂面基本上是平坦的。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]為了更充分地理解本實(shí)施例及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在將結(jié)合附圖所作的以下描述作為參考，其中:
[0025]圖1至圖8是根據(jù)一些示例性實(shí)施例制造半導(dǎo)體鰭和相應(yīng)的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FinFET)的中間階段的截面圖；
[0026]圖9示出根據(jù)一些可選的示例性實(shí)施例在半導(dǎo)體材料的拋光中的電機(jī)扭矩作為時(shí)間的函數(shù)；以及
[0027]圖10示出階梯高度和凹陷值作為外延半導(dǎo)體帶的線寬的函數(shù)。
【具體實(shí)施方式】
[0028]以下詳細(xì)論述了本發(fā)明的實(shí)施例的制造和使用。然而，應(yīng)該理解，本實(shí)施例提供了許多可以在各種具體環(huán)境中實(shí)現(xiàn)的可應(yīng)用的發(fā)明構(gòu)思。所論述的具體實(shí)施例是示例性的，而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0029]根據(jù)示例性實(shí)施例提供了一種從溝槽生長(zhǎng)半導(dǎo)體區(qū)的新方法。示出了根據(jù)示例性實(shí)施例生長(zhǎng)半導(dǎo)體區(qū)的中間階段。在各個(gè)附圖和示例性實(shí)施例中，相似的參考編號(hào)用于表示相似的元件。
[0030]圖1至圖8示出根據(jù)些示例性實(shí)施例形成半導(dǎo)體鰭和鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FinFET)的中間階段的截面圖。參照?qǐng)D1，提供了襯底10，其是半導(dǎo)體晶圓100的一部分。襯底10可以是硅襯底，但是其也可以由諸如鍺、SiC, SiGe, GaAs、藍(lán)寶石等其他材料形成。在襯底10中形成諸如淺溝槽隔離(STI)區(qū)14的隔離區(qū)。因而襯底10包括位于STI區(qū)14之間的部分IOA和位于STI區(qū)14下方的部分IOB。STI區(qū)14的形成工藝可以包括蝕刻襯底10以形成凹槽，用(一種或多種)介電材料填充凹槽，以及實(shí)施平坦化以去除多余的介電材料。(一種或多種)介電材料的剩余部分形成STI區(qū)14。在一些實(shí)施例中，STI區(qū)14包括氧化硅。
[0031]接下來(lái)，如圖2所示，蝕刻襯底10的部分IOA以形成溝槽16，該部分IOA位于STI區(qū)14的相對(duì)的側(cè)壁之間。在一些實(shí)施例中，溝槽16的底部16A與STI區(qū)14的底面14A基本上齊平。在可選的實(shí)施例中，溝槽16的底部16A高于或低于STI區(qū)14的底面14A?？梢允褂酶晌g刻來(lái)實(shí)施蝕刻，所用的蝕刻氣體選自CF4、C12、NF3、SF6和它們的組合。在可選的實(shí)施例中，可以使用濕法蝕刻來(lái)實(shí)施蝕刻，例如采用四甲基氫氧化銨(TMAH)、氫氧化鉀(KOH)溶液等作為蝕刻劑。在所得到的結(jié)構(gòu)中，溝槽16的寬度Wl可以小于約150nm、小于約IOOnm或者小于約50nm。
[0032]圖3示出半導(dǎo)體區(qū)18的外延。從半導(dǎo)體襯底10的暴露表面外延生長(zhǎng)半導(dǎo)體區(qū)18，該暴露表面暴露于溝槽16(圖2)。在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體區(qū)18包括硅鍺，其中鍺的原子百分比大于0%且等于或小于100%。當(dāng)鍺的原子百分比為100%時(shí)，半導(dǎo)體區(qū)18由純鍺形成。在可選的實(shí)施例中，半導(dǎo)體區(qū)18包括選自InAs、AlAs、GaAs、InP、GaN、InGaAs、InAlAs、GaSb、AlSb、AlP、GaP和它們的組合的II1-V族化合物半導(dǎo)體材料。半導(dǎo)體區(qū)18可以是同質(zhì)區(qū)，其底部和頂部由相同的材料形成。半導(dǎo)體區(qū)18也可以是復(fù)合區(qū)，其底部和頂部包含不同的材料或者具有不同的組成。例如，半導(dǎo)體區(qū)18的上部可以比下部具有更大的晶格失配。在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體區(qū)18包含硅鍺，其上部比下部具有更高的鍺百分比。
