[發(fā)明專利]柵極保護(hù)方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910196546.8
• 申請日: 2009-09-27
• 公開（公告）號: CN102034807A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳啟熙
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02;H01L23/52;H01L23/482;H01L21/82;H01L21/768;H01L21/60
• 代理公司: 北京德琦知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11018
• 代理人: 王一斌;王琦

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及一種柵極保護(hù)方法和裝置。

背景技術(shù)

隨著電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，半導(dǎo)體的制造工藝得到了飛速的發(fā)展，在半導(dǎo)體的制造流程中，當(dāng)對金屬層或介質(zhì)層蝕刻時，多次涉及等離子體蝕刻工藝，在正常情況下，等離子體呈電中性，然而，在蝕刻過程中，有時等離子體異常放電會產(chǎn)生游離電荷，大量的游離電荷聚集在一起就會產(chǎn)生電流。當(dāng)對場效應(yīng)管(MOS)上方的介質(zhì)層或金屬層進(jìn)行蝕刻時，由于等離子體異常放電而產(chǎn)生的電流會沿著柵極上方的金屬互連線流向柵極而對柵極造成損傷，從而使MOS甚至整個芯片的可靠性和壽命嚴(yán)重地降低，其中，金屬互連線是金屬層蝕刻后形成的金屬線和介質(zhì)層的通孔中填充的金屬組成的金屬連接通路。我們將等離子體異常放電產(chǎn)生的電流對柵極的損傷現(xiàn)象稱為天線效應(yīng)，又稱之為等離子體導(dǎo)致柵極損傷(PID)。

為了對現(xiàn)有技術(shù)中的柵極保護(hù)裝置進(jìn)行清楚地說明，首先對現(xiàn)有技術(shù)中的柵極保護(hù)裝置的原理進(jìn)行介紹。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的柵極保護(hù)裝置的原理圖，如圖1所示，第一二極管11的N極與MOS?12的柵極相連，且第一二極管11的N極同時連接至第一焊盤13，第一二極管的P極接地，MOS?12的柵極還與第一焊盤13相連。圖中直線為金屬互連線，當(dāng)對金屬層蝕刻而形成金屬線或?qū)橘|(zhì)層蝕刻而形成通孔時，等離子體異常放電而產(chǎn)生的游離電荷會沿著金屬互連線和第一二極管11被導(dǎo)向大地，因此等離子體異常放電而產(chǎn)生的游離電荷就不會聚集為電流而對MOS?12的柵極造成損傷，也就是說，第一二極管11相當(dāng)于MOS12的保護(hù)器件，MOS?12的柵極與第一焊盤13連接，第一焊盤13是該裝置中最后形成的，用于通過第一焊盤13向MOS?12提供工作電壓。

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的柵極保護(hù)裝置的實施例的剖面結(jié)構(gòu)圖，如圖2所示，該裝置包括：MOS?12、第一二極管11、第一金屬線301和第一焊盤13，其中，MOS?12的柵極105通過第一金屬線301連接至第一二極管11的第一N極107，且第一二極管11的第一P極101接地(圖未示出)，第一焊盤13與MOS?12的柵極105相連，用于向MOS?12的柵極105提供工作電壓。

下面結(jié)合圖2對現(xiàn)有技術(shù)中柵極保護(hù)裝置的形成方法進(jìn)行介紹，如圖2所示，現(xiàn)有技術(shù)中柵極保護(hù)裝置的形成方法包括以下步驟：

步驟一，提供一襯底100，采用沉積工藝、蝕刻工藝和離子注入工藝形成MOS?12，其中，MOS?12包括：漏極102、源極103、柵氧化層104、柵極105和側(cè)壁層106，通常我們將位于襯底100表面的柵極105和柵極105下方的柵氧化層104稱為柵極結(jié)構(gòu)；采用離子注入工藝形成第一二極管11，其中第一二極管11包括第一N極107和第一P極101，并使得第一二極管的第一P極101接地(圖未示出)。

步驟二，在襯底100表面沉積第一介質(zhì)層201，并采用蝕刻工藝在MOS12的柵極105和第一二極管11的N極107之上分別形成用于后續(xù)進(jìn)行金屬互連的第一通孔202和第二通孔203，并采用沉積工藝在第一通孔202和第二通孔203中填充金屬，所填充的金屬可為銅或鎢，最后采用化學(xué)機械研磨(CMP)工藝將第一通孔202和第二通孔203中的金屬研磨至第一介質(zhì)層201的表面。

步驟三，采用沉積工藝在第一介質(zhì)層201之上形成第一金屬層，并采用蝕刻工藝在第一金屬層上形成溝槽，未經(jīng)蝕刻的金屬構(gòu)成第一金屬線301，其中，MOS?12和第一二極管11之間有第一金屬線301連接，也就是說，MOS?12和第一二極管11在第一金屬層互連。

步驟四，采用沉積工藝形成第二介質(zhì)層401，并采用蝕刻工藝在MOS?12和第一二極管11之上的第二介質(zhì)層401分別形成第三通孔402和第四通孔403，并采用沉積工藝在第三通孔402和第四通孔403中填充金屬，所填充的金屬可為銅或鎢，最后采用CMP工藝將第三通孔402和第四通孔403中的金屬研磨至第二介質(zhì)層401的表面。

步驟五，采用沉積工藝在第二介質(zhì)層401表面形成第二金屬層，并采用蝕刻工藝在第二金屬層上形成溝槽，未經(jīng)蝕刻的金屬構(gòu)成第二金屬線501，其中，MOS?12和第一二極管11在第二金屬層上的第二金屬線501不互連。

步驟六，采用沉積工藝形成第三介質(zhì)層601，并采用蝕刻工藝在MOS?12之上的第三介質(zhì)層601中形成第五通孔602，并采用沉積工藝在第五通孔602中填充金屬，所填充的金屬可為銅或鎢，最后采用CMP工藝將第第五通孔602中的的金屬研磨至第三介質(zhì)層601的表面。