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形成隔离层的方法

阅读：301发布：2020-07-01

专利汇可以提供形成隔离层的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且根据示例性实施例，提供了形成隔离层的方法。该方法包括以下操作：提供衬底；在衬底上方提供具有第一层的垂直结构；在第一层上方提供第一层间电介质；对第一层间电介质实施CMP；以及回蚀刻第一层间电介质和第一层以形成与垂直结构的源极对应的隔离层。本发明还涉及形成隔离层的方法。，下面是形成隔离层的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种形成隔离层的方法，包括：
提供衬底；
在所述衬底上方提供具有第一层的垂直结构；
在所述第一层上方提供第一层间电介质；
对所述第一层间电介质实施CMP；以及
回蚀刻所述第一层间电介质和所述第一层以形成与所述垂直结构的源极对应的所述隔离层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述衬底上方提供具有所述第一层的所述垂直结构还包括：在所述衬底上方提供具有作为蚀刻停止层的由SiN制成的所述第一层的所述垂直结构。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括使所述CMP停止于所述第一层。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括使所述CMP停止于所述垂直结构之上的所述第一层间电介质的预定厚度处。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，回蚀刻所述第一层间电介质和所述第一层以形成与所述垂直结构的所述源极对应的所述隔离层还包括：通过使用湿蚀刻或等离子体蚀刻回蚀刻所述第一层间电介质和所述第一层。
6.根据权利要求4所述的方法，还包括：通过使用气体团簇离子束回蚀刻所述第一层间电介质和所述第一层。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在所述第一层间电介质上方提供第二层；
在所述第二层上方提供第二层间电介质；
对所述第一层间电介质、所述第二层和所述第二层间电介质实施CMP；以及使所述CMP停止于所述第二层的下部。
8.一种形成隔离层的方法，包括：
提供具有底部层间电介质的衬底；
在所述衬底上方提供具有第一层的垂直结构；
在所述第一层和所述底部层间电介质上方提供第一层间电介质；
对所述第一层间电介质实施CMP；以及
回蚀刻所述第一层间电介质以形成与所述垂直结构的沟道对应的所述隔离层。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述衬底上方提供具有所述第一层的所述垂直结构还包括：在所述衬底上方提供具有作为蚀刻停止层的由金属栅极制成的所述第一层的所述垂直结构。
10.一种形成隔离层的方法，包括：
提供具有中间层间电介质的衬底；
在所述衬底上方提供具有第一层的垂直结构；
在所述第一层和所述中间层间电介质上方提供第一层间电介质；
对所述第一层间电介质实施CMP；以及
回蚀刻所述第一层间电介质以形成与所述垂直结构的漏极对应的所述隔离层。

说明书全文

形成隔离层的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及形成隔离层的方法。

背景技术

[0002] 诸如垂直全环栅晶体管的垂直半导体器件是半导体工业中的新兴研究领域。然而，垂直半导体器件的低图案密度可以弱化在其中的层间电介质(或隔离层)的厚度均匀性控制。因此，需要改进以上缺陷。

发明内容

[0003] 为了解决现有技术中的问题，本发明提供了1.一种形成隔离层的方法，包括：提供衬底；在所述衬底上方提供具有第一层的垂直结构；在所述第一层上方提供第一层间电介质；对所述第一层间电介质实施CMP；以及回蚀刻所述第一层间电介质和所述第一层以形成与所述垂直结构的源极对应的所述隔离层。

[0004] 在上述方法中，其中，在所述衬底上方提供具有所述第一层的所述垂直结构还包括：在所述衬底上方提供具有作为蚀刻停止层的由SiN制成的所述第一层的所述垂直结构。

[0005] 在上述方法中，还包括使所述CMP停止于所述第一层。

[0006] 在上述方法中，还包括使所述CMP停止于所述垂直结构之上的所述第一层间电介质的预定厚度处。

[0007] 在上述方法中，还包括使所述CMP停止于所述垂直结构之上的所述第一层间电介质的预定厚度处；其中，回蚀刻所述第一层间电介质和所述第一层以形成与所述垂直结构的所述源极对应的所述隔离层还包括：通过使用湿蚀刻或等离子体蚀刻回蚀刻所述第一层间电介质和所述第一层。