[0033]繼續(xù)外延直至半導(dǎo)體區(qū)18的頂面18A高于STI區(qū)14的頂面14B。然后實(shí)施第一平坦化，如圖3至圖5所示。在一些實(shí)施例中，第一平坦化包括化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)，其中拋光墊22在拋光液(slurry) 23的幫助下用于拋光半導(dǎo)體區(qū)18，拋光液23分散在半導(dǎo)體區(qū)18的拋光面上。如圖5所示，繼續(xù)第一平坦化直至半導(dǎo)體區(qū)18與STI區(qū)14無(wú)重疊。然而，在第一平坦化之后保留半導(dǎo)體區(qū)18位于STI區(qū)14之間的部分，該部分在下文中被稱為半導(dǎo)體帶20。
[0034]采用介于半導(dǎo)體區(qū)18的去除速率和STI區(qū)14的去除速率之間的第一選擇性來(lái)實(shí)施第一平坦化，其中半導(dǎo)體區(qū)18的去除速率大于STI區(qū)14的去除速率。假設(shè)半導(dǎo)體區(qū)18的去除速率是RR1，STI區(qū)14的去除速率是RR2，則第一選擇性(即RR1/RR2)可以大于約10，在一些示例性實(shí)施例中也可以介于約10和約100之間。然而，應(yīng)該理解，在整個(gè)說(shuō)明書(shū)中所列舉的值僅是實(shí)例，并且可以更改為不同的值。例如，第一選擇性RR1/RR2也可以小于約10但大于I。在一些實(shí)施例中，在第一平坦化中所使用的拋光液23可以包含Al203、Si02、H2O2 等。
[0035]可以通過(guò)監(jiān)測(cè)拋光墊22的電機(jī)扭矩來(lái)確定第一平坦化的停止點(diǎn)。圖9示意性地示出在進(jìn)行第一平坦化時(shí)電機(jī)扭矩的變化。Y軸表示電機(jī)扭矩，X軸表示第一平坦化的時(shí)間。圖9中的階段24A表示拋光階段，在該階段中凸出部分18’(圖3)沒(méi)有被完全去除。在該階段期間，隨著拋光的進(jìn)行，越來(lái)越多的凸出部分18’被去除。因此，拋光墊22與半導(dǎo)體區(qū)18的接觸面積增大,摩擦力也增大,從而導(dǎo)致所監(jiān)測(cè)的電機(jī)扭矩增大。在圖9中的階段24B中，已經(jīng)去除了部分18’，電機(jī)扭矩達(dá)到峰值并且基本上保持穩(wěn)定直到STI區(qū)14 (圖4)開(kāi)始被暴露出來(lái)。拋光墊22和STI區(qū)14之間的摩擦力小于拋光墊22和半導(dǎo)體區(qū)18之間的摩擦力。因此，隨著越來(lái)越多的STI區(qū)14被暴露出來(lái)，電機(jī)扭矩變得越來(lái)越小，如圖9中的階段24C所示。當(dāng)所有的STI區(qū)14都被暴露出來(lái)時(shí)，電機(jī)扭矩再次變得穩(wěn)定，如階段24D所示。因此，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電機(jī)扭矩進(jìn)入階段24D時(shí)，就可以確定第一平坦化的最佳停止點(diǎn)。當(dāng)找到第一平坦化的停止點(diǎn)時(shí)，即當(dāng)STI區(qū)14的所有頂面都被暴露出來(lái)時(shí)，就停止第一平坦化。
[0036]返回參照?qǐng)D5，由于第一選擇性RR1/RR2較高，所以半導(dǎo)體帶20具有凹陷效應(yīng)，這意味著半導(dǎo)體帶20的頂面在相鄰的STI區(qū)14的中線處較低，而在靠近STI區(qū)14處較高。在一些示例性實(shí)施例中，凹陷的大小(也被稱為凹陷值)Dl介于約50nm和約IOnm之間。凹陷值Dl是半導(dǎo)體帶20的頂面的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)之間的高度差。高選擇性RR1/RR2有助于在STI區(qū)14的頂面上精確地停止第一平坦化。然而，高選擇性RR1/RR2可能導(dǎo)致更嚴(yán)重的凹陷效應(yīng)。
