[發(fā)明專利]一種調(diào)節(jié)全硅化金屬柵的柵功函數(shù)的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710178324.4
• 申請日: 2007-11-28
• 公開（公告）號: CN101447454A
• 公開（公告）日: 2009-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周華杰;徐秋霞
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號: H01L21/8234
• 分類號: H01L21/8234;H01L21/8238;H01L21/76;H01L21/28
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 周國城

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微電子超深亞微米技術(shù)互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體器件(CMOS)及超大規(guī)模集成技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種調(diào)節(jié)全硅化金屬柵的柵功函數(shù)的方法。

背景技術(shù)

隨著微電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，多晶硅柵電極將被金屬柵電極所替代。金屬柵電極較多晶硅柵電極而言具有以下優(yōu)點：消除了多晶硅耗盡效應(yīng)、消除了PMOS管的硼穿透效應(yīng)、柵電阻低。另外，金屬柵電極能夠與高K柵介質(zhì)材料具有良好的兼容性。

為了滿足高性能器件的需要，金屬柵還應(yīng)該具有柵功函數(shù)調(diào)節(jié)能力。迄今為止，研究人員已經(jīng)提出了多種金屬柵集成技術(shù)，如單功函數(shù)金屬柵方法、雙金屬法、金屬互擴(kuò)散法、單金屬雙功函數(shù)法、全硅化法。在這些方法中，全硅化法通過硅化前向多晶硅柵內(nèi)注入雜質(zhì)，然后通過全硅化反應(yīng)過程使雜質(zhì)分凝至柵電極/柵介質(zhì)界面附近形成堆積，從而能方便的調(diào)節(jié)柵功函數(shù)；并且全硅化方法工藝簡單、與CMOS工藝兼容性好，使其成為一種很有希望應(yīng)用于下一代CMOS工藝的技術(shù)。

全硅化方法通常采用注入常規(guī)的B、BF₂、As、P、Sb等雜質(zhì)來調(diào)節(jié)全硅化金屬柵的柵功函數(shù)。但是研究發(fā)現(xiàn)，常規(guī)雜質(zhì)B、BF₂、As、P、Sb等的柵功函數(shù)調(diào)節(jié)能力有限，很難將全硅化金屬柵的柵電極的柵功函數(shù)調(diào)節(jié)到導(dǎo)帶底或價帶頂，無法滿足高性能體硅互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體器件(CMOS)對柵電極功函數(shù)的要求。而且注入的As、Sb雜質(zhì)也會造成柵介質(zhì)與柵電極之間的黏附性問題。

研究還發(fā)現(xiàn)，向柵內(nèi)引入金屬雜質(zhì)也能有效的調(diào)節(jié)全硅化金屬柵的柵功函數(shù)，但是金屬雜質(zhì)的引入一般采用濺射的方法，該方法將在整個硅片上都沉積一層金屬，需要引入額外金屬刻蝕工藝將不需要的地方的金屬刻蝕掉。這增加了工藝的復(fù)雜性和難度，不利于器件的制備和集成。

因此，有必要尋找新的、易于集成的全硅化金屬柵的柵功函數(shù)調(diào)節(jié)方法。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種調(diào)節(jié)全硅化金屬柵的柵功函數(shù)的方法，以實現(xiàn)與CMOS工藝的良好兼容，并易于集成。

(二)技術(shù)方案

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種調(diào)節(jié)全硅化金屬柵的柵功函數(shù)的方法，該方法包括：

局部氧化隔離或淺槽隔離，進(jìn)行注入前氧化，然后注入¹⁴N⁺；

漂凈注入前氧化膜，柵氧化，并沉積多晶硅；

光刻、刻蝕形成多晶硅柵電極；

注入金屬雜質(zhì)，該金屬雜質(zhì)為鐿Yb；

淀積金屬鎳Ni，退火硅化，使金屬鎳和多晶硅完全反應(yīng)形成全硅化物金屬柵；

選擇去除未反應(yīng)的金屬鎳Ni。

上述方案中，所述局部氧化隔離或淺槽隔離的步驟中，氧化溫度為1000℃，隔離層厚度為3000至所述注入前氧化的步驟中，氧化厚度為100至所述注入¹⁴N⁺的步驟中，注入條件為：注入能量為10至30Kev，注入劑量為1×10¹⁴至6×10¹⁴cm^-2。

上述方案中，所述漂凈注入前氧化膜的步驟中，采用體積比為H₂O∶HF＝9∶1的溶液進(jìn)行漂洗，然后采用3^#腐蝕液清洗10分鐘，1^#腐蝕液清洗5分鐘，HF/異丙醇IPA溶液室溫下浸漬5分鐘；該3^#腐蝕液是體積比為5∶1的H₂SO₄與H₂O₂溶液；該1^#腐蝕液是體積比為0.8∶1∶5的NH₄OH+H₂O₂+H₂O溶液；氫氟酸/異丙醇/水是體積比為百分之0.2至0.7∶百分之0.01至0.04∶1的HF+IPA+H₂O溶液。

上述方案中，所述柵氧化并沉積多晶硅的步驟中，柵氧化的厚度為15至沉積多晶硅采用低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVD)方法，沉積的多晶硅的厚度為1000至

上述方案中，所述在光刻、刻蝕形成多晶硅柵電極之前進(jìn)一步包括：去背面多晶硅，并漂凈背面氧化層，然后進(jìn)行背面注入，注入雜質(zhì)³¹P，注入能量為50至100Kev，注入劑量為3×10¹⁵至6×10¹⁵cm^-2