[發明專利]半導體裝置及其制造方法

有效

• 申請號: 201610073071.3
• 申請日: 2016-02-02
• 公開（公告）號: CN107039450B
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發明（設計）人: 宋長庚
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司;中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: H01L27/11524
• 分類號: H01L27/11524;H01L21/764
• 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: 張海強

1.一種半導體裝置的制造方法，其特征在于，包括：

提供襯底結構，所述襯底結構包括：

半導體襯底，所述半導體襯底包括沿第一方向延伸的有源區和與所述有源區鄰接的隔離區，以及

在所述有源區上的柵極絕緣層、在柵極絕緣層上的電荷存儲層、在電荷存儲層上的柵間電介質層和在柵間電介質層上的第二柵極層；

在所述襯底結構上形成圖案化的硬掩模層，所述圖案化的硬掩模層至少具有與柵極線對應的圖案；

形成填充所述圖案的圖案化的金屬柵極層，所述圖案化的金屬柵極層包括沿與第一方向不同的第二方向延伸并且在第一方向上彼此分離的多條柵極線；

以所述圖案化的金屬柵極層作為掩模刻蝕所述圖案化的硬掩模層、所述第二柵極層、所述柵間電介質層和所述電荷存儲層，從而形成多個在第一方向上分離的柵極結構，從而每一個柵極結構包括層疊在所述柵極絕緣層上的電荷存儲部、在電荷存儲部上的柵間電介質層的部分、和在柵間電介質層的所述部分上的第二柵極、以及在所述第二柵極上的金屬柵極線的部分；

在所述多個柵極結構頂部處形成層間電介質層，以覆蓋所述多個柵極結構之間的使其在所述第一方向分離的空間，從而在所述多個柵極結構之間的所述空間中形成空氣間隙。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述多個柵極結構頂部處形成層間電介質層的步驟為：

采用PECVD工藝在所述多個柵極結構頂部處形成層間電介質層。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述層間電介質層的厚度為50～800nm。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述有源區具有沿第一方向延伸的鰭片的形式，所述隔離區是溝槽式隔離區。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述襯底結構上形成圖案化的金屬柵極層的步驟之前，還包括：

在所述第二柵極層上形成粘合層，用于促進金屬柵極層與第二柵極層之間的接合。

6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，在所述襯底結構中，所述隔離區的上表面低于與其相鄰的有源區的上表面，從而形成凹陷，并且

所述第二柵極層還以在所述凹陷的底面和側壁與所述第二柵極層之間存在所述柵間電介質層的方式填充所述凹陷。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬柵極層的材料為鎢、鈦、鎳、鈀、鉑、銠、鉈中的一個或多個或其合金或其金屬硅化物。

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述有源區還包括用于外圍裝置的區域，

所述方法還包括：

在所述區域處，形成穿過所述第二柵極層和所述柵間電介質層到所述電荷存儲層的開口，其中所形成的圖案化的金屬柵極層與所述第二柵極層接觸，并經由所述開口與所述電荷存儲層接觸。

9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，形成圖案化的金屬柵極層的步驟包括：

以金屬材料覆蓋所述圖案化的硬掩模層，來形成填充所述圖案的金屬層；

對所述金屬層進行平坦化，以使得剩余的金屬層的上表面與剩余的圖案化的硬掩模層的上表面齊平，形成圖案化的金屬柵極層。

10.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，在所述襯底結構上形成圖案化的金屬柵極層的步驟包括：

在所述第二柵極層上形成圖案化的硬掩模層，所述圖案化的硬掩模層至少具有與所述柵極線對應的圖案，并且所述圖案化的硬掩模露出所述開口；

以金屬材料覆蓋所述圖案化的硬掩模層，來形成填充與所述柵極線對應的圖案的金屬層；

對所述金屬層進行平坦化，以使得剩余的金屬層的上表面與剩余的圖案化的硬掩模層的上表面齊平，形成圖案化的金屬柵極層。