发明名称 最小化非平坦性效应之电晶体金属闸结构及其形成方法
摘要 一种金属闸结构10之形成方式为:在一闸渠沟19之内依序沉积一闸介质22、一闸电极24、一阻滞层26、及一金属层28;再除去位于该闸渠沟19之外的该等四层渠沟部分。用第一次研磨或蚀刻制程来除去被阻滞层26淘汰的该金属层28之一部分。在第一次研磨或蚀刻制程之后,用第二次研磨或蚀刻制程来除去位于该闸渠沟19外之该闸介质22、该闸电极24、该阻滞层26、及该金属层28渠沟的一部分。如此产生之结构,增进了金属闸结构10上表面之均匀性及降低非平坦性。
申请公布号 TWI251345 申请公布日期 2006.03.11
申请号 TW091134782 申请日期 2002.11.29
申请人 飞思卡尔半导体公司 发明人 约翰M. 格兰特;欧陆邦明O. 艾德度度;幽蓝达S. 穆司葛洛夫
分类号 H01L29/772;H01L21/28 主分类号 H01L29/772
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路201号7楼
主权项 1.一种电晶体结构(10),包含: 一基底(12),其具有形成于其中且分隔之一第一电 流电极(14)及一第二电流电极(16),而界定该基底之 一通道区域; 一控制电极堆叠,其覆盖于该基底之此通道区域, 该控制电极堆叠具有一侧壁空间层(18)所决定之横 向尺寸且具有一高度,用以界定该控制电极渠沟, 该控制电极堆叠更包含: 一控制电极介电层(22),其紧邻该侧壁空间层(18)及 该通道区域上方之区域,该控制电极介电层填充该 控制电极渠沟之第一部分; 一控制电极层(24),其紧邻该控制电极介电层,该控 制电极层填充该控制电极渠沟之第二部分且具有 决定该电晶体结构临界电压値之材料特性; 一传导阻滞层(26),其紧邻该控制电极层,该传导阻 滞层填充该控制电极渠沟之第三部分且在形成该 电晶体结构时,提供用于选定层移除覆盖材料时之 阻滞材料;及 一传导层(28),其紧邻该传导阻滞层,该传导层填充 该控制电极渠沟之第四部分,该第一部分、该第二 部分、该第三部分及该第四部分实质上填满该控 制电极渠沟。 2.如申请专利范围第1项之电晶体结构,该传导阻滞 层(26)为用于化学机械研磨覆层材料之研磨阻滞层 。 3.如申请专利范围第1项之电晶体结构,传导阻滞层 (26)为用于物理机械研磨覆层材料之研磨阻滞层。 4.如申请专利范围第1项之电晶体结构,传导阻滞层 (26)为用于化学回蚀覆层材料之蚀刻阻滞层。 5.如申请专利范围第1项之电晶体结构,控制电极介 电层(22)含有选自下列各物所组成之群组中材料之 一:二氧化矽、氮氧矽化物、氮矽化物、金属矽玻 璃、金属铝化物、金属氧化物、及金属氮氧化物 。 6.如申请专利范围第1项之电晶体结构,该传导阻滞 层(26)含有一传导材料,当移除覆盖材料时,该传导 材料的移除速率低于覆盖材料的移除速率。 7.一种提供电晶体(10)之方法,包含: 提供一基底(12); 在该基底中形成第一电流电极(14)及第二电流电极 (16),该第一电流电极及该第二电流电极被分隔以 界定该基底之一通道区域; 形成一决定一控制电极位置之控制电极渠沟;及 形成一控制电极堆叠于控制电极渠沟之内,控制电 极堆叠之形成更包含: 形成一控制电极介电层(22)于该控制电极渠沟之内 外且紧邻该控制电极渠沟之侧壁,该控制电极介电 层填充该控制电极渠沟之第一部分; 形成一控制电极层(24),其紧邻该控制电极介电层, 该控制电极层填充控制电极渠沟之第二部分且具 有决定该电晶体临界电压値之材料特性; 形成一传导阻滞层(26),其紧邻该控制电极层,该传 导阻滞层填充该控制电极渠沟之第三部分且在形 成该电晶体时,提供用于选定层移除覆盖材料时之 阻滞材料; 形成一传导层(28),其紧邻该传导阻滞层,该传导层 填充该控制电极渠沟之第四部分,该第一部分、该 第二部分、该第三部分及该第四部分实质上填满 该控制电极渠沟口; 除去第一传导层之初始部分(26上表面以上),使用 该传导阻滞层以阻滞移除而形成第一上表面;及 除去第二传导层之初始部分(20上表面以上),及传 导阻滞层、控制电极层及控制电极介电层之一部 分,而形成一具有实质上平坦上表面之电晶体控制 电极堆叠。 8.如申请专利范围第7项之方法,更包含: 形成一层间介电层(20),其邻接该控制电极渠沟之 外缘,该层间介电层绝缘于该电晶体;及 使用该层间介电层作为第二阻滞材料以除去第二 传导层之初始部分,及传导阻滞层、控制电极层及 控制电极介电层之一部分。 9.如申请专利范围第7项之方法,更包含: 形成一传导阻滞层(26),其含有一传导材料,当移除 覆盖材料时,该传导材料的移除速率低于覆盖材料 的移除速率。 10.一种于闸渠沟内形成一具有最小化非平坦性效 应之金属闸结构(10)之方法,包含: 形成一闸介电层(22),其紧邻该闸渠沟所有表面且 延伸至该闸渠沟范围外; 形成一第一金属层之闸电极层(24),其紧邻该闸介 电层且延伸至该闸渠沟范围外,该闸电极层并未完 全填满该闸渠沟; 形成一阻滞层(26),其紧邻该闸电极层所有露出表 面且延伸至该闸渠沟范围外,该阻滞层并未完全填 满该闸渠沟; 形成第二金属层之传导层(28),其紧邻该阻滞层所 有露出表面且延伸至该开闸沟范围外,该传导层实 质上填满该闸渠沟; 移除在该阻滞层(26)之上的该传导层(28)之所有部 份,可利用该阻滞层实质上减速移除速度;及 移除该传导层(28)、该阻滞层(26)、该闸电极层(24) 及该闸介电层(22)之高于预定高度(该侧壁空间层 高度)之上的所有部分。 图式简单说明: 图1描绘根据本发明实施例去除在一更换闸集成中 之虚设闸后之半导体元件的横截面图; 图2描绘根据本发明实施例,沉积闸介质及闸电极 于图1之半导体元件后之图示; 图3描绘根据本发明实施例,沉积阻滞层于图2之半 导体元件后之图示; 图4描绘根据本发明实施例,沉积金属层于图3之半 导体元件后之图示; 图5描绘根据本发明实施例,除去部分金属层于图4 之半导体元件后之图示;及 图6描绘根据本发明实施例,除去图5所示之半导体 元件之金属层、阻滞层、闸电极层及闸介质部分 后的图示。
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