[發明專利]一種制作半導體器件的方法

有效

• 申請號: 201110235045.3
• 申請日: 2011-08-16
• 公開（公告）號: CN102956450A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 蔣莉;黎銘琦
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/336
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 馬景輝

技術領域

本發明涉及制作半導體器件的方法，特別涉及一種使用改進的方式形成柵極的制作半導體器件的方法。

背景技術

半導體工業的飛速發展使得關鍵尺寸不斷減小。對于柵極高度和形貌控制的要求也越來越高。在半導體器件的制作過程中，需要對器件進行多次的化學機械平坦化處理(CMP)。目前，在最新的工藝制程中，高介電常數金屬柵極(即高k金屬柵)逐漸成為主流。通常，采用稱為“偽柵”的技術來制作高k金屬柵。在這種半導體器件的制作過程中，先采用例如多晶硅來占據柵極的位置(即所謂“偽柵”)，然后進行源極和漏極的注入，最后再用金屬來替代多晶硅柵極，形成真正的金屬柵極。

圖1A和圖1B示出了現有技術中半導體器件的結構的示意圖。如圖所示，在形成例如淺溝槽隔離之后，在半導體襯底102上形成柵極氧化物并在柵極氧化物上沉積多晶硅層，然后基于該多晶硅層直接通過刻蝕形成第一多晶硅柵極103、第二多晶硅柵極104和第三多晶硅柵極105。然而，由于淺溝槽隔離槽中填充的絕緣體(例如氧化硅)表面往往高于或低于半導體襯底102表面(例如第一絕緣體101的表面高于半導體襯底102的表面，第二絕緣體107的表面低于半導體襯底102的表面)，所以直接沉積形成的多晶硅層表面并不平坦。這導致所形成的第一多晶硅柵極103、第二多晶硅柵極104和第三多晶硅柵極105高低不一。其中，由于第一多晶硅柵極103位于第一絕緣體101上，所以第一多晶硅柵極103高于周圍的第二多晶硅柵極104。由于第三多晶硅柵極105位于第二絕緣體107上，所以第三多晶硅柵極105低于周圍的第二多晶硅柵極104。

在后續的層間電介質ILD0(Inter?layer?Dielectric)的化學機械平坦化處理中，需要同時對硅襯底上的高深寬比材料(HARP，High?Aspect?Ratio?Process)108(通常為氧化物)、氮化硅106(SiN)以及多晶硅進行CMP處理。但是，由于各個柵極之間的高度存在差異，CMP處理不能完全去除覆蓋于所有多晶硅柵極頂部的氮化硅106，從而導致氮化硅106的殘留。具體地說，在圖1A中，第一多晶硅柵極103高于周圍的第二多晶硅柵極104，所以在進行CMP過程中，當去除第一多晶硅柵極103上表面的氮化硅，使得第一多晶硅柵極103的上表面暴露出來時，第二多晶硅柵極104上表面的氮化硅并沒有被完全去除，仍會有部分殘留。此外，在圖1B中，第三多晶硅柵極105低于周圍的第二多晶硅柵極104，所以在進行CMP過程中，當去除第二多晶硅柵極104上表面的氮化硅，使得第二多晶硅柵極104的上表面暴露出來時，第三多晶硅柵極105上表面的氮化硅并沒有被完全去除，仍會有部分殘留。

圖2A和圖2B是示出氮化硅殘留情況的電子掃描顯微鏡照片。如圖2A所示，淺溝道隔離槽中的氧化硅表面低于襯底表面。從而導致在進行ILD0?CMP之后，規則的線條狀柵極201之間殘留有氮化硅。圖2B進一步示出了圖2A中的區域202的情況。從圖2B中可以更加清楚地看到兩個線條狀柵極之間的氮化硅殘留物。

發明內容

本發明的發明人發現上述現有技術中存在問題，并因此針對所述問題中的至少一個問題提出了一種新的技術方案。

本發明的一個目的是提供一種制作半導體器件的方法。

根據本發明的第一方面，提供了一種制作半導體器件的方法，包括以下步驟：在半導體襯底上形成隔離槽；在半導體襯底上沉積絕緣材料層；去除半導體襯底表面的絕緣材料，僅留下所述隔離槽中的絕緣材料；在半導體襯底上形成柵極氧化物；在所述柵極氧化物上沉積多晶硅層；對所述多晶硅層進行化學機械平坦化處理，使得所述多晶硅層表面變得平坦；利用所述多晶硅層形成多晶硅柵極。

優選地，該制作半導體器件的方法還包括在形成所述隔離槽之前，形成保護層的步驟。

進一步地，所述保護層包括第一保護層和位于所述第一保護層之上的第二保護層。

進一步地，所述第一保護層為氧化硅。

進一步地，所述第二保護層為氮化硅。

優選地，所述絕緣材料為氧化物或氮氧化物。其中，所述氧化物優選氧化硅，所述氮氧化物優選氮氧化硅。

優選地，該制作半導體器件的方法還包括在后續步驟中，將所述多晶硅柵極作為偽柵，使用金屬替代所述多晶硅柵極，從而形成金屬柵極的步驟。

進一步地，所述金屬為鋁或鎢。

優選地，所述隔離槽為淺溝槽隔離槽。

優選地，該制作半導體器件的方法還包括在所述襯底上通過離子注入定義有源區的步驟。