[0008] 在上述方法中，还包括使所述CMP停止于所述垂直结构之上的所述第一层间电介质的预定厚度处；还包括：通过使用气体团簇离子束回蚀刻所述第一层间电介质和所述第一层。

[0009] 在上述方法中，还包括：在所述第一层间电介质上方提供第二层；在所述第二层上方提供第二层间电介质；对所述第一层间电介质、所述第二层和所述第二层间电介质实施CMP；以及使所述CMP停止于所述第二层的下部。

[0010] 根据本发明的另一个方面，提供了一种形成隔离层的方法，包括：提供具有底部层间电介质的衬底；在所述衬底上方提供具有第一层的垂直结构；在所述第一层和所述底部层间电介质上方提供第一层间电介质；对所述第一层间电介质实施CMP；以及回蚀刻所述第一层间电介质以形成与所述垂直结构的沟道对应的所述隔离层。

[0011] 在上述方法中，其中，在所述衬底上方提供具有所述第一层的所述垂直结构还包括：在所述衬底上方提供具有作为蚀刻停止层的由金属栅极制成的所述第一层的所述垂直结构。

[0012] 在上述方法中，还包括使所述CMP停止于所述第一层。

[0013] 在上述方法中，还包括使所述CMP停止于所述第一层；还包括使所述CMP停止于所述垂直结构之上的所述第一层间电介质的预定厚度处。

[0014] 在上述方法中，还包括使所述CMP停止于所述第一层；还包括使所述CMP停止于所述垂直结构之上的所述第一层间电介质的预定厚度处；其中，回蚀刻所述第一层间电介质以形成与所述垂直结构的所述沟道对应的所述隔离层还包括：通过使用湿蚀刻或等离子体蚀刻回蚀刻所述第一层间电介质。

[0015] 在上述方法中，还包括使所述CMP停止于所述第一层；还包括使所述CMP停止于所述垂直结构之上的所述第一层间电介质的预定厚度处；还包括：通过使用气体团簇离子束回蚀刻所述第一层间电介质和所述第一层。

[0016] 在上述方法中，还包括：在所述第一层间电介质上方提供第二层；在所述第二层上方提供第二层间电介质；对所述第一层间电介质、所述第二层和所述第二层间电介质实施CMP；以及使所述CMP停止于所述第二层的下部。

[0017] 根据本发明的又一个方面，提供了一种形成隔离层的方法，包括：提供具有中间层间电介质的衬底；在所述衬底上方提供具有第一层的垂直结构；在所述第一层和所述中间层间电介质上方提供第一层间电介质；对所述第一层间电介质实施CMP；以及回蚀刻所述第一层间电介质以形成与所述垂直结构的漏极对应的所述隔离层。

[0018] 在上述方法中，其中，在所述衬底上方提供具有所述第一层的所述垂直结构还包括：在所述衬底上方提供具有作为蚀刻停止层的由硅化物制成的所述第一层的所述垂直结构。

[0019] 在上述方法中，还包括使所述CMP停止于所述第一层。

[0020] 在上述方法中，还包括使所述CMP停止于所述垂直结构之上的所述第一层间电介质的预定厚度处。

[0021] 在上述方法中，还包括使所述CMP停止于所述垂直结构之上的所述第一层间电介质的预定厚度处；还包括：通过使用气体团簇离子束回蚀刻所述第一层间电介质。

[0022] 在上述方法中，还包括：在所述第一层间电介质上方提供第二层；在所述第二层上方提供第二层间电介质；对所述第一层间电介质、所述第二层和所述第二层间电介质实施CMP；以及使所述CMP停止于所述第二层的下部。附图说明

[0023] 当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本发明的各方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。

[0024] 图1至图11是根据一些实施例示出了示例性半导体器件的截面图。

[0025] 图12至图20是根据一些实施例示出了另一示例性半导体器件的截面图。

[0026] 图21至图27是根据一些实施例示出了另一示例性半导体器件的截面图。

[0027] 图28是根据一些实施例的用于形成垂直结构的方法的流程图。

[0028] 图29是根据一些实施例的用于形成垂直结构的方法的流程图。

[0029] 图30是根据一些实施例的用于形成垂直结构的方法的流程图。

具体实施方式

[0030] 以下公开内容提供了许多用于实现所提供主题的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本发明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件以直接接触的方式形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本发明可在各个实例中重复参考标号和/或字符。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。

