半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著半導(dǎo)體器件集成度的不斷提高，技術(shù)節(jié)點(diǎn)的降低，傳統(tǒng)的柵介質(zhì)層不斷變薄， 晶體管的柵極漏電流隨之增加，引起半導(dǎo)體器件功耗增加等問(wèn)題。為解決上述問(wèn)題，現(xiàn)有技 術(shù)提供一種將金屬柵極替代多晶娃柵極的解決方案。其中，"后柵（gatelast)"工藝為形 成金屬柵極晶體管的一個(gè)主要工藝。
[0003] 現(xiàn)有采用后柵極工藝形成金屬柵極晶體管的方法，包括：提供半導(dǎo)體襯底，所述半 導(dǎo)體襯底上形成有偽柵結(jié)構(gòu)，所述偽柵結(jié)構(gòu)包括位于所述半導(dǎo)體襯底表面的偽柵介質(zhì)層和 所述偽柵介質(zhì)層表面的偽柵極；所述半導(dǎo)體襯底上還形成有覆蓋半導(dǎo)體襯底表面W及偽柵 結(jié)構(gòu)側(cè)壁的介質(zhì)層，所述介質(zhì)層的表面與偽柵結(jié)構(gòu)頂部表面齊平；去除所述偽柵結(jié)構(gòu)后形 成凹槽；在所述凹槽和介質(zhì)層表面依次形成高K柵介質(zhì)層、功函數(shù)層和金屬層，然后W所述 介質(zhì)層表面作為停止層，采用化學(xué)機(jī)械研磨（CM巧工藝對(duì)所述金屬層進(jìn)行平坦化，形成金 屬柵極。
[0004] 所述金屬柵極晶體管一般形成在芯片的核必區(qū)域，例如邏輯區(qū)域等，而在芯片的 外圍區(qū)域，例如輸入/輸出區(qū)域，通常還是采用多晶娃作為柵極材料，并且在芯片上還具有 其他采用多晶娃或其他材料形成的器件層，例如多晶娃電阻等。在采用化學(xué)機(jī)械研磨（CMP) 工藝進(jìn)行平坦化形成金屬柵極的過(guò)程中，由于CMP工藝對(duì)多晶娃等材料的器件層的研磨速 率較快，往往會(huì)對(duì)其他區(qū)域的器件層表面造成損傷，使所述器件層頂部發(fā)生凹陷，從而影響 該器件層的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，在形成金屬柵極的過(guò)程 中，避免對(duì)其他區(qū)域的器件層表面造成損傷。
[0006] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，包括；提供半導(dǎo)體襯 底，所述半導(dǎo)體襯底包括第一區(qū)域和第二區(qū)域；形成覆蓋部分第一區(qū)域的第一偽柵極和覆 蓋部分第二區(qū)域的器件層，所述第一偽柵極頂部表面和器件層的頂部表面齊平；在半導(dǎo)體 襯底表面形成介質(zhì)層，所述介質(zhì)層覆蓋第一偽柵極和器件層的側(cè)壁，并且所述介質(zhì)層表面 與第一偽柵極頂部表面、器件層頂部表面齊平；去除所述第一偽柵極，形成第一凹槽；在所 述第一凹槽內(nèi)壁、介質(zhì)層和器件層上形成填充滿所述第一凹槽的第一金屬層；采用化學(xué)機(jī) 械研磨工藝，對(duì)所述第一金屬層進(jìn)行第一平坦化處理，去除位于介質(zhì)層和器件層上的第一 金屬層，在所述第一凹槽內(nèi)形成第一柵極，所述第一平坦化處理采用的研磨液內(nèi)具有保護(hù) 劑，所述保護(hù)劑在平坦化過(guò)程中在所述器件層的表面形成保護(hù)層。
[0007] 可選的，所述保護(hù)劑與器件層材料發(fā)生反應(yīng)，形成所述保護(hù)層。
[0008] 可選的，所述保護(hù)層的厚度為10A~30A。
[0009] 可選的，所述保護(hù)劑的濃度為IOppm~10化pm。
[0010] 可選的，所述研磨液內(nèi)的保護(hù)劑為〇3。
[0011] 可選的，所述器件層的材料為多晶娃。
[0012] 可選的，所述保護(hù)層的材料為氧化物層。
[0013] 可選的，所述保護(hù)層的材料為氧化娃。
[0014] 可選的，所述半導(dǎo)體襯底還包括第H區(qū)域；形成覆蓋部分第H區(qū)域的第二偽柵極， 所述第二偽柵極與第一偽柵極分立，且所述第二偽柵極頂部表面與第一偽柵極頂部表面齊 平。
[0015] 可選的，在進(jìn)行第一平坦化處理的過(guò)程中，所述保護(hù)劑在第二偽柵極頂部表面也 形成保護(hù)層。
[0016] 可選的，形成所述第一柵極之后，去除所述第二偽柵極，形成第二凹槽；在所述第 二凹槽內(nèi)壁、介質(zhì)層、保護(hù)層和第一柵極上形成填充滿所述第二凹槽的第二金屬層；采用化 學(xué)機(jī)械研磨工藝，對(duì)所述第二金屬層進(jìn)行第二平坦化處理，去除位于介質(zhì)層、保護(hù)層和第一 柵極上的第二金屬層，在所述第二凹槽內(nèi)形成第二柵極。
[0017] 可選的，所述第二平坦化處理采用的研磨液內(nèi)具有保護(hù)劑。
[001引可選的，所述保護(hù)劑的濃度為IOppm~10化pm。
[0019] 可選的，所述保護(hù)劑為〇3。
[0020] 可選的，所述第一偽柵極與半導(dǎo)體襯底表面之間具有第一柵介質(zhì)層，所述第一柵 介質(zhì)層的材料為氧化給、氧化鉛、氧化鉛、娃氧化給或娃氧化鉛。
[0021] 可選的，所述第二偽柵極與半導(dǎo)體襯底表面之間具有第二柵介質(zhì)層，所述第二柵 介質(zhì)層的材料為氧化給、氧化鉛、氧化鉛、娃氧化給或娃氧化鉛。
