高压金属栅极器件的制造方法与流程

本发明涉及半导体制造技术，特别是涉及一种高压金属栅极器件的制造方法。

背景技术：

1、从28nm节点向下，高性能工艺会采用hk(高介电常数)介质搭配金属栅极来提高器件性能，金属栅极工艺中不可避免需要使用金属的cmp(chemical mechanical polishing，化学机械抛光)工艺，金属cmp工艺中，大块图形不可避免会出现dishing(碟形下凹)，所以栅极的尺寸不能设计得太大，但对高压器件(操作电压8v～40v)来说，不可避免的需要比较大的栅极尺寸来承担高电压操作，这样就会造成大块金属栅极中栅极高度的下降甚至缺失，具体包括以下步骤：

2、一.经过前序工艺，进行栅极光刻和刻蚀、侧墙工艺后，定义出伪多晶硅栅极(dummy poly gate)，其中至少有一个伪多晶硅高压栅极2，伪多晶硅栅极的伪多晶硅(dummy polycrystalline)3形成在栅介质层8上，如图1所示；

3、二.在伪多晶硅栅极之间填充隔离介质4进行cmp(chemical mechanicalpolishing，化学机械抛光)工艺，如图2所示；

4、三.通过选择性刻蚀，去除伪多晶硅栅极的栅介质层8上的伪多晶硅3，如图3所示；

5、四.在晶圆上进行栅极金属5淀积，如图4所示；

6、五.进行栅极金属cmp(chemical mechanical polishing，化学机械抛光)。因为高压栅极2上的栅极金属5比较大，会造成cmp碟形下凹(dishing),导致高压栅极2上的栅极金属5的中间偏薄甚至空缺，如图5所示。

7、为了解决这个问题，目前比较通用的方法是在大面积的高压栅极中增加沟槽，具体工艺包括以下步骤：

8、(一)在伪多晶硅栅极(dummy poly gate)光刻和刻蚀时，通过光罩在高压栅极2上的大面积的伪多晶硅3中间挖出连通到栅介质层8的沟槽，如图6所示；

9、(二).在伪多晶硅栅极之间填充隔离介质4，进行cmp(chemical mechanicalpolishing，化学机械抛光)工艺；

10、(三).通过选择性刻蚀，去除高压栅极2上的伪多晶硅3；

11、(四).在晶圆上进行栅极金属5淀积；

12、(五).进行栅极金属cmp(chemical mechanical polishing，化学机械抛光)工艺。

13、在大面积的高压栅极2的伪多晶硅3中增加沟槽的方法，高压栅极2的大面积的伪多晶硅3中间因为有填充在沟槽中的隔离介质4阻挡，不会造成cmp碟形下凹(dishing)。但是，在高压栅极2的大面积的伪多晶硅3中增加沟槽的方法，如图6所示，由于高压栅极2的大面积的伪多晶硅3中的沟槽会把其下方的栅介质层8暴露出来，后续工艺包括离子注入、金属硅化物等工艺会在栅极介质层8中引入离子，同时蚀刻和酸洗也会影响暴露在外的栅极介质层8，高压器件的电性会受影响，造成高压器件电性在高压和高温下偏移，降低高压器件的可靠性。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种高压金属栅极器件的制造方法，不但不存在大块栅极金属的碟形下凹问题，同时也能避免因影响栅极介质层而导致影响高压器件的电性。

2、为解决上述技术问题，本发明提供的高压金属栅极器件的制造方法，其包括以下步骤：

3、s1.经过前序工艺，进行栅极光刻和刻蚀、侧墙工艺后，定义出伪多晶硅栅极，其中至少有一个伪多晶硅高压栅极2，伪多晶硅栅极的伪多晶硅3形成在栅介质层8上；

4、s2.在伪多晶硅栅极之间填充隔离介质4，进行cmp工艺；

5、s3.通过选择性刻蚀，去除伪多晶硅栅极的栅介质层8上的伪多晶硅；

6、s4.在晶圆上进行栅极金属5淀积；

7、s5.进行栅极金属cmp工艺，减小晶圆上淀积的栅极金属5的厚度；

8、s6.在栅极金属5上淀积一层阻挡介质层6；

9、s7.通过光刻打开高压栅极2区域，通过蚀刻把高压栅极2区域之外的阻挡介质层6去除；

10、s8.进行栅极金属cmp工艺，减小晶圆上淀积的栅极金属5的厚度，由于覆盖的阻挡介质层6的阻挡，高压栅极2区域的栅极金属5会高于高压栅极2区域之外的栅极金属5；

