[發明專利]半導體結構及其形成方法

有效

• 申請號: 201410604149.0
• 申請日: 2014-10-30
• 公開（公告）號: CN105590859B
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 黃敬勇;何其暘
• 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: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/78
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 應戰;駱蘇華

1.一種半導體結構的形成方法，其特征在于，包括：

提供半導體襯底，所述半導體襯底表面形成有若干金屬柵極，所述金屬柵極側壁及未被金屬柵極覆蓋的半導體襯底表面形成有第一介質層，所述第一介質層表面形成有第三介質層，所述第三介質層與金屬柵極和第一介質層頂面齊平；

形成覆蓋所述金屬柵極、第一介質層和第三介質層頂面的第二介質層；

形成貫穿第二介質層和第三介質層的第一插塞通孔，所述第一插塞通孔位于相鄰金屬柵極之間，暴露出第一介質層部分表面；

對所述第一插塞通孔進行濕法刻蝕處理，形成第二插塞通孔，所述第二插塞通孔底部尺寸大于第一插塞通孔底部尺寸；

在形成第二插塞通孔之后，刻蝕暴露出的部分第一介質層，直至暴露出半導體襯底部分表面，形成第三插塞通孔。

2.如權利要求1所述的半導體結構的形成方法，其特征在于，形成所述金屬柵極、第一介質層和第三介質層的步驟，包括：提供半導體襯底，所述半導體襯底表面形成有偽柵極，所述偽柵極包括位于所述半導體襯底表面的柵介質層、位于所述柵介質層表面的金屬層和位于所述金屬層表面的偽柵極層，所述偽柵極頂面、側面和未被偽柵極覆蓋的半導體襯底表面形成有第一介質層薄膜，所述第一介質層薄膜表面形成有第三介質層薄膜；對所述第三介質層薄膜及第一介質層薄膜進行化學機械拋光，直至暴露出偽柵極頂面；去除所述偽柵極層直至暴露出金屬層表面，形成溝槽；形成填充滿所述溝槽的柵極層。

3.如權利要求2所述的半導體結構的形成方法，其特征在于，所述第三介質層薄膜為氧化硅，形成氧化硅的第三介質層薄膜的工藝為化學氣相沉積，采用硅源氣體和氧源氣體的混合氣體，所述硅源氣體為SiH₄，所述氧源氣體為O₂、O₃或者H₂O，混合氣體的壓強為0.1mtorr～100mtorr，混合氣體的激發功率為400W～700W，工藝溫度為450℃～700℃。

4.如權利要求2所述的半導體結構的形成方法，其特征在于，所述去除偽柵極層的工藝為干法刻蝕或者濕法刻蝕。

5.如權利要求4所述的半導體結構的形成方法，其特征在于，所述去除偽柵極層的干法刻蝕，刻蝕氣體包含HBr、Cl₂、SF₆、NF₃、O₂、Ar、He、CH₂F₂和CHF₃中一種或幾種，刻蝕氣體的流量為50sccm～500sccm，氣體壓力為2mtorr～20mtorr，電場偏壓為50V～450V，功率為200W～600W，溫度為30℃～60℃。

6.如權利要求4所述的半導體結構的形成方法，其特征在于，所述去除偽柵極層的濕法刻蝕工藝，采用四甲基氫氧化銨的水溶液，四甲基氫氧化銨的質量百分比濃度范圍為1％～10％，溶液溫度為10℃～50℃，刻蝕時間為30秒～150秒。

7.如權利要求1所述的半導體結構的形成方法，其特征在于，所述第二介質層為厚度的氧化硅。

8.如權利要求7所述的半導體結構的形成方法，其特征在于，形成所述第二介質層的工藝為化學氣相沉積，采用硅源氣體和氧源氣體的混合氣體，所述硅源氣體為SiH₄，所述氧源氣體為O₂、O₃或者H₂O，混合氣體的壓強為0.1mtorr～100mtorr，混合氣體的激發功率為700W～2000W，工藝溫度為700℃～1500℃。

9.如權利要求1所述的半導體結構的形成方法，其特征在于，所述第一插塞通孔剖面的頂部尺寸大于底部尺寸，底部尺寸為頂部尺寸的50％～80％。