半导体元件的制备方法技术

本公开提供一种半导体元件的制备方法，包括形成一沟槽以从一半导体基底的一上表面延伸到该半导体基底中；以及形成一栅极介电层以加衬该沟槽。该制备方法亦包括形成一栅极电极层在该沟槽中以及在该半导体基底的该上表面上；以及形成一位元线结构在该半导体基底的一源极/漏极区上。该位元线结构包括一保护衬垫，具有一U形轮廓并直接接触该栅极介电层的一上部。该栅极电极层的形成包括执行一第一沉积制程；在该第一沉积制程之后执行一第一蚀刻制程；以及在该第一蚀刻制程之后执行一第二沉积制程。制程。制程。

【技术实现步骤摘要】
半导体元件的制备方法


[0001]本申请案主张美国第17/677,008号专利申请案的优先权(即优先权日为“2022年2月22日”)，其内容以全文引用的方式并入本文中。
[0002]本公开关于一种半导体元件的制备方法。特别是有关于一种具有位元线保护衬垫的半导体元件的制备方法。

技术介绍

[0003]对于许多现代应用，半导体元件是不可或缺的。随着电子科技的进步，半导体元件的尺寸变得越来越小，于此同时提供较佳的功能以及包含较大的集成电路数量。由于半导体元件的规格小型化，实现不同功能的半导体元件的不同型态与尺寸规模，整合(integrated)并封装(packaged)在一单一模块中。再者，许多制造步骤执行于各式不同型态的半导体装置的整合(integration)。
[0004]然而，该等半导体元件的制造与整合包含许多复杂步骤与操作。在该等半导体元件中的整合变得越加复杂。该等半导体元件的制造与整合的复杂度中的增加可能造成多个缺陷，例如在该导电结构中形成的悬突(overhang)及/或孔洞(voids)，这是由于难以填满高深宽比的沟槽所导致的。据此，有持续改善该等半导体元件的制造流程的需要，以便解决该等问题。
[0005]上文的“先前技术”说明仅提供
技术介绍
，并未承认上文的“先前技术”说明揭示本公开的标的，不构成本公开的先前技术，且上文的“先前技术”的任何说明均不应作为本案的任一部分。