11、s9.干刻或者酸洗，去除高压栅极2区域的栅极金属5上的阻挡介质层6。

12、较佳的，s9之后还进行s10,进行栅极金属cmp工艺，调整栅极金属5高度。

13、较佳的，s8中，进行栅极金属cmp工艺，去除高压栅极2区域之外的高于隔离介质4的栅极金属5，由于覆盖的阻挡介质层6的阻挡，高压栅极2区域上的栅极金属5会高于阻挡介质层6。

14、较佳的，s1中，定义出的伪多晶硅栅极，其中至少有一个伪多晶硅高压栅极2及一个伪多晶硅低压栅极1。

15、较佳的，高压栅极2的长度大于2.5μm。

16、较佳的，s4中，在晶圆上淀积的栅极金属5的厚度大于s2之后的栅极之间的隔离介质4的厚度。

17、较佳的，s4中，在晶圆上淀积的栅极金属5的厚度为30nm～200nm。

18、较佳的，s5中，进行栅极金属cmp工艺，减小晶圆上淀积的栅极金属5的厚度，并且栅极金属5上表面最低处高于栅极之间的隔离介质4。

19、较佳的，s5中，进行栅极金属cmp工艺，将晶圆上淀积的栅极金属5的厚度减少1/3～2/3。

20、较佳的，栅介质层8为sion、hfo2或sio2；

21、隔离介质4为sin或sio2；

22、阻挡介质层6为sin或sio2；

23、栅极金属5为al、ti或w。

24、本发明的高压金属栅极器件的制造方法，经过正常工艺的栅极金属5沉积之后，进行栅极金属5的cmp工艺时，先进行第一次cmp工艺将栅极金属5预先减薄到一定厚度，然后沉积一层阻挡介质层6，通过光刻打开大面积的高压栅极2区域，通过蚀刻把除大面积的高压栅极2区域之外的阻挡介质层6去除，在对栅极金属5进行第二次cmp工艺时，由于高压栅极2区域的大面积栅极金属5的表面有阻挡介质层6，研磨偏慢，不会造成cmp碟形下凹(dishing)。该高压金属栅极器件的制造方法，不但不存在大块栅极金属的碟形下凹(dishing)问题，同时也能避免因影响栅极介质层8而导致影响高压器件的电性。

技术特征：

1.一种高压金属栅极器件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的高压金属栅极器件的制造方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的高压金属栅极器件的制造方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的高压金属栅极器件的制造方法，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的高压金属栅极器件的制造方法，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的高压金属栅极器件的制造方法，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的高压金属栅极器件的制造方法，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的高压金属栅极器件的制造方法，其特征在于，

9.根据权利要求8所述的高压金属栅极器件的制造方法，其特征在于，

10.根据权利要求1所述的高压金属栅极器件的制造方法，其特征在于，

技术总结
本发明公开了一种高压金属栅极器件的制造方法，经过正常工艺的栅极金属沉积之后，进行栅极金属的CMP工艺时，先进行第一次CMP工艺将栅极金属预先减薄到一定厚度，然后沉积一层阻挡介质层，过光刻打开大面积的高压栅极区域，通过蚀刻把除大面积的高压栅极区域之外的阻挡介质层去除，在对栅极金属进行第二次CMP工艺时，由于高压栅极区域的大面积栅极金属的表面有阻挡介质层，研磨偏慢，不会造成CMP碟形下凹。该高压金属栅极器件的制造方法，不但不存在大块栅极金属的碟形下凹问题，同时也能避免因影响栅极介质层而导致影响高压器件的电性。

技术研发人员：唐小亮,陈昊瑜,邵华
受保护的技术使用者：上海华力集成电路制造有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12