[0022] 可選的，所述第一金屬層的材料為鉛、鐵、鶴、粗、氮化鐵或氮化粗。
[0023] 可選的，所述第二金屬層的材料為鉛、鐵、鶴、粗、氮化鐵或氮化粗。
[0024] 可選的，所述第一偽柵極兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底的第一區(qū)域內(nèi)還具有第一源漏極。
[0025] 可選的，所述第二偽柵極兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底的第H區(qū)域內(nèi)還具有第二源漏極。
[0026] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有W下優(yōu)點(diǎn)：
[0027] 本發(fā)明的技術(shù)方案中，在半導(dǎo)體襯底的第一區(qū)域上形成第一偽柵極，在第二區(qū)域 上形成器件層，W及在半導(dǎo)體襯底表面形成與所述第一偽柵極頂部表面、器件層頂部表面 齊平的介質(zhì)層之后，去除所述第一偽柵極，形成第一凹槽；形成填充滿所述第一凹槽的第一 金屬層；采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝，對(duì)所述第一金屬層進(jìn)行第一平坦化處理，形成第一柵極， 所述第一平坦化處理采用的研磨液內(nèi)具有保護(hù)劑，所述保護(hù)劑在平坦化過(guò)程中在所述器件 層的表面形成保護(hù)層。在進(jìn)行所述第一平坦化處理的過(guò)程中，由于所述保護(hù)層具有較低的 研磨速率，可W保護(hù)器件層的表面，并且保持所述保護(hù)層表面平坦，從而可W避免研磨雜質(zhì) 的殘留而影響形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的性能。
[002引進(jìn)一步，所述研磨液內(nèi)的保護(hù)劑為03,所述保護(hù)劑具有很強(qiáng)的氧化性，與器件層表 面接觸后，容易與所述器件層的材料發(fā)生反應(yīng)，氧化所述器件層的表面，在所述器件層表面 形成氧化物層作為保護(hù)層，在第一金屬層的研磨過(guò)程中，所述氧化物層的研磨速率低于器 件層的研磨速率，可W保護(hù)所述器件層的表面。并且，由于所述保護(hù)劑具有強(qiáng)氧化性，在進(jìn) 行所述第一平坦化處理的過(guò)程中，所述保護(hù)劑還可W使第一金屬層的表面氧化，從而提高 研磨效率。
[0029] 進(jìn)一步的，所述研磨液中，所述保護(hù)劑的濃度為IOppm~10化pm,形成的所述保護(hù) 層的厚度為]0A~30A。如果所述保護(hù)劑的濃度小于lOppm，則形成的保護(hù)層的厚度較小， 不能對(duì)所述器件層表面起到足夠的保護(hù)作用；如果所述保護(hù)劑的濃度大于I(K)PPm,則在進(jìn) 行第一平坦化處理的過(guò)程中，所述保護(hù)劑度第一金屬層的氧化速率過(guò)快，使得對(duì)第一金屬 層研磨的速率過(guò)快，不易控制，容易造成過(guò)研磨問(wèn)題而影響最終形成的晶體管的性能。
【附圖說(shuō)明】
[0030] 圖1至圖12是本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成過(guò)程的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 如【背景技術(shù)】中所述，現(xiàn)有技術(shù)在形成晶體管的金屬柵極的過(guò)程中，對(duì)金屬層進(jìn)行 平坦化時(shí)，容易使其他區(qū)域的器件層表面造成損傷，使器件層的頂部發(fā)生凹陷，并且所述凹 陷處容易造成雜質(zhì)殘留，從而影響器件的性能。
[0032] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明 的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說(shuō)明。
[0033] 請(qǐng)參考圖1，提供半導(dǎo)體襯底100,所述半導(dǎo)體襯底100包括第一區(qū)域I和第二區(qū) 域II。
[0034] 所述半導(dǎo)體襯底100的材料包括娃、錯(cuò)、錯(cuò)化娃、神化嫁等半導(dǎo)體材料，所述半導(dǎo) 體襯底100可W是體材料也可W是復(fù)合結(jié)構(gòu)如絕緣體上娃。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可W根據(jù)半 導(dǎo)體襯底100上形成的半導(dǎo)體器件選擇所述半導(dǎo)體襯底100的類型，因此所述半導(dǎo)體襯底 100的類型不應(yīng)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體襯底100的材料為單晶 娃。
[0035] 所述第一區(qū)域I用于形成金屬柵極晶體管，第二區(qū)域II用于形成晶體管或其他半 導(dǎo)體器件，例如電阻、電容等。本實(shí)施例中，后續(xù)采用后柵工藝在第一區(qū)域I上形成具有金 屬柵極的PMOS晶體管，采用前柵工藝在第二區(qū)域II上形成具有多晶娃柵極的NMOS晶體 管。
[0036] 本實(shí)施例