[發(fā)明專利]用于形成金屬柵極晶體管的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010138530.4
• 申請(qǐng)日: 2010-03-16
• 公開（公告）號(hào): CN101901762A
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉明熙;林舜武;歐陽(yáng)暉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/28
• 分類號(hào): H01L21/28;H01L21/336
• 代理公司: 北京市德恒律師事務(wù)所 11306
• 代理人: 高雪琴

相關(guān)申請(qǐng)交叉索引

本申請(qǐng)基于并要求于2009年3月20日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第61/162,065號(hào)的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容結(jié)合與此作為參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總的來(lái)說(shuō)涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，更具體地，涉及用于形成金屬柵極晶體管的方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體集成電路(IC)工業(yè)經(jīng)歷了快速發(fā)展。IC材料和設(shè)計(jì)的技術(shù)進(jìn)步產(chǎn)生了多個(gè)IC時(shí)代，其中，每個(gè)時(shí)代都具有比先前時(shí)代更小且更復(fù)雜的電路。然而，這些進(jìn)步增加了處理和制造IC的復(fù)雜性，并且對(duì)于將被實(shí)現(xiàn)的進(jìn)步，需要IC處理和制造中的類似開發(fā)。

在IC演進(jìn)過(guò)程中，功能密度(即，每芯片面積中互連器件的數(shù)量)通常都在增加，同時(shí)幾何尺寸(即，可使用制造處理創(chuàng)建的最小組件(或線))減小。這種規(guī)模縮小工藝通常通過(guò)增加產(chǎn)量效率和降低相關(guān)成本來(lái)提供很多益處。這樣的規(guī)模縮小還產(chǎn)生了相對(duì)較高的功率耗散值，這可通過(guò)使用諸如互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)器件的低功率耗散器件來(lái)解決。

在規(guī)模縮小趨勢(shì)的過(guò)程中，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了將各種材料用于CMOS器件的柵電極和柵極介電層。CMOS器件通常用柵極氧化物和多晶硅柵電極形成。期望用高k柵極介電層和金屬柵電極來(lái)替代柵極氧化物和多晶硅柵電極，以提高部件尺寸持續(xù)減小的器件性能。傳統(tǒng)地，在柵極介電層和金屬柵電極之間形成擴(kuò)散勢(shì)壘，以防止金屬離子擴(kuò)散到柵極介電層并損壞柵極介電層。

發(fā)明內(nèi)容

在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于清洗襯底上方的金屬柵極晶體管的柵極介電層上方的擴(kuò)散勢(shì)壘的方法。該方法包括：用第一溶液清洗擴(kuò)散勢(shì)壘，第一溶液包括至少一種表面活性劑，第一溶液的表面活性劑的量約為臨界膠束濃度(CMC)以上。用第二溶液清洗擴(kuò)散勢(shì)壘，第二溶液具有物理力(physical?force)以去除擴(kuò)散勢(shì)壘上方的顆粒，其中，第二溶液