技术实现思路

[0006]本公开的一实施例提供一种半导体元件的制备方法。该制备方法包括形成一沟槽，该沟槽从一半导体基底的一上表面延伸进入该半导体基底中；以及形成一栅极介电层以加衬该沟槽。该制备方法亦包括形成一栅极电极层在该沟槽中以及在该半导体基底的该上表面上。形成该栅极电极包括：执行一第一沉积制程；在该第一沉积制程之后执行一第一蚀刻制程；以及在该第一蚀刻制程之后执行一第二沉积制程。该制备方法亦包括形成一位元线结构在该半导体基底的一源极/漏极区上，其中该位元线结构具有一保护衬垫，该保护衬垫具有一U形轮廓且直接接触该栅极介电层的一上部。
[0007]在一实施例中，在该第一沉积制程期间，一栅极电极材料沉积在该栅极介电层与该半导体基底的该上表面上，且一间隙被该栅极电极材料所围绕。在一实施例中，在该第一蚀刻制程期间，加宽该间隙。在一实施例中，在该第一蚀刻制程之前，该栅极电极材料在该半导体基底的该上表面上具有一厚度，且在该第一蚀刻制程之后，减少该栅极电极材料的该厚度。在一实施例中，形成该栅极电极层还包括：在该第二沉积制程之后，执行一第二蚀刻制程，其中该第一蚀刻制程与该第二蚀刻制程为干蚀刻制程；以及在该第二蚀刻制程之后，执行一第三沉积制程。在一实施例中，该制备方法还包括：蚀刻该栅极电极层以形成一
凹陷在该栅极电极层的一余留部分上，以使该栅极电极层的该余留部分的一上表面低于该半导体基底的该上表面；以及形成一介电罩盖层以覆盖该栅极电极层的该余留部分以及该半导体基底的该上表面。在一实施例中，制备方法，还包括：移除该介电罩盖层的一部分，以暴露邻近该栅极电极层的该余留部分处的一源极/漏极区，以及形成一位元线结构在该源极/漏极区上。
[0008]本公开的另一实施例提供一种半导体元件的制备方法。该制备方法包括形成一沟槽，该沟槽从一半导体基底的一上表面延伸进入该半导体基底中；以及形成一栅极介电层以加衬该沟槽。该制备方法亦包括形成一栅极电极层在该沟槽中以及在该半导体基底的该上表面上。形成该栅极电极包括：沉积一第一栅极电极材料在该栅极介电层与该半导体基底的该上表面上，且一第一间隙被该第一栅极电极材料所围绕。形成该栅极电极还包括：蚀刻该第一栅极电极材料以加宽该第一间隙，以使一第一开口被该第一栅极电极材料的一余留部分所围绕，其中该第一开口的一上宽度大于该第一间隙的一上宽度。该制备方法亦包括形成一位元线结构在该半导体基底的一源极/漏极区上，其中该位元线结构具有一保护衬垫，该保护衬垫具有一U形轮廓且直接接触该栅极介电层的一上部。
[0009]在一实施例中，该制备方法还包括：在形成该栅极介电层之前，形成一阻障层在该栅极介电层上；凹陷该栅极电极层与该阻障层，以形成一栅极结构；以及形成一介电罩盖层在该栅极结构上。在一实施例中，形成该栅极介电层还包括：沉积一第二栅极电极材料在该第一栅极电极材料的该余留部分上。在一实施例中，一第二间隙被该第二栅极电极材料所围绕。在一实施例中，在该第一间隙的一最下表面与该半导体基底的该上表面之间的一第一距离，大于该第二间隙的一最下表面与该半导体基底的该上表面之间的一第二距离。在一实施例中，形成该栅极电极层还包括：蚀刻该第二栅极电极材料以加宽该第二间隙，以使一第二开口被该第二栅极电极材料的一余留部分所围绕，其中该第二开口的一上宽度大于该第二间隙的一上宽度。在一实施例中，形成该栅极电极层还包括：沉积一第三栅极电极材料在该第二栅极电极材料的一余留部分上，其中该第一栅极电极材料、该第二栅极电极材料以及该第三栅极电极材料包含钨。
[0010]本公开的再另一实施例提供一种半导体元件的制备方法。该制备方法包括形成一沟槽，该沟槽从一半导体基底的一上表面延伸进入该半导体基底中；以及形成一栅极介电层以加衬该沟槽。该制备方法亦包括形成一栅极电极层在该沟槽中以及在该半导体基底的该上表面上。形成该栅极电极层包括：沉积一第一栅极电极材料在该栅极介电层与该半导体基底的该上表面上，且一第一间隙被该第一栅极电极材料所围绕。形成该栅极电极层还包括：蚀刻该第一栅极电极材料以减少该第一栅极电极材料在该半导体基底的该上表面上的一厚度；以及在蚀刻该第一栅极电极材料之后，沉积一第二栅极电极材料在该第一栅极电极材料的一余留部分上。该制备方法亦包括形成一位元线结构在该半导体基底的一源极/漏极区上，其中该位元线结构具有一保护衬垫，该保护衬垫具有一U形轮廓且直接接触该栅极介电层的一上部。