[0031] 而且，为了便于描述，在此可以使用诸如“在...下方”、“在...下面”、“下”、“在...之上”、“上”等空间相对术语以描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，并且在此使用的空间相对描述符可以同样地作出相应的解释。

[0032] 本发明描述了形成隔离层的方法。本发明提供了用于隔离层的至少四种类型的制造方案。

[0033] 第一种包括：在具有第一层的垂直结构上方沉积层间电介质；对第一层间电介质实施化学机械抛光(CMP)，使CMP停止于第一层；以及回蚀刻第一层间电介质和第一层。第二种包括：在具有第一层的垂直结构上方沉积层间电介质；对第一层间电介质实施CMP，使CMP停止于第一层间电介质的预定高度；以及回蚀刻第一层间电介质和第一层。

[0034] 第三种包括：在具有第一层的垂直结构上方沉积层间电介质；在第一层间电介质上方提供第二层；在第二层上方提供第二层间电介质；对第一层间电介质、第二层和第二层间电介质实施CMP；使CMP停止于第二层的下部；以及回蚀刻第一层间电介质和第一层。第三方法可以利用ONO(氧化物/氮化物/氧化物层)的三层夹层结构以形成第一层间电介质、第二层和第二层间电介质。例如，第一层间电介质可以由可流动氧化物形成；例如，第二层可以由SiN、SiON、SiC、SiCN、SiCO或SiCON形成；并且例如，第二层间电介质可以由等离子体增强氧化物(PE氧化物)形成。第二层可以具有约5埃至300埃的厚度。第二层间电介质可以具有约100埃至3000埃的厚度。

[0035] 第四种包括：在具有第一层的垂直结构上方沉积层间电介质；对第一层间电介质实施CMP并且使CMP停止于第一层间电介质的预定高度；通过使用气体团簇离子束(gas cluster ion beam)回蚀刻第一层间电介质和第一层；对第一层间电介质实施湿清洗工艺；以及通过使用等离子体蚀刻或湿蚀刻来回蚀刻第一层间电介质和第一层。诸如NF3、SiF4、CHF3和CF4的气体可以用于气体团簇离子束。可选择后湿清洗以在使用气体团簇离子束的工艺之后减少产生的缺陷。

[0036] 上述提及的四种方法可以应用于形成：(1)与垂直结构的源极对应的底部隔离层；(2)与垂直结构的沟道对应的中间隔离层；以及(3)与垂直结构的漏极对应的顶部隔离层。这些方法提供了隔离层的良好的厚度均匀性从而增强了器件性能。

[0037] 图1是根据一些实施例示出示例性半导体器件的截面图。如图1所示，提供了半导体器件100。在半导体器件100中，在衬底101上方提供了第一垂直结构110和第二垂直结构120。第一垂直结构110和第二垂直结构120可以是由浅沟槽隔离102电隔离的垂直全环栅器件。第一垂直结构110可以是PMOS并且可以包括n阱111、第一源极112、第一沟道113和第一漏极114。第二垂直结构120可以是NMOS并且可以包括p阱121、第二源极122、第二沟道123和第二漏极124。硅化物115、116、125和126用于减小接触电阻。

[0038] 第一源极112设置在n阱111上方。第一沟道113设置在第一源极112上方。第一漏极114设置在第一沟道113上方。第二源极122设置在p阱121上方。第二沟道123设置在第二源极122上方。第二漏极124设置在第二沟道123上方。可以对第一垂直结构110和第二垂直结构120实施以下过程，所以下面将仅关于第一垂直结构110进行讨论。

[0039] 在一个实施例中，衬底101包括晶体硅衬底。在一些可选实施例中，衬底101可以由一些其他的诸如金刚石或锗的合适的元素半导体；诸如砷化镓、碳化硅、砷化铟或磷化铟的合适的化合物半导体；或诸如碳化硅锗、磷砷化镓或磷化镓铟的合适的合金半导体制成。而且，衬底101可以包括可以发生应变以用于性能增强的外延层(epi层)和/或可以包括绝缘体上硅(SOI)结构。