[0037]接下來(lái)，如圖5所示，在暴露STI區(qū)14之后，停止第一平坦化，實(shí)施第二平坦化(可選地被稱為磨光(拋光)工藝)。在第二平坦化中，半導(dǎo)體帶20的去除速率是RR1’，STI區(qū)14的去除速率是RR2’。因而第二平坦化的第二選擇性是RR1’ /RR2’。第二選擇性RR1’ /RR2’小于第一選擇性RR1/RR2。根據(jù)示例性實(shí)施例，選擇性差值(RR1/RR2-RR1，/RR2’ )可以大于2、大于5，或可以大于10。在一些實(shí)施例中，第二平坦化中所使用的拋光液25不同于第一平坦化中所使用的拋光液23(圖3和圖4)。例如，拋光液25可以包括Si02、K0H、H202
坐寸ο
[0038]由于第二選擇性RR1’ /RR2’小于第一選擇性RR1/RR2，因此在第二平坦化中比在第一平坦化中相對(duì)更快得去除STI區(qū)14。至少減小了并且可能基本上消除了圖5中示出的凹陷。圖6示出第二平坦化完成時(shí)所得到的結(jié)構(gòu)。在一些示例性實(shí)施例中，半導(dǎo)體帶20的凹陷(若有的話)小于約10nm。
[0039]在一些實(shí)施例中，在第二平坦化之后，STI區(qū)14可以具有不平坦的頂面14B。每一個(gè)頂面14B都可以具有邊緣部分14B1和中心部分14B2，其中邊緣部分14B1位于中心部分14B2的相對(duì)側(cè)，并且邊緣部分14B1可以環(huán)繞中心部分14B2。中心部分14B2可以高于邊緣部分14B1，并且頂面14B的高度從頂面14B的中心點(diǎn)15至邊緣部分可以逐漸減小?？梢酝ㄟ^(guò)蝕刻步驟進(jìn)一步使頂面14B變平。在一些示例性實(shí)施例中，使用含氟化氫(HF)的蝕刻劑來(lái)實(shí)施蝕刻，含氟化氫(HF)的蝕刻劑可以包括例如稀HF溶液，但是也可以使用不腐蝕半導(dǎo)體帶20的HF氣體和/或其他蝕刻劑。在蝕刻步驟期間，中心部分14B2比邊緣部分14B1具有更大的蝕刻速率，因而減小了中心部分14B2與邊緣部分14B1之間的高度差。隨蝕刻時(shí)間的進(jìn)行高度差逐漸減小，并且通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)奈g刻工藝停止點(diǎn)，中心部分14B2和邊緣部分14B1可以具有基本上相同的高度，進(jìn)而頂面14B可以是基本上平坦的。圖7中示出所得到的結(jié)構(gòu)。由STI區(qū)14的材料擴(kuò)散到邊緣部分14B1內(nèi)而未擴(kuò)散到中心部分所引起的材料的差異可能導(dǎo)致中心部分14B2和邊緣部分14B1在蝕刻速率方面的差異。
[0040]參照?qǐng)D8，例如通過(guò)蝕刻步驟使STI區(qū)14凹陷。因而部分半導(dǎo)體帶20高于STI區(qū)14的頂面。半導(dǎo)體帶20的這些部分因此形成半導(dǎo)體鰭26，其可以用于形成FinFET28(如圖8所示)。然后形成柵極電介質(zhì)30和柵電極32。柵極電介質(zhì)30可以由諸如氧化硅、氮化硅、氮氧化物、它們的多層和它們的組合的介電材料形成。柵極電介質(zhì)30還可以包括高k介電材料。示例性高k材料可以具有大于約4.0或甚至大于約7.0的k值。柵電極32可以由摻雜多晶娃、金屬、金屬氮化物、金屬娃化物等形成。柵極電介質(zhì)30的底端可以接觸STI區(qū)14的頂面。在形成柵極電介質(zhì)30和柵電極32之后，可以形成源極區(qū)和漏極區(qū)(圖8中未示出)。
[0041]在本發(fā)明的實(shí)施例中，通過(guò)具有不同的蝕刻選擇性值的兩個(gè)平坦化步驟，得到的半導(dǎo)體鰭26(圖8)具有平坦的頂面，這改善了得到的FinFET的性能。此外，圖5中的磨光步驟有助于減少留在STI區(qū)14上的半導(dǎo)體區(qū)18的顆粒和殘留物(若有的話)。圖10示出從樣品中測(cè)得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。Y軸是階梯高度或者凹陷值，其中線34和36是階梯高度，而線38和40是凹陷值。X軸表示半導(dǎo)體帶20的寬度Wl (圖7)。線34示出從沒(méi)有實(shí)施磨光工藝的樣品中測(cè)得的階梯高度，而線36示出從實(shí)施磨光工藝的樣品中測(cè)得的階梯高度。可以觀察到，當(dāng)線寬相同時(shí)，使用磨光工藝形成的樣品的階梯高度小于沒(méi)有經(jīng)歷磨光工藝的樣品的階梯高度。類似地，線38示出從沒(méi)有實(shí)施磨光工藝的樣品中測(cè)得的凹陷深度，而線40示出從實(shí)施磨光工藝的樣品中測(cè)得的凹陷深度?？梢杂^察到，當(dāng)線寬相同時(shí)，使用磨光工藝形成的樣品的凹陷深度小于沒(méi)有經(jīng)歷磨光工藝的樣品的凹陷深度。
