[發明專利]金屬柵的制造方法

在審

• 申請號: 202110600329.1
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113394088A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 魏程昶;蘇炳熏
• 申請（專利權）人: 上海華力集成電路制造有限公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 郭四華

1.一種金屬柵的制造方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、提供半導體襯底，在所述半導體襯底上形成有多晶硅偽柵，在所述多晶硅偽柵之間具有間隔區；

步驟二、形成第一介質層將所述間隔區的底部區域填充；

步驟三、形成第二介質層將所述間隔區的頂部區域填充，所述第二介質層采用具有壓應力的材料并使所述多晶硅偽柵的頂部產生拉伸作用；

步驟四、去除所述多晶硅偽柵形成柵極溝槽，在所述第二介質層的壓應力作用下所述柵極溝槽的頂部關鍵尺寸增加，從而有利于后續金屬柵的填充；

步驟五、在所述柵極溝槽中形成金屬柵，所述金屬柵將所述柵極溝槽填充。

2.如權利要求1所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：所述第一介質層的材料包括氧化硅層。

3.如權利要求2所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：步驟二包括如下分步驟：

進行沉積工藝形成將所述間隔區完全填充的所述第一介質層，所述第一介質層同時延伸到所述間隔區外部的所述多晶硅偽柵表面；

進行第一次化學機械研磨工藝將所述間隔區外部的所述第一介質層都去除以及將所述間隔區的所述第一介質層的頂部表面和所述多晶硅偽柵的頂部表面相平；

進行回刻工藝將所述第一介質層的頂部表面降低并使所述第一介質層僅填充在所述間隔區的底部區域中。

4.如權利要求1或2所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：所述第二介質層的材料采用氮氧化硅，通過調節所述第二介質層中的N含量調節所述第二介質層的壓應力，所述第二介質層中的N含量越高，所述第二介質層的壓應力越大。

5.如權利要求4所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：所述第二介質層采用HDP CVD工藝沉積形成，工藝氣體包括：SiH₄，Ar，O₂，N₂O。

6.如權利要求5所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：所述第二介質層的壓應力大小為200Pa～280Pa。

7.如權利要求5所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：所述第二介質層在沉積完成后還會延伸到所述間隔區外部，之后還包括采用第二次化學機械研磨工藝將所述間隔區外部的所述第二介質層去除以及將所述間隔區的所述第二介質層的頂部表面和所述多晶硅偽柵的頂部表面相平。

8.如權利要求1所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：所述半導體襯底包括硅襯底。

9.如權利要求8所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：步驟一中，在所述多晶硅偽柵的側面還形成有側墻；源區和漏區自對準形成在所述多晶硅偽柵兩側的所述半導體襯底中。

10.如權利要求9所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：步驟一中還形成有接觸刻蝕停止層，所述接觸刻蝕停止層形成在所述多晶硅偽柵的頂部表面、所述側墻的側面以及所述側墻外的所述半導體襯底表面上。

11.如權利要求1所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：步驟五中，所述金屬柵的形成工藝包括：

形成金屬功函數層；

形成金屬導電材料層。

12.如權利要求11所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：在所述金屬柵底部還形成有柵介質層。

13.如權利要求11所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：所述柵介質層在步驟一中形成于所述多晶硅偽柵的底部，步驟四中形成所述柵極溝槽之后，所述柵介質層位于所述柵極溝槽的底部表面上；

或者，步驟一中，所述多晶硅偽柵的底部采用偽柵介質層，步驟四中所述偽柵介質層也一并去除，步驟五中，在形成所述金屬柵之前先形成所述柵介質層，所述柵介質層形成在所述柵極溝槽的底部表面和側面。