[0040] 图2是根据一些实施例示出示例性半导体器件的截面图。如图2所示，第一层202形成在第一垂直结构110上方。第一层202可以由SiN形成并形成为蚀刻停止层。例如，第一层202可以具有约30埃至300埃的厚度。在实施例中，第一层202包括在第一垂直结构110中。此外，第一层间电介质204(例如，氧化物层)形成在第一层202上方。

[0041] 图3是根据一些实施例示出示例性半导体器件的截面图。如图3所示，对第一层间电介质204实施化学机械抛光并且使化学机械抛光停止于第一层202。使CMP停止于第一层202提供了良好的晶圆均匀性。

[0042] 图4是根据一些实施例示出示例性半导体器件的截面图。如图4所示，通过使用湿蚀刻或等离子体蚀刻，回蚀刻第一层间电介质204和第一层202以形成与第一垂直结构110的源极112对应的隔离层402。在实施例中，隔离层402与源极112的和沟道113结合的顶面对准。该方法提供了不同晶圆之间的隔离层402的良好的厚度均匀性。

[0043] 图5是根据一些实施例示出示例性半导体器件的截面图。从图2继续，如图5所示，对第一层间电介质204实施化学机械抛光并且使化学机械抛光停止于第一垂直结构110之上的第一层间电介质204的预定厚度502(例如，约100埃至1000埃)。具体地，预定厚度502可以是从第一垂直结构110的漏极114之上的第一层202测量的厚度。使CMP停止于第一层间电介质204的预定厚度502提供了良好的管芯均匀性。

[0044] 化学抛光工艺可以如下配置：向下抛光力可以为约0.5psi至5psi；工作台速度可以为约30rpm至110rpm；料浆类型可以包括基于胶状的SiO2、Al2O3或CeO2的料浆；并且料浆流率可以为约50ml/min至500ml/min。

[0045] 图6是根据一些实施例示出示例性半导体器件的截面图。从图5继续，如图6所示，通过使用湿蚀刻或等离子体蚀刻，回蚀刻第一层间电介质204和第一层202以形成与第一垂直结构110的源极112对应的隔离层602。在实施例中，隔离层602与源极112的和沟道113结合的顶面对准。该方法提供了不同管芯之间的隔离层602的良好的厚度均匀性。

[0046] 在一些实施例中，在通过使用湿蚀刻或等离子体蚀刻回蚀刻第一层间电介质204和第一层202之前，可以通过使用气体团簇离子束将另一回蚀刻应用于第一层间电介质204和第一层202。

[0047] 气体团簇离子束可以如下配置：处理气体可以包括NF3、SiF4、CHF3和CF4；载气13 2
可以包括N2或He；团簇加速电压可以为1KV至200KV；团簇剂量可以为约10 cm/sec至
17 2 -3 -8
10 cm/sec；团簇流量可以为100sccm至5000sccm；压力可以为约10 托至10 托；团簇数可以为约100分子至50000分子；并且团簇尺寸可以为约1纳米至500纳米。气体团簇离子束可以为第一层间电介质204和第一层202的表面生成活化能(例如，1eV/分子至3eV/
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分子)，从而在表面处产生高温(例如，10K)。气体团簇离子束加热处理气体以产生与表面发生反应的氟，从而形成SiF4和O2、O、NO、NO2、H2O、CO或CO2挥发性气体。

[0048] 在一些实施例中，可选择后湿清洗以减少在使用气体团簇离子束的工艺之后产生的缺陷。湿清洗工艺可以将O3、稀HF和氨(NH3)的组合用作清洁剂清洗一到五次。

[0049] 图7是根据一些实施例示出示例性半导体器件的截面图。从图2继续，如图7所示，第二层702形成在第一层间电介质204上方。第二层间电介质704形成在第二层702上方。

[0050] 可以利用ONO(氧化物/氮化物/氧化物层)的三层夹层结构以形成第一层间电介质204、第二层702和第二层间电介质704。例如，第一层间电介质204可以由可流动氧化物形成；例如，第二层702可以由SiN、SiON、SiC、SiCN、SiCO或SiCON形成；并且例如，第二层间电介质704可以由等离子体增强氧化物(PE氧化物)形成。第二层702可以具有5埃至300埃的厚度。第二层间电介质704可以具有100埃至3000埃的厚度。