[0042]根據(jù)一些實(shí)施例，一種方法包括執(zhí)行第一平坦化步驟以去除半導(dǎo)體區(qū)位于隔離區(qū)上方的部分。第一平坦化步驟具有第一選擇性，第一選擇性是半導(dǎo)體區(qū)的第一去除速率與隔離區(qū)的第二去除速率的比值。在暴露隔離區(qū)之后，對(duì)隔離區(qū)和半導(dǎo)體區(qū)位于隔離區(qū)之間的一部分執(zhí)行第二平坦化步驟。第二平坦化步驟具有低于第一選擇性的第二選擇性，第二選擇性是半導(dǎo)體區(qū)的該部分的第三去除速率與隔離區(qū)的第四去除速率的比值。
[0043]根據(jù)其他實(shí)施例，一種方法包括使半導(dǎo)體襯底的一部分凹陷以形成溝槽，其中半導(dǎo)體襯底的該部分位于STI區(qū)之間。實(shí)施外延以在溝槽中生長(zhǎng)半導(dǎo)體區(qū)。繼續(xù)外延以生長(zhǎng)半導(dǎo)體區(qū)直至半導(dǎo)體區(qū)的頂面高于STI區(qū)的頂面。使用第一拋光液對(duì)半導(dǎo)體區(qū)實(shí)施第一CMP，其中在暴露STI區(qū)的頂面之后停止第一 CMP。在第一 CMP之后，對(duì)STI區(qū)和半導(dǎo)體區(qū)位于STI區(qū)之間的一部分實(shí)施第二 CMP，其中使用不同于第一拋光液的第二拋光液來(lái)實(shí)施第二 CMP。
[0044]根據(jù)又一些實(shí)施例，一種方法包括使半導(dǎo)體襯底的一部分凹陷以形成溝槽，其中半導(dǎo)體襯底的該部分位于STI區(qū)之間。實(shí)施外延以在溝槽中生長(zhǎng)半導(dǎo)體區(qū)直至半導(dǎo)體區(qū)包含位于STI區(qū)的頂面上方的部分。對(duì)半導(dǎo)體區(qū)實(shí)施第一 CMP，其中去除半導(dǎo)體區(qū)位于STI區(qū)的頂面上方的部分，而保留半導(dǎo)體區(qū)位于STI區(qū)之間的一部分以形成半導(dǎo)體帶。半導(dǎo)體帶具有凹陷深度。在第一 CMP之后，實(shí)施第二 CMP，其中在第二 CMP之后減小了凹陷深度。
[0045]盡管已經(jīng)詳細(xì)地描述了實(shí)施例及其優(yōu)勢(shì)，但應(yīng)該理解，可以在不背離所附權(quán)利要求限定的實(shí)施例的構(gòu)思和范圍的情況下，進(jìn)行各種改變、替換和更改。而且，本申請(qǐng)的范圍并不僅限于本說(shuō)明書(shū)中描述的工藝、機(jī)器、制造、材料組分、裝置、方法和步驟的特定實(shí)施例。作為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明應(yīng)很容易理解，根據(jù)本發(fā)明可以利用現(xiàn)有的或今后開(kāi)發(fā)的用于執(zhí)行與本文所述相應(yīng)實(shí)施例基本上相同的功能或者獲得基本上相同的結(jié)果的工藝、機(jī)器、制造、材料組分、裝置、方法或步驟。因此，所附權(quán)利要求預(yù)期在其范圍內(nèi)包括這樣的工藝、機(jī)器、制造、材料組分、裝置、方法或步驟。此外，每條權(quán)利要求構(gòu)成單獨(dú)的實(shí)施例，并且多個(gè)權(quán)利要求和實(shí)施例的組合在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種方法，包括: 執(zhí)行第一平坦化步驟以去除半導(dǎo)體區(qū)位于隔離區(qū)上方的部分，其中所述第一平坦化步驟具有第一選擇性，所述第一選擇性是所述半導(dǎo)體區(qū)的第一去除速率與所述隔離區(qū)的第二去除速率的比值；以及 在暴露所述隔離區(qū)之后，對(duì)所述隔離區(qū)和所述半導(dǎo)體區(qū)位于所述隔離區(qū)之間的一部分執(zhí)行第二平坦化步驟，其中所述第二平坦化步驟具有低于所述第一選擇性的第二選擇性，所述第二選擇性是所述半導(dǎo)體區(qū)的這一部分的第三去除速率與所述隔離區(qū)的第四去除速率的比值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一選擇性和所述第二選擇性的差值約大于2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一平坦化步驟和所述第二平坦化步驟都包括化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，在所述第一平坦化步驟之前，進(jìn)一步包括: 去除所述隔離區(qū)之間的半導(dǎo)體區(qū)以形成溝槽；以及 