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半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法_3

文檔序號(hào):9580688閱讀:來源:國(guó)知局
導(dǎo)體襯底100的表面。
[0063] 請(qǐng)參考圖7,去除所述第一掩膜層400之后,在第一凹槽304 (請(qǐng)參考圖6)內(nèi)、介質(zhì) 層303、器件層203和第二偽柵極202上形成填充滿所述第一凹槽304的第一金屬層502。
[0064] 可W采用灰化工藝或濕法刻蝕工藝去除所述第一掩膜層400。
[0065] 所述第一金屬層502的材料為金屬,包括鉛、鐵、鶴、粗、氮化鐵或氮化粗等。可W 采用瓣射工藝、電錐工藝或化學(xué)氣相沉積工藝形成所述第一金屬層502。本實(shí)施例中,所述 第一金屬層502的材料為鉛。
[0066] 在本發(fā)明的其他實(shí)施例中,所述第一凹槽304底部不具有所述第一柵介質(zhì)層211, 可W在形成所述第一金屬層502之前,在所述第一凹槽304內(nèi)壁表面、介質(zhì)層303表面、器 件層203表面和第二偽柵極202表面形成第一柵介質(zhì)材料層,所述第一柵介質(zhì)材料層的材 料可W為高K介質(zhì)材料層,例如氧化給、氧化鉛、氧化鉛、娃氧化給或娃氧化鉛等。后續(xù)平坦 化所述第一柵介質(zhì)材料層W形成第一區(qū)域I上的晶體管的柵介質(zhì)層。
[0067] 在本發(fā)明的其他實(shí)施例中,在形成所述第一金屬層502之前,還可W在所述第一 凹槽304內(nèi)壁表面、介質(zhì)層303表面、器件層203表面和第二偽柵極202表面形成功函數(shù)層, 用于調(diào)節(jié)形成的晶體管的柵極功函數(shù),所述第一金屬層502形成于功函數(shù)層表面。
[0068] 請(qǐng)參考圖8,采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝,對(duì)所述第一金屬層502 (請(qǐng)參考圖7)進(jìn)行第 一平坦化處理,去除位于介質(zhì)層303、第二偽柵極202和器件層203上的第一金屬層502,在 所述第一凹槽304 (請(qǐng)參考圖6)內(nèi)形成第一柵極512,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)劑在第一平坦化過程中在所述器件層203的表面形成保護(hù)層305。
[0069] 本實(shí)施例中,所述化學(xué)機(jī)械研磨的研磨液內(nèi)具有保護(hù)劑,在所述第一平坦化處理 暴露出器件層203、第二偽柵極202表面時(shí),所述保護(hù)劑能夠在所述器件層203表面形成保 護(hù)層305。
[0070] 本實(shí)施例中,所述研磨液內(nèi)的保護(hù)劑為化。所述研磨液還包括:研磨顆粒、表面活 性劑和穩(wěn)定劑等。所述研磨顆粒包括氧化娃或氧化鉛顆粒,提供研磨作用,而表面活性劑和 穩(wěn)定劑等可W用于調(diào)整研磨的速率W及研磨表面的平整度。本發(fā)明的實(shí)施例中,可W在所 述研磨顆粒、表面活性劑和穩(wěn)定劑等構(gòu)成的溶液中,通入化氣體,形成所述具有保護(hù)劑的研 磨液。
[0071] 所述保護(hù)劑具有很強(qiáng)的氧化性,與器件層203表面接觸后,容易與所述器件層203 的材料發(fā)生反應(yīng),氧化所述器件層203的表面,形成氧化物層作為保護(hù)層305。本實(shí)施例中, 所述器件層203的材料為多晶娃,形成的保護(hù)層305的材料為氧化娃。在本發(fā)明的其他實(shí) 施例中,所述保護(hù)劑還可W是其他具有強(qiáng)氧化性的物質(zhì),例如高儘酸鐘等。
[0072] 所述保護(hù)層305的材料強(qiáng)度大于器件層203的材料強(qiáng)度,在對(duì)所述第一金屬層502 進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨的過程中,所述保護(hù)層305的研磨速率小于器件層203的研磨速率,具有 較低的研磨速率,從而可W保護(hù)所述器件層203的表面,并且進(jìn)行第一平坦化處理形成所 述第一柵極的過程中,所述保護(hù)層305的表面還能保持平坦。
[0073] 本實(shí)施例中,所述第二偽柵極202的材料為多晶娃,所W,所述保護(hù)劑還可W在所 述第二偽柵極202表面形成保護(hù)層305,所述保護(hù)層305可W保護(hù)所述第二偽柵極202在研 磨過程中不受損傷。
[0074] 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程中,所述保護(hù) 劑還可W使第一金屬層502的表面氧化,從而提高研磨效率。