[0051] 此外，第二层702的部分702a指的是与第一垂直结构110的突出物对应的上部；第二层702的部分702b指的是与除了垂直突出物之外的下面的区域对应的下部。通常，具有突出物的区域小于整个管芯的10％，从而使得第二层702的部分702a比第二层702的部分702b更易受化学抛光工艺的攻击。

[0052] 图8是根据一些实施例示出示例性半导体器件的截面图。如图7和图8所示，对第一层间电介质204、第二层702和第二层间电介质704实施化学抛光工艺，并且使化学抛光工艺停止于第二层702的下部702b。

[0053] 图9是根据一些实施例示出示例性半导体器件的截面图。从图8继续，如图9所示，通过使用湿蚀刻或等离子体蚀刻，回蚀刻第一层间电介质204和第一层202以形成与第一垂直结构110的源极112对应的隔离层902。在实施例中，隔离层902与源极112的和沟道113结合的顶面对准。该方法提供了隔离层902的良好的厚度均匀性。

[0054] 图10是根据一些实施例示出示例性半导体器件的截面图。从图4继续，如图10所示，高k介电层1002、功函金属(WFM)层1004、1006和金属栅极1008形成在第一垂直结构110上方。图10中所示的工艺可以应用于图6或图9并且从图6或图9继续。

[0055] 图11是根据一些实施例示出示例性半导体器件的截面图。从图10继续，如图11所示，回蚀刻位于第一垂直结构110和第二垂直结构120之间的STI102之上的高k介电层1102、功函金属(WFM)层1104、1106和金属栅极1108的部分，并且使回蚀刻停止于作为底部层间电介质的隔离层402。

[0056] 图12是根据一些实施例示出示例性半导体器件的截面图。如图12所示，提供了具有底部层间电介质1202的衬底1201。在衬底1201上方提供具有第一层1212的垂直结构1210(类似于图11中的第一垂直结构110)。例如，第一层1212可以是金属栅极。此外，在第一层1212和底部层间电介质1202上方形成第一层间电介质1204(例如，氧化物层)。

[0057] 图13是根据一些实施例示出示例性半导体器件的截面图。如图13所示，对第一层间电介质1204实施化学机械抛光并且使化学机械抛光停止于第一层1212。使CMP停止于第一层1212提供了良好的晶圆均匀性。

[0058] 图14是根据一些实施例示出示例性半导体器件的截面图。如图14所示，通过使用湿蚀刻或等离子体蚀刻，回蚀刻第一层间电介质1204以形成与第一垂直结构1210的沟道1404对应的隔离层1402。在实施例中，隔离层1402与沟道1404的和漏极1406结合的顶面对准。该方法提供了不同晶圆之间的隔离层1402的良好的厚度均匀性。

[0059] 图15是根据一些实施例示出示例性半导体器件的截面图。从图12继续，如图15所示，对第一层间电介质1204实施化学机械抛光并且使化学机械抛光停止于第一垂直结构1210之上的第一层间电介质1204的预定厚度1502(例如，约100埃至1000埃)。具体地，预定厚度1502可以是从第一垂直结构1210的漏极1514之上的第一层1212测量的厚度。使CMP停止于第一层间电介质1204的预定厚度1502提供了良好的管芯均匀性。

[0060] 化学抛光工艺可以如下配置：向下抛光力可以为约0.5psi至5psi；工作台速度可以为约30rpm至110rpm；料浆类型可以包括基于胶状的SiO2、Al2O3或CeO2的料浆；并且料浆流率可以为约50ml/min至500ml/min。

[0061] 图16是根据一些实施例示出示例性半导体器件的截面图。从图15继续，如图16所示，通过使用湿蚀刻或等离子体蚀刻，回蚀刻第一层间电介质1204以形成与第一垂直结构1210的沟道1604对应的隔离层1602。在实施例中，隔离层1602与沟道1604的和漏极1606结合的顶面对准。该方法提供了不同管芯之间的隔离层1602的良好的厚度均匀性。

[0062] 在一些实施例中，在通过使用湿蚀刻或等离子体蚀刻回蚀刻第一层间电介质1204之前，可以通过使用气体团簇离子束将另一回蚀刻应用于第一层间电介质1204。

