[發明專利]半導體柵極結構及其制備方法

在審

• 申請號: 201910095566.X
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN111261632A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 高瑋
• 申請（專利權）人: 長鑫存儲技術有限公司
• 主分類號: H01L27/108
• 分類號: H01L27/108;H01L29/423
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 智云

1.一種半導體柵極結構，其特征在于，包括：

具有柵極溝槽的半導體襯底；以及，

金屬柵極，填充于所述柵極溝槽中，且所述金屬柵極的填充厚度為所述柵極溝槽的深度的1/7～2/5。

2.如權利要求1所述的半導體柵極結構，其特征在于，還包括柵介質層和柵極隔離層，所述柵介質層形成于所述柵極溝槽的側壁和底壁上，所述柵極隔離層填充于具有所述柵介質層的所述柵極溝槽中，并將所述金屬柵極掩埋在內。

3.如權利要求2所述的半導體柵極結構，其特征在于，所述半導體柵極結構還包括第一金屬阻擋層，所述第一金屬阻擋層形成于所述柵介質層和所述金屬柵極之間，所述第一金屬阻擋層包圍在所述金屬柵極的底壁和側壁上，且暴露出所述金屬柵極上方的所述柵介質層表面。

4.如權利要求2所述的半導體柵極結構，其特征在于，所述半導體柵極結構還包括第一金屬阻擋層，所述第一金屬阻擋層形成于所述柵介質層和所述金屬柵極之間，所述第一金屬阻擋層包圍所述金屬柵極的底壁和側壁，并覆蓋所述金屬柵極上方的所述柵介質層表面。

5.如權利要求3或4所述的半導體柵極結構，其特征在于，所述半導體柵極結構還包括第二金屬阻擋層，所述第二金屬阻擋層形成于所述金屬柵極的頂表面和所述柵極隔離層之間。

6.如權利要求5所述的半導體柵極結構，其特征在于，所述第一金屬阻擋層和所述第二金屬阻擋層的材質分別包括氮化鋁鈦。

7.如權利要求1至4或6中任一項所述的半導體柵極結構，其特征在于，所述柵極溝槽的深度為100nm～130nm，所述金屬柵極的填充厚度為20nm～30nm。

8.一種半導體柵極結構的制備方法，其特征在于，包括：

形成柵極溝槽于半導體襯底中；

填充金屬柵極于所述柵極溝槽中，且所述金屬柵極的填充厚度為所述柵極溝槽的深度的1/7～2/5。

9.如權利要求8所述的半導體柵極結構的制備方法，其特征在于，填充所述金屬柵極于所述柵極溝槽中的步驟包括：

形成柵介質層于所述柵極溝槽的底壁和側壁上；

沉積柵極金屬材料于所述柵極溝槽中，并回刻蝕所述柵極金屬材料至所述填充厚度，以形成所述金屬柵極；

填充柵極隔離層于所述柵極溝槽中，所述柵極隔離層將所述金屬柵極掩埋在內。

10.如權利要求9所述的半導體柵極結構的制備方法，其特征在于，在沉積所述柵極金屬材料于所述柵極溝槽中之前，形成第一金屬阻擋層于所述柵介質層上，所述第一金屬阻擋層未填滿所述柵極溝槽；在填充所述柵極隔離層于所述柵極溝槽中之前，形成第二金屬阻擋層于所述金屬柵極的上表面上。

11.如權利要求10所述的半導體柵極結構的制備方法，其特征在于，所述第一金屬阻擋層和所述第二金屬阻擋層的材質分別包括氮化鋁鈦。

12.如權利要求8至11中任一項所述的半導體柵極結構的制備方法，其特征在于，所述柵極溝槽的深度為100nm～130nm，所述金屬柵極的填充厚度為20nm～30nm。