實(shí)施外延以在所述溝槽中生長(zhǎng)所述半導(dǎo)體區(qū)，其中所述半導(dǎo)體區(qū)進(jìn)一步包括與所述隔離區(qū)重疊的部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括: 監(jiān)測(cè)所述第一平坦化步驟中使用的拋光墊的電機(jī)扭矩以確定所述第一平坦化步驟的停止點(diǎn)，或者 在所述第二平坦化步驟之后，使用含氟化氫(HF)的蝕刻劑來(lái)蝕刻所述隔離區(qū)的頂面，其中在蝕刻所述隔離區(qū)的頂面之后，使所述隔離區(qū)的頂面變平，或者 在所述第二平坦化步驟之后，去除所述隔離區(qū)的頂部，其中部分所述半導(dǎo)體區(qū)形成高于所述隔離區(qū)的剩余部分的頂面的半導(dǎo)體鰭； 在所述半導(dǎo)體鰭的頂面和側(cè)壁上形成柵極電介質(zhì)；以及 在所述柵極電介質(zhì)上方形成柵電極。
6.一種方法，包括: 使半導(dǎo)體襯底的一部分凹陷以形成溝槽，其中所述半導(dǎo)體襯底的這一部分位于淺溝槽隔離(STI)區(qū)之間； 實(shí)施外延以在所述溝槽中生長(zhǎng)半導(dǎo)體區(qū)； 繼續(xù)所述外延以生長(zhǎng)所述半導(dǎo)體區(qū)直至所述半導(dǎo)體區(qū)的頂面高于所述STI區(qū)的頂面；使用第一拋光液對(duì)所述半導(dǎo)體區(qū)實(shí)施第一化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)，其中在暴露所述STI區(qū)的頂面之后停止所述第一 CMP ；以及 在所述第一 CMP之后，對(duì)所述STI區(qū)和所述半導(dǎo)體區(qū)位于所述STI區(qū)之間的部分實(shí)施第二 CMP，其中使用不同于所述第一拋光液的第二拋光液來(lái)實(shí)施所述第二 CMP。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述第一CMP具有第一選擇性，所述第二 CMP具有小于所述第一選擇性的第二選擇性，所述第一選擇性是所述半導(dǎo)體區(qū)的第一去除速率與所述STI區(qū)的第二去除速率的比值，并且所述第二選擇性是所述半導(dǎo)體區(qū)的所述部分的第三去除速率與所述STI區(qū)的第四去除速率的比值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述第一選擇性約大于10，而所述第二選擇性小于10 ;或者所述第二選擇性接近于I。
9.一種方法，包括: 使半導(dǎo)體襯底的一部分凹陷以形成溝槽，其中所述半導(dǎo)體襯底的這一部分位于淺溝槽隔離(STI)區(qū)之間； 實(shí)施外延以在所述溝槽中生長(zhǎng)半導(dǎo)體區(qū)直至所述半導(dǎo)體區(qū)包括位于所述STI區(qū)的頂面上方的部分； 對(duì)所述半導(dǎo)體區(qū)實(shí)施第一化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)，其中去除所述半導(dǎo)體區(qū)位于所述STI區(qū)的頂面上方的部分，而保留所述半導(dǎo)體區(qū)位于所述STI區(qū)之間的部分以形成半導(dǎo)體帶，并且所述半導(dǎo)體帶具有凹陷深度；以及 在所述第一 CMP之后，實(shí)施第二 CMP，其中在所述第二 CMP之后減小了所述凹陷深度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，在所述第二CMP之后，其中一個(gè)所述STI區(qū)的頂面具有中心部分和低于所述中心部分的邊緣部分，并且所述方法進(jìn)一步包括:在所述第二CMP之后使用含氟化氫(HF)的蝕刻劑來(lái)蝕刻所述STI區(qū)，其中，在蝕刻所述STI區(qū)之后，該所述STI區(qū)的頂面基本上是平坦的。
【文檔編號(hào)】H01L21/306GK103943487SQ201310150945
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2013年4月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月23日
【發(fā)明者】林國(guó)楹, 潘婉君, 張翔筆, 蔡騰群, 陳繼元 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司