[0063] 气体团簇离子束可以如下配置：处理气体可以包括NF3、SiF4、CHF3或CF4；载气13 2
可以包括N2或He；团簇加速电压可以为1KV至200KV；团簇剂量可以为约10 cm/sec至
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10 cm/sec；团簇流量可以为100sccm至5000sccm；压力可以为约10 托至10 托；团簇数可以为约100分子至50000分子；并且团簇尺寸可以为约1纳米至500纳米。气体团簇离子束可以为第一层间电介质1204的表面生成活化能(例如，1eV/分子至3eV/分子)，从而
4
在表面处产生高温(例如，10K)。气体团簇离子束加热处理气体以产生与表面发生反应的氟，从而形成SiF4和O2、O、NO、NO2、H2O、CO或CO2挥发性气体。

[0064] 在一些实施例中，可选择后湿清洗以减少在使用气体团簇离子束的工艺之后产生的缺陷。湿清洗工艺可以将O3、稀HF和氨(NH3)的组合用作清洁剂清洗一到五次。

[0065] 图17是根据一些实施例示出示例性半导体器件的截面图。从图12继续，如图17所示，第二层1702形成在第一层间电介质1204上方。第二层间电介质1704形成在第二层1702上方。

[0066] 可以利用ONO(氧化物/氮化物/氧化物层)的三层夹层结构以形成第一层间电介质1204、第二层1702和第二层间电介质1704。例如，第一层间电介质1204可以由可流动氧化物形成；例如，第二层1702可以由SiN、SiON、SiC、SiCN、SiCO或SiCON形成；并且例如，第二层间电介质1704可以由等离子体增强氧化物(PE氧化物)形成。第二层1702可以具有5埃至300埃的厚度。第二层间电介质1704可以具有100埃至3000埃的厚度。

[0067] 此外，第二层1702的部分1702a指的是与第一垂直结构1210的突出物对应的上部；第二层1702的部分1702b指的是与除了垂直突出物之外的下面的区域对应的下部。通常，具有突出物的区域小于整个管芯的10％，从而使得第二层1702的部分1702a比第二层1702的部分1702b更易受化学抛光工艺的攻击。

[0068] 图18是根据一些实施例示出示例性半导体器件的截面图。如图17和图18所示，对第一层间电介质1204、第二层1702和第二层间电介质1704实施化学抛光工艺，并且使化学抛光工艺停止于第二层1702的下部1702b。

[0069] 图19是根据一些实施例示出示例性半导体器件的截面图。从图18继续，如图19所示，通过使用湿蚀刻或等离子体蚀刻，回蚀刻第一层间电介质1204以形成与第一垂直结构1210的沟道1904对应的隔离层1902。在实施例中，隔离层1902与沟道1904的和漏极1906结合的顶面对准。该方法提供了隔离层1902的良好的厚度均匀性。

[0070] 图20是根据一些实施例示出示例性半导体器件的截面图。从图14继续，如图20所示，蚀刻围绕垂直结构1210的漏极1406的高k介电层2002、功函金属(WFM)层2004、2006和第一层1212的部分以暴露漏极1406。图20中所示的工艺可以应用于图16或图19并且从图16或图19继续。漏极1406可以包括硅化物2008。

[0071] 图21是根据一些实施例示出示例性半导体器件的截面图。如图21所示，提供了具有中间层间电介质2102的衬底2101。在衬底2101上方提供具有第一层2112的垂直结构2110(类似于图20中的垂直结构1210)。例如，第一层2112可以是硅化物。此外，在第一层2112、垂直结构2110和中间层间电介质2102上方形成第一层间电介质2104(例如，氧化物层)。

[0072] 图22是根据一些实施例示出示例性半导体器件的截面图。如图22所示，对第一层间电介质2104实施化学机械抛光并且使化学机械抛光停止于第一层2112。该方法提供了不同晶圆之间的隔离层2202的良好的厚度均匀性。

[0073] 图23是根据一些实施例示出示例性半导体器件的截面图。从图21继续，如图23所示，对第一层间电介质2104实施化学机械抛光并且使化学机械抛光停止于第一垂直结构2110之上的第一层间电介质2104的预定厚度2302(例如，100埃至1000埃)。具体地，预定厚度2302可以是从第一垂直结构2110的第一层2112测量的厚度。使CMP停止于第一层间电介质2104的预定厚度2302提供了良好的管芯均匀性。

