金属栅的制造方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109637927A(43)申请公布日2019.04.16(21)申请号201811516520.2(22)申请日2018.12.12(71)申请人上海华力集成电路制造有限公司地址201315上海市浦东新区中国（上海）自由贸易试验区康桥东路298号1幢1060室(72)发明人李镇全(74)专利代理机构上海浦一知识产权代理有限公司31211代理人郭四华(51)Int.Cl.H01L21/28(2006.01)H01L21/321(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图5页(54)发明名称金属栅的制造方法(57)摘要本发明公开了一种金属栅的制造方法，包括步骤：步骤一、提供形成有伪栅极结构、氮化硅侧墙和接触刻蚀停止层的半导体衬底；步骤二、形成层间膜；步骤三、进行第一次化学机械研磨工艺对层间膜进行平坦化，在层间膜的表面会形成碟状凹陷结构；步骤四、进行第二次回刻工艺对氮化硅进行回刻并将多晶硅栅两侧的氮化硅的表面低于碟状凹陷结构；步骤五、去除多晶硅栅；步骤六、进行金属栅对应的金属材料层的填充；步骤七、进行第二次化学机械研磨工艺对金属材料层进行平坦化，第二次化学机械研磨工艺将层间膜表面的金属材料层都去除并使金属材料层仅填充于多晶硅栅去除区域并从而组成金属栅。本发明能消除金属栅的化学机械研磨工艺在层间膜上的金属残留。CN109637927ACN109637927A权利要求书1/2页1.一种金属栅的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、提供一半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有多个伪栅极结构，所述伪栅极结构由栅介质层和多晶硅栅叠加而成，在所述伪栅极结构的侧面形成有氮化硅侧墙，由氮化硅材料组成的接触刻蚀停止层覆盖在所述多晶硅栅的顶部表面、所述多晶硅栅的所述氮化硅侧墙的侧面以及所述伪栅极结构外的所述半导体衬底表面；步骤二、形成由氧化硅组成的层间膜，所述层间膜形成于所述接触刻蚀停止层的表面，所述层间膜将所述伪栅极结构之间间隔区域完全填充并延伸到所述伪栅极结构的顶部表面上；步骤三、进行第一次化学机械研磨工艺对所述层间膜进行平坦化，所述第一次化学机械研磨工艺停止在所述多晶硅栅的顶部表面并将所述多晶硅栅顶部表面暴露出来，所述第一次化学机械研磨工艺后所述层间膜位于所述多晶硅栅之间的间隔区域中并会在所述层间膜的表面形成碟状凹陷结构，所述碟状凹陷结构的底部的深度位于所述多晶硅栅的顶部表面之下；步骤四、进行第二次回刻工艺，所述第二次回刻工艺对所述多晶硅栅和所述层间膜之间的氮化硅进行自对准回刻并将所述多晶硅栅两侧的所述氮化硅侧墙和所述接触刻蚀停止层的顶部表面降低到低于所述层间膜的碟状凹陷结构的最低位置；步骤五、去除所述多晶硅栅；步骤六、进行金属栅对应的金属材料层的填充，所述金属材料层将所述多晶硅栅去除的区域完全填充并延伸到所述多晶硅栅去除区域外的所述氮化硅侧墙、所述接触刻蚀停止层和所述层间膜的表面；步骤七、进行第二次化学机械研磨工艺对所述金属材料层进行平坦化，所述第二次化学机械研磨工艺将所述层间膜表面的所述金属材料层都去除且会对所述层间膜产生过研磨，过研磨后的所述层间膜的表面低于所述碟状凹陷结构的最低位置；所述第二次化学机械研磨工艺后的所述金属材料层仅填充于所述多晶硅栅去除区域从而组成金属栅。2.如权利要求1所述的金属栅的制造方法，其特征在于：所述半导体衬底为硅衬底。3.如权利要求1所述的金属栅的制造方法，其特征在于：所述栅介质层包括高介电常数层，在所述高介电常数层和所述半导体衬底之间还具有界面层；由所述高介电常数层的所述栅介质层和所述金属栅叠加形成HKMG。4.如权利要求1所述的金属栅的制造方法，其特征在于：步骤一中，所述伪栅极结构的形成步骤包括如下分步骤：依次形成所述栅介质层和第一层多晶硅；在所述第一层多晶硅的表面形成硬质掩模层；采用光刻工艺定义出所述伪栅极结构的形成区域；采用刻蚀工艺将所述伪栅极结构的形成区域外的所述硬质掩膜层、所述多晶硅栅和所述栅介质层依次去除形成所述伪栅极结构；所述硬质掩膜层在形成所述氮化硅侧墙之后以及形成所述接触刻蚀停止层之前去除。5.如权利要求1所述的金属栅的制造方法，其特征在于：步骤一提供的所述半导体衬底中形成有场氧化层，由所述场氧化层隔离出有源区；所述有源区包括核心区域对应的有源区和核心区域外的有源区。2CN109637927A权利要求书2/2页6.如权利要求5所述的金属栅的制造方法，其特征在于：所述核心区域外的所述有源区中的所述多晶硅栅的尺寸大于所述核心区域中的所述有源区中的所述多晶硅栅的尺寸。7.如权利要求5所述的金属栅的制造方法，其特征在于：所述金属栅对应的组件包括核心组件和核心区域外组件。8.如权利要求7所述的金属栅的制造方法，其特征在