[发明专利]一种改善金属栅研磨凹陷的工艺方法

说明书

本发明提供一种改善金属栅研磨凹陷的工艺方法，提供位于基底上的栅氧层，在基底上依次形成多晶硅层以及位于多晶硅层上的叠层；多晶硅层和所述叠层覆盖栅氧层；刻蚀叠层和多晶硅层形成伪栅极；沉积覆盖伪栅极和基底上表面的层间介质层；之后去除伪栅极，形成凹槽；用金属填充凹槽，填充金属后的凹槽形成金属栅；刻蚀凹槽内的金属，形成多个由金属条相互隔离的狭槽；且刻蚀停留在金属上，使金属下的所述栅氧层未被暴露；在狭槽内填充氧化物；研磨填充氧化物后的基底上表面，使得金属栅表面平坦。本发明在金属栅研磨工艺中起到防止凹陷的作用，并且无需将多晶硅刻穿，栅氧层不会暴露，有效杜绝后续工艺引入的各种可能缺陷源，改善了器件可靠性。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种改善金属栅研磨凹陷的工艺方法。

背景技术

当技术节点进入28nm以下，逻辑(logic)器件变得非常小，量子效应等愈发凸现，原有传统多晶硅栅和氧化硅介电层已经无法满足器件高性能的需求，因此引入了高K值(high-K)材料和金属栅。传统多晶硅栅(poly gate)工艺中，多晶硅直接作为栅极由接触孔连出，而金属栅工艺中，在填充完金属栅之后，会有一道化学机械研磨(CMP)，除掉多余金属。在CMP工艺中，大块金属栅中间部分会磨得快，边缘部分磨得慢，极易形成凹陷(dishing)，这样对于金属栅的质量造成严重影响。尤其在HV器件中，沟道面积大，金属栅的面积也相应很大，金属栅研磨凹陷的问题的解决至关重要。

解决金属栅极凹陷(metal gate dishing)的传统思路是在多晶硅上加入金属条，即将大块金属栅分割成许多小块，但是狭槽处的栅氧会直接暴露在外，后续工艺中各种金属离子注入等直接接触栅氧，这对器件可靠性提出严重挑战。

因此，需要开发一种无需暴露栅氧，同时又能解决金属栅研磨凹陷的方法。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种改善金属栅研磨凹陷的工艺方法，用于解决现有技术中由于离子注入损伤栅氧，同时金属栅研磨出现凹陷的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种改善金属栅研磨凹陷的工艺方法，至少包括：

步骤一、提供位于基底上的栅氧层，在所述基底上依次形成多晶硅层以及位于所述多晶硅层上的叠层；所述多晶硅层和所述叠层覆盖所述栅氧层；

步骤二、刻蚀所述叠层和所述多晶硅层形成伪栅极；

步骤三、沉积覆盖所述伪栅极和所述基底上表面的层间介质层；之后去除所述伪栅极，形成凹槽；

步骤四、用金属填充所述凹槽，填充所述金属后的凹槽形成金属栅；

步骤五、刻蚀所述凹槽内的金属，形成多个由金属条相互隔离的狭槽；并且刻蚀停留在所述金属上，使得所述金属下的所述栅氧层未被暴露；

步骤六、在所述狭槽内填充氧化物；

步骤七、研磨填充氧化物后的所述基底上表面，使得所述金属栅表面平坦。

优选地，步骤一中的所述基底上形成有多个用于将器件有效区域隔离的STI区；所述栅氧层位于所述器件有效区域上。

优选地，步骤一中的所述叠层自下而上依次为氮化硅层、PEOX层、APF膜层。

优选地，步骤一中的所述叠层还包括位于所述APF膜层上的NFD膜层。

优选地，步骤二中先进行光刻定义出伪栅极，之后对所述叠层和所述多晶硅层按照定义出的伪栅极进行刻蚀，形成所述伪栅极。

优选地，步骤二中刻蚀形成的所述伪栅极位于所述栅氧层上，并且所述栅氧层下方两侧的STI区被部分暴露。

优选地，步骤四中形成的所述金属为铝。