[發明專利]半導體器件的制作方法

在審

• 申請號: 201310681725.7
• 申請日: 2013-12-12
• 公開（公告）號: CN104716029A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: 蔣莉
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 高偉;付偉佳

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，具體地，涉及一種半導體器件的制作方法。

背景技術

隨著半導體器件尺寸變得越來越小，柵極結構的尺寸也相應地減小。當半導體器件尺寸小于0.1μm時，通常需要采用金屬柵（例如鋁柵極）代替多晶硅柵。當半導體器件尺寸進一步減小時，例如小于20nm技術節點，由于鎢的間隙填充能力以及半導體器件的需要，通常采用鎢柵極代替鋁柵極。

半導體器件尺寸的進一步減小帶來了另一個問題是采用自對準模式制作的接觸孔也很難對準。如果這種情況發生，接觸孔很可能與鎢柵極橋接。為了解決該問題，在鎢柵極的化學機械拋光（CMP）工藝之后將對鎢柵極進行回刻蝕，并在回刻蝕后的表面沉積氮化硅以填充回刻蝕形成的凹槽，最后對氮化硅進行CMP。但是，氮化硅層與金屬鎢的粘合力較差，在氮化硅層的CMP過程中，氮化硅層很容易與金屬鎢分層而從凹槽內脫離。這樣，隨后形成的接觸孔如果未對準，則可能與鎢柵極橋接，導致半導體器件失效。

因此，需要提出一種半導體器件的制作方法，以解決現有技術中存在的問題。

發明內容

在發明內容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本發明的發明內容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提出了一種半導體器件的制作方法，所述方法包括：a）提供半導體襯底，所述半導體襯底上形成有鎢柵極結構，所述鎢柵極結構由層間介電層包圍；b）回刻蝕所述鎢柵極結構的一部分，以在所述鎢柵極結構的上方形成凹槽；c）在所述層間介電層上和所述凹槽內形成帽層，所述帽層填滿所述凹槽；d）在所述帽層上形成保護層；以及e）采用化學機械拋光去除所述保護層和所述凹槽以外的帽層。

優選地，所述鎢柵極結構的回刻蝕部分的厚度為200-400埃。

優選地，所述帽層為氮化物。

優選地，所述保護層為氧化物。

優選地，所述保護層的拋光速率大于所述帽層的拋光速率。

優選地，所述保護層的厚度小于所述帽層的厚度。

優選地，所述帽層的厚度為500-1500埃。

優選地，所述保護層的厚度為200-1000埃。

優選地，所述鎢柵極結構包括位于所述半導體襯底上的柵極介電層、位于所述柵極介電層上的鎢柵極材料層以及包圍所述鎢柵極材料層的功函數層。

優選地，所述保護層的結合力大于所述帽層的結合力。

本發明提供的方法通過形成保護層，可以保護帽層，避免在化學機械拋光過程中帽層與鎢柵極結構分層。

附圖說明

本發明的下列附圖在此作為本發明的一部分用于理解本發明。附圖中示出了本發明的實施例及其描述，用來解釋本發明的原理。在附圖中，

圖1是根據本發明一個實施例的半導體器件的制作方法的流程圖；以及

圖2A-2E是采用圖1中示出的方法來制作半導體器件過程中各步驟獲得的器件的剖視圖。

具體實施方式

接下來，將結合附圖更加完整地描述本發明，附圖中示出了本發明的實施例。但是，本發明能夠以不同形式實施，而不應當解釋為局限于這里提出的實施例。相反地，提供這些實施例將使公開徹底和完全，并且將本發明的范圍完全地傳遞給本領域技術人員。在附圖中，為了清楚，層和區的尺寸以及相對尺寸可能被夸大。自始至終相同附圖標記表示相同的元件。

應當明白，當元件或層被稱為“在...上”、“與...相鄰”、“連接到”或“耦合到”其它元件或層時，其可以直接地在其它元件或層上、與之相鄰、連接或耦合到其他元件或層，或者可以存在居間的元件或層。相反，當元件被稱為“直接在...上”、“與...直接相鄰”、“直接連接到”或“直接耦合到”其它元件或層時，則不存在居間的元件或層。

根據本發明的一個方面，提供一種半導體器件的制作方法。具體地，提供一種具有鎢柵極的半導體器件的制作方法。值得注意的是，可以在制作鎢柵極之前、之中或之后提供額外的工藝制作半導體器件中的其他元件。本文以后柵極工藝為例，結合圖1所示的流程圖以及圖2A-2E所示的半導體器件結構示意圖對本發明的制作半導體器件的方法進行詳細說明。

執行步驟S110：提供半導體襯底，該半導體襯底上形成有鎢柵極結構，該鎢柵極結構由層間介電層包圍。