[0011]在一实施例中，在蚀刻该第一栅极电极材料期间加大该第一间隙，以使在沉积该第二栅极电极材料之前，一第一开口被该第一栅极电极材料的该余留部分所围绕，且该第一开口的一上宽度大于该第一间隙的一上宽度。在一实施例中，形成该栅极电极层还包括：蚀刻该第二栅极电极材料以减少该第二栅极电极材料在该半导体基底的该上表面上的一
厚度。在一实施例中，在蚀刻该第二栅极电极材料期间，加大被该第二栅极电极材料所围绕的一第二间隙，以使一第二开口被该第二栅极电极材料的一余留部分所围绕。在一实施例中，该第一栅极电极材料与该第二栅极电极材料包含钨，且用于蚀刻该第一栅极电极材料的一蚀刻剂包含N2。在一实施例中，该制备方法还包括：蚀刻该栅极电极层以形成一凹陷在该沟槽中；以及形成一介电罩盖层在该凹陷中以及在该半导体基底的该上表面上，以使该介电罩盖层的一部分被该栅极介电层所围绕。
[0012]依据本公开，提供一半导体元件的制备方法的一些实施例。该制备方法包括形成一栅极电极层在一半导体基底上，且在该半导体基底中的一沟槽则被该栅极电极层所填满。该栅极电极层的形成包括依序执行的一第一沉积制程、一第一蚀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体元件的制备方法，包括：形成一沟槽，该沟槽从一半导体基底的一上表面延伸进入该半导体基底中；形成一栅极介电层以加衬该沟槽；形成一栅极电极层在该沟槽中以及在该半导体基底的该上表面上，其中形成该栅极电极包括：执行一第一沉积制程；在该第一沉积制程之后执行一第一蚀刻制程；以及在该第一蚀刻制程之后执行一第二沉积制程；形成一位元线结构在该半导体基底的一源极/漏极区上，其中该位元线结构具有一保护衬垫，该保护衬垫具有一U形轮廓且直接接触该栅极介电层的一上部。2.如权利要求1所述的半导体元件的制备方法，其中在该第一沉积制程期间，一栅极电极材料沉积在该栅极介电层与该半导体基底的该上表面上，且一间隙被该栅极电极材料所围绕。3.如权利要求2所述的半导体元件的制备方法，其中在该第一蚀刻制程期间，加宽该间隙。4.如权利要求2所述的半导体元件的制备方法，其中在该第一蚀刻制程之前，该栅极电极材料在该半导体基底的该上表面上具有一厚度，且在该第一蚀刻制程之后，减少该栅极电极材料的该厚度。5.如权利要求1所述的半导体元件的制备方法，其中形成该栅极电极层还包括：在该第二沉积制程之后，执行一第二蚀刻制程，其中该第一蚀刻制程与该第二蚀刻制程为干蚀刻制程；以及在该第二蚀刻制程之后，执行一第三沉积制程。6.如权利要求1所述的半导体元件的制备方法，还包括：蚀刻该栅极电极层以形成一凹陷在该栅极电极层的一余留部分上，以使该栅极电极层的该余留部分的一上表面低于该半导体基底的该上表面；以及形成一介电罩盖层以覆盖该栅极电极层的该余留部分以及该半导体基底的该上表面。7.如权利要求6所述的半导体元件的制备方法，还包括：移除该介电罩盖层的一部分，以暴露邻近该栅极电极层的该余留部分处的一源极/漏极区。8.一种半导体元件的制备方法，包括：形成一沟槽，该沟槽从一半导体基底的一上表面延伸进入该半导体基底中；形成一栅极介电层以加衬该沟槽；形成一栅极电极层在该沟槽中以及在该半导体基底的该上表面上，其中形成该栅极电极包括：沉积一第一栅极电极材料在该栅极介电层与该半导体基底的该上表面上，其中一第一间隙被该第一栅极电极材料所围绕；以及蚀刻该第一栅极电极材料以加宽该第一间隙，以使一第一开口被该第一栅极电极材料的一余留部分所围绕，其中该第一开口的一上宽度大于该第一间隙的一上宽度；以及形成一位元线结构在该半导体基底的一源极/漏极区上，其中该位元线结构具有一保护衬垫，该保护衬垫具有一U形轮廓且直接接触该栅极介电层的一上部。
9.如权利要求8所述的半导体元件的制备方法，还包括：在形成该栅极介电层之前，形成一阻障层在该栅极介电层上；凹陷该栅极电极层与该阻障层，以形成一栅极结构；以及形成一介电罩盖层在该栅极结构上。10.如权利要求8所述的半导体元件的制备方法，其中形成该栅极介电层还包...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶焕勇，赖俊吉，
申请(专利权)人：南亚科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：