[0074] 化学抛光工艺可以如下配置：向下抛光力可以为约0.5psi至5psi；工作台速度可以为约30rpm至110rpm；料浆类型可以包括基于胶状的SiO2、Al2O3或CeO2的料浆；并且料浆流率可以为约50ml/min至500ml/min。

[0075] 图24是根据一些实施例示出示例性半导体器件的截面图。从图23继续，如图24所示，通过使用湿蚀刻或等离子体蚀刻，回蚀刻第一层间电介质2104以形成与第一垂直结构2110的漏极2404对应的隔离层2402。该方法提供了不同管芯之间的隔离层2402的良好的厚度均匀性。漏极2404可以包括第一层2112(由硅化物制成)。

[0076] 在一些实施例中，在通过使用湿蚀刻或等离子体蚀刻回蚀刻第一层间电介质2104之前，可以通过使用气体团簇离子束将另一回蚀刻应用于第一层间电介质2104。

[0077] 气体团簇离子束可以如下配置：处理气体可以包括NF3、SiF4、CHF3或CF4；载气可13 2
以包括N2或He；团簇加速电压可以为约1KV至200KV；团簇剂量可以为约10 cm/sec至
17 2 -3 -8
10 cm/sec；团簇流量可以为约100sccm至5000sccm；压力可以为约10 托至10 托；团簇数可以为约100分子至50000分子；并且团簇尺寸可以为约1纳米至500纳米。气体团簇离子束可以为第一层间电介质2104的表面生成活化能(例如，1eV/分子至3eV/分子)，从
4
而在表面处产生高温(例如，10K)。气体团簇离子束加热处理气体以产生与表面发生反应的氟，从而形成SiF4和O2、O、NO、NO2、H2O、CO或CO2挥发性气体。

[0078] 在一些实施例中，可选择后湿清洗以减少在使用气体团簇离子束的工艺之后产生的缺陷。湿清洗工艺可以将O3、稀HF和氨(NH3)的组合用作清洁剂清洗一到五次。

[0079] 图25是根据一些实施例示出示例性半导体器件的截面图。从图21继续，如图25所示，第二层2502形成在第一层间电介质2104上方。第二层间电介质2504形成在第二层2502上方。

[0080] 可以利用ONO(氧化物/氮化物/氧化物层)的三层夹层结构以形成第一层间电介质2104、第二层2502和第二层间电介质2504。例如，第一层间电介质2104可以由可流动氧化物形成；例如，第二层2502可以由SiN、SiON、SiC、SiCN、SiCO或SiCON形成；并且例如，第二层间电介质2504可以由等离子体增强氧化物(PE氧化物)形成。第二层2502可以具有约5埃至300埃的厚度。第二层间电介质2504可以具有约100埃至3000埃的厚度。

[0081] 此外，第二层2502的部分2502a指的是与第一垂直结构2110的突出物对应的上部；第二层2502的部分2502b指的是与除了垂直突出物之外的下面的区域对应的下部。通常，具有突出物的区域小于整个管芯的10％，从而使得第二层2502的部分2502a比第二层2502的部分2502b更易受化学抛光工艺的攻击。

[0082] 图26是根据一些实施例示出示例性半导体器件的截面图。如图25和图26所示，对第一层间电介质2104、第二层2502和第二层间电介质2504实施化学抛光工艺，并且使化学抛光工艺停止于第二层2502的下部2502b。

[0083] 图27是根据一些实施例示出示例性半导体器件的截面图。从图26继续，如图27所示，通过使用湿蚀刻或等离子体蚀刻回蚀刻第一层间电介质2104以形成与第一垂直结构2110的漏极2704对应的隔离层2702。该方法提供了隔离层2702的良好的厚度均匀性。漏极2704可以包括第一层2112(由硅化物制成)。

[0084] 图28是用于形成垂直结构的方法的流程图。如图28所示，提供了方法2800。方法2800包括以下操作：提供衬底(操作2802)；在衬底上方提供具有第一层的垂直结构(操作
2804)；在第一层上方提供第一层间电介质(操作2806)；对第一层间电介质实施CMP(操作
2808)；以及回蚀刻第一层间电介质和第一层以形成与垂直结构的源极对应的隔离层(操作2810)。

