[发明专利]平坦化工艺方法

说明书

一种平坦化工艺方法，包括：提供半导体衬底和金属材料层，金属材料层设置于半导体衬底上方，半导体衬底和金属材料层内形成有金属栅极和侧墙，侧墙形成于金属栅极的两侧壁，金属栅极的第一部分形成于半导体衬底中，金属栅极的第二部分形成于金属材料层中；采用第一研磨工艺研磨金属材料层，或研磨部分侧墙、金属栅极的第二部分，使余下金属栅极的第二部分具有第一高度；和对余下的金属栅极和侧墙实施第二研磨工艺，暴露半导体衬底，第一研磨工艺和第二研磨工艺分别对金属材料层或金属栅极与对侧墙具有研磨速率比。两步工艺研磨金属栅极的第二部分能够很好控制最终金属栅极结构的高度尺寸。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种平坦化工艺方法。

背景技术

在半导体器件制造工艺中，向凹槽填充金属材料后，需要进行研磨去除多预留的金属材料，平坦化金属材料层的表面，便于后续沉积其他材料。如在形成金属栅极的工艺中，一般金属材料的顶部高于金属栅极的顶部，采用化学机械平坦化工艺方法控制金属栅极的高度。

但是在实际的工艺中，最终金属栅极结构的高度易低于设定的目标高度，降低半导体器件的性能。

因此，亟需一种研磨过程中控制金属栅极高度的平坦化工艺方法。

发明内容

本发明实施例公开了一种平坦化工艺方法，实施两步研磨工艺研磨金属栅极第二部分，有效控制了最终金属栅极的高度尺寸。

一种平坦化工艺方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底和金属材料层，金属材料层设置于半导体衬底上方，半导体衬底和金属材料层内形成有金属栅极和侧墙，侧墙形成于金属栅极的两侧壁，金属栅极的第一部分形成于半导体衬底中，金属栅极的第二部分形成于金属材料层中；采用第一研磨工艺研磨金属材料层，或研磨部分侧墙、金属栅极的第二部分，使余下金属栅极的第二部分具有第一高度；和对余下的金属栅极和侧墙实施第二研磨工艺，暴露半导体衬底，第一研磨工艺和第二研磨工艺分别对金属材料层或金属栅极与对侧墙具有研磨速率比，第二研磨工艺的研磨速率比大于第一研磨工艺的研磨速率比。

根据本发明的一个方面，研磨速率比为γ，在第一研磨工艺条件下，0.5≤γ≤4。

根据本发明的一个方面，第二研磨工艺对金属材料层或金属栅极的研磨速率大于对侧墙的研磨速率。

根据本发明的一个方面，在第二研磨工艺的条件下，γ≥10。

根据本发明的一个方面，侧墙的材料包括SiN、SiON中的一种或两种的组合。

根据本发明的一个方面，第一高度的范围为

根据本发明的一个方面，第一研磨工艺的研磨速率范围为

根据本发明的一个方面，第二研磨工艺的研磨速率范围为

根据本发明的一个方面，金属栅极的第二部分的高度范围为

根据本发明的一个方面，金属材料层的材料与金属栅极的材料均为钨。

根据本发明的一个方面，在进行第一研磨工艺之前，还包括采用第一预研磨工艺研磨部分金属材料层。

根据本发明的一个方面，第一预研磨工艺的研磨速率范围为

根据本发明的一个方面，余下的金属材料层的顶部与侧墙顶部之间的距离范围为

根据本发明的一个方面，在第一预研磨工艺之后，还包括：采用第二预研磨工艺研磨余下的金属材料层，暴露侧墙的顶部。

根据本发明的一个方面，第二预研磨工艺的研磨速率范围、研磨选择比与第二研磨工艺的研磨速率范围、研磨选择比相同。

与现有的技术方案相比，本发明的技术方案具备以下优点：