[0075] 所述研磨液中,所述保護(hù)劑的濃度為IOppm~I(K)卵m,形成的所述保護(hù)層305的厚 度為10 A.、30A。如果所述保護(hù)劑的濃度小于lOppm,則形成的保護(hù)層305的厚度較小,不 能對(duì)所述器件層203和第二偽柵極202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程中,所述保護(hù)劑對(duì)第一金屬層502的氧化速 率過快,使得第一平坦化處理的過程中,對(duì)第一金屬層502研磨的速率過快,不易控制,容 易造成過研磨問題而影響最終形成的晶體管的性能。
[0076] 現(xiàn)有技術(shù)在進(jìn)行平坦化處理的過程中,由于所述器件層203和第二偽柵極202在 研磨過程中容易受到損傷,使得所述器件層203頂部和第二偽柵極202頂部容易出現(xiàn)碟型 凹陷,從而使得研磨液進(jìn)入所述凹陷中,容易殘留雜質(zhì),影響所述器件層203的性能。第二 偽柵極202頂部凹陷,使得第二偽柵極202的厚度不均勻,后續(xù)去除所述第二偽柵極202的 過程中,容易造成第二偽柵極202的殘留,W及對(duì)下方的半導(dǎo)體襯底100表面造成損傷,從 而影響在第H區(qū)域III上形成的晶體管的性能。雖然,現(xiàn)有技術(shù)在研磨液中,也會(huì)加入氧化 劑,例如&〇2 W使待研磨材料層表面發(fā)生氧化,W提高研磨效率,但是上述氧化劑的氧化性 較弱,無法在器件層203表面形成有效的保護(hù)層W保護(hù)所述器件層203。
[0077] 本實(shí)施例中,在進(jìn)行第一平坦化處理的化學(xué)機(jī)械研磨工藝所采用的研磨液中具有 保護(hù)劑,所述保護(hù)劑能夠在器件層203和第一偽柵極202表面形成保護(hù)層,由于所述保護(hù)層 耐研磨,所W能夠保護(hù)所述器件層203和第一偽柵極202表面,并且能夠保持平坦表面。
[0078] 請(qǐng)參考圖9,在所述介質(zhì)層303、保護(hù)層305 W及第一柵極512表面形成具有第二 開口403的第二掩膜層402,所述第二開口403暴露出第二偽柵極202。
[0079] 本實(shí)施例中,由于所述第二偽柵極202表面形成有保護(hù)層305,所W,所述第二開 口 403暴露出所述第二偽柵極202頂部的保護(hù)層305表面。
[0080] 所述第二掩膜層402的材料為光刻膠,所述第二掩膜層402的形成方法包括;在所 述介質(zhì)層303、保護(hù)層305表面、第一柵極表面形成光刻膠層之后,對(duì)所述光刻膠層進(jìn)行曝 光顯影,形成具有第二開口 403的第二掩膜層402。
[0081] 本實(shí)施例中,所述第二開口 403還暴露出第二偽柵極202兩側(cè)的部分介質(zhì)層303 的表面,使所述第二偽柵極202頂部的保護(hù)層305表面被完全暴露,便于后續(xù)將所述第二偽 柵極202和位于所述第二偽柵極202頂部的保護(hù)層305完全去除。
[0082] 請(qǐng)參考圖10, W所述第二掩膜層402為掩膜,去除所述第H區(qū)域III上的保護(hù)層 305 (請(qǐng)參考圖9)、第二偽柵極202 (請(qǐng)參考圖9),形成第二凹槽306。
[0083] 可W采用干法或濕法刻蝕工藝去除所述第二偽柵極202。本實(shí)施例中,采用干法刻 蝕工藝去除所述第二偽柵極202,所述干法刻蝕采用的刻蝕氣體包括CF4、SFe和〇2,由于所 述保護(hù)層305的厚度較小,在干法刻蝕過程的等離子轟擊作用下,可W同時(shí)去除所述保護(hù) 層305 W及第二偽柵極202。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中,可W采用濕法刻蝕工藝去除所述第 二偽柵極202,可W先采用氨氣酸溶液去除所述保護(hù)層305之后,再采用KOH溶液或四甲基 氨氧化倭(TMH)等刻蝕溶液去除所述第二偽柵極202,所述濕法刻蝕工藝具有較高的刻蝕 選擇性,能夠避免對(duì)第二柵介質(zhì)層212造成較大損傷。
[0084] 本發(fā)明的其他實(shí)施例中,還可W在去除所述第二偽柵極202之后,繼續(xù)去除所述 第二柵介質(zhì)層212,暴露出部分半導(dǎo)體襯底100的表面。
[0085] 在本發(fā)明的其他實(shí)施例中,由于未形成所述第二柵介質(zhì)層212,所W在去除所述第 二偽柵極202之后,直接暴露出部分半導(dǎo)體襯底100的表面。
[0086] 請(qǐng)參考圖11,去除所述第二掩膜層402之后,在第二凹槽306 (請(qǐng)參考圖10)內(nèi),介 質(zhì)層303、器件層203和第一柵極512上形成填充滿所述第二凹槽306的第二金屬層504。
[0087] 可W采用灰化工藝或濕法刻蝕工藝去除所述第二掩膜層402。
[0088] 所述第二金屬層504的材料為金屬,包括鉛、鐵、鶴、粗、氮化鐵或氮化粗等??蒞 采用瓣射工藝、電錐工藝或化學(xué)氣相沉積工藝形成所述第二金屬層504。本實(shí)施例中,所述 第二金屬層504的材料為鉛。
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