[發明專利]金屬柵制作方法

有效

• 申請號: 200910197103.0
• 申請日: 2009-10-13
• 公開（公告）號: CN102044421A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: 周地寶;任紅茹
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/311;H01L21/318
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術領域

本發明涉及半導體領域，尤其是一種金屬柵制作方法。

背景技術

在集成電路制造領域，尤其是在32納米工藝下，使用高K材料和金屬柵的方法將被廣泛采用。在半導體制造中有兩種基本的刻蝕工藝刻蝕形成金屬柵：干法刻蝕和濕法刻蝕。干法刻蝕是把晶圓表面曝露于氣態中產生的等離子體，等離子體通過光刻膠開出的窗口，與晶圓發生物理或化學反應，從而去掉曝露的表面材料。干法刻蝕是亞微米尺寸下刻蝕器件的最主要方法。而在濕法刻蝕中，液體化學試劑以化學方式去除晶圓表面材料。濕法刻蝕可以用來刻蝕晶圓上的某些層或用來去除干法刻蝕后的殘留物。

現有的金屬柵制作方法大概可包括，首先參考圖1A，在硅襯底1的正反面分別形成第一氧化層2a和第二氧化層2b，接著在第一氧化層2a上形成第一保護層3a并在第二氧化層2b上形成第二保護層3b；參考圖1B，在第一保護層3a上形成圖形化的光刻膠，以光刻膠為掩模刻蝕第一保護層3a、第一氧化層2a和硅襯底1，形成隔離溝槽；參考圖1C，在硅襯底1和第一保護層3a上采用化學氣相沉積形成第三氧化層2c；然后參考圖1D，使用化學機械研磨平坦化第三氧化層2c；參考圖1E，下一道工藝是需要將第一保護層移除，而現有的保護層刻蝕去除只采用的濕法刻蝕方法，由于濕法刻蝕屬于各向同性即刻蝕在所有方向(橫向，縱向)同時刻蝕，并且晶圓浸泡在化學液體中，所以在刻蝕第一保護層3a時，第二保護層3b和第二氧化層2b同樣被刻蝕掉，離子注入形成阱區，去除第一氧化層2a并形成柵氧化層2d；繼續參考圖1F，在柵氧化層上形成金屬層4和多晶硅層5；再參考圖1G，在多晶硅層5上形成圖案化的光刻膠，以光刻膠為掩模刻蝕多晶硅層5和金屬層4，形成金屬柵。在形成金屬柵前，溝槽隔離制作過程中淀積的保護層和氧化層被全部去除，晶圓背面是暴露的硅襯底，金屬柵極刻蝕形成之后，金屬柵的側面暴露出金屬原子，這些金屬原子會擴散至晶圓背面并進入硅襯底，造成金屬污染，導致器件漏電流增大，可靠性降低等問題。為了保證硅襯底1不被摻入雜質，必須清洗硅襯底1中被擴散的部分。清洗以后硅襯底1變薄而且不平整，導致后續的加工過程中出現光刻機無法準確對焦的問題。

發明內容

本發明解決的技術問題是使用濕法刻蝕去除保護層時，硅襯底背面的保護層同時被去除而導致在刻蝕金屬柵時金屬原子擴散進入硅襯底表面，影響金屬柵的性能。

一種金屬柵的制作方法，一種金屬柵的制作方法，首先提供已形成硅襯底的晶圓，在所述硅襯底的正反面分別形成第一氧化層和第二氧化層，在所述第一氧化層和第二氧化層上分別形成第一保護層和第二保護層；刻蝕第一保護層，第一氧化層和硅襯底；在所述第一保護層和出露的硅襯底淀積第三氧化層，平坦化第三氧化層至出露第一保護層；干法刻蝕去除部分第一保護層；濕法刻蝕去除剩余的第一保護層和部分第二保護層；離子注入形成阱區，預清洗去除第一氧化層并形成柵氧化層；形成金屬柵。

優選的，第一保護層和第二保護層均采用氮化硅材料。

優選的，第一氧化層、第二氧化層和第三氧化層均采用氧化硅。

優選的，所述第一保護層和第二保護層采用低壓化學氣相淀積在爐管內形成，形成的厚度為1000～2000埃。

優選的，所述第三氧化層采用的化學氣相沉積的方法形成，形成的厚度為50到200埃。

優選的，所述平坦化第三氧化層采用的化學機械研磨的方式。

優選的，所述形成金屬柵包括：在柵氧化層上形成金屬層和多晶硅層；刻蝕多晶硅層和金屬層形成金屬柵。

優選的，所述刻蝕多晶硅層和金屬層采用的是干法蝕刻的方式。

優選的，形成金屬柵之后還包括清洗去除第二保護層及第二氧化層的工藝。

優選的，所述預清洗和清洗均采用氫氟酸清洗。與現有的技術相比，本發明具有以下優點：通過干法刻蝕和濕法刻蝕保護層的配合使用，避免了由于單獨使用濕法蝕刻導致金屬原子擴散進入硅襯底，不會造成預清洗時硅襯底中硅原子流失而導致的金屬柵的漏電流等影響晶圓質量的問題產生。進一步保證預清洗時硅襯底有第二保護層的覆蓋，不會造成硅襯底因清洗導致的硅襯底不平坦，影響后續工藝光刻設備的對于晶圓的對焦。

附圖說明

圖1A至1G為現有金屬柵制作方法結構示意圖；

圖2為本發明金屬柵制作方法的流程圖；

圖3A至3J為本發明金屬柵制作方法的結構示意圖。

具體實施方式