[0085] 操作2804还可以包括在衬底上方提供具有作为蚀刻停止层的由SiN制成的第一层的垂直结构。方法2800还可以包括使CMP停止于第一层。方法2800还可以包括使CMP停止于垂直结构之上的第一层间电介质的预定厚度。操作2804还可以包括通过使用湿蚀刻或等离子体蚀刻回蚀刻第一层间电介质和第一层。方法2800还可以包括通过使用气体团簇离子束回蚀刻第一层间电介质和第一层。方法2800还可以包括：在第一层间电介质上方提供第二层；在第二层上方提供第二层间电介质；对第一层间电介质、第二层和第二层间电介质实施CMP；以及使CMP停止于第二层的下部。

[0086] 图29是用于形成垂直结构的方法的流程图。如图29所示，提供了方法2900。方法2900包括以下操作：提供具有底部层间电介质的衬底(操作2902)；在衬底上方提供具有第一层的垂直结构(操作2904)；在第一层和底部层间电介质上方提供第一层间电介质(操作2906)；对第一层间电介质实施CMP(操作2908)；以及回蚀刻第一层间电介质以形成与垂直结构的沟道对应的隔离层(操作2910)。

[0087] 操作2904还可以包括在衬底上方提供具有作为蚀刻停止层的由金属栅极制成的第一层的垂直结构。方法2900还可以包括使CMP停止于第一层。方法2900还可以包括使CMP停止于垂直结构之上的第一层间电介质的预定厚度。操作2910还可以包括通过使用湿蚀刻或等离子体蚀刻回蚀刻第一层间电介质。方法2900还可以包括通过使用气体团簇离子束回蚀刻第一层间电介质和第一层。方法2900还可以包括：在第一层间电介质上方提供第二层；在第二层上方提供第二层间电介质；对第一层间电介质、第二层和第二层间电介质实施CMP；以及使CMP停止于第二层的下部。

[0088] 图30是用于形成垂直结构的方法的流程图。如图30所示，提供了方法3000。方法3000包括以下操作：提供具有中间层间电介质的衬底(操作3002)；在衬底上方提供具有第一层的垂直结构(操作3004)；在第一层和中间层间电介质上方提供第一层间电介质(操作3006)；对第一层间电介质实施CMP(操作3008)；以及回蚀刻第一层间电介质以形成与垂直结构的漏极对应的隔离层(操作3010)。

[0089] 操作3004还可以包括在衬底上方提供具有作为蚀刻停止层的由硅化物制成的第一层的垂直结构。方法3000还可以包括使CMP停止于第一层。方法3000还可以包括使CMP停止于垂直结构之上的第一层间电介质的预定厚度。方法3000还可以包括通过使用气体团簇离子束回蚀刻第一层间电介质。方法3000还可以包括：在第一层间电介质上方提供第二层；在第二层上方提供第二层间电介质；对第一层间电介质、第二层和第二层间电介质实施CMP；以及使CMP停止于第二层的下部。

[0090] 根据示例性实施例，提供了一种形成隔离层的方法。该方法包括以下操作：提供衬底；在衬底上方提供具有第一层的垂直结构；在第一层上方提供第一层间电介质；对第一层间电介质实施CMP；以及回蚀刻第一层间电介质和第一层以形成与垂直结构的源极对应的隔离层。

[0091] 根据示例性实施例，提供了一种形成隔离层的方法。该方法包括以下操作：提供具有底部层间电介质的衬底；在衬底上方提供具有第一层的垂直结构；在第一层和底部层间电介质上方提供第一层间电介质；对第一层间电介质实施CMP；以及回蚀刻第一层间电介质以形成与垂直结构的沟道对应的隔离层。

[0092] 根据示例性实施例，提供了一种形成隔离层的方法。该方法包括以下操作：提供具有中间层间电介质的衬底；在衬底上方提供具有第一层的垂直结构；在第一层和中间层间电介质上方提供第一层间电介质；对第一层间电介质实施CMP；以及回蚀刻第一层间电介质以形成与垂直结构的漏极对应的隔离层。

[0093] 前文概述了若干实施例的特征，使得本领域技术人员可以更好地理解本发明的方面。本领域技术人员应该理解，他们可以容易地使用本发明作为基础来设计或修改用于实施与在此所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优势的其他工艺和结构。本领域技术人员也应该意识到，这种等同构造并不背离本发明的精神和范围，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，在此他们可以做出多种变化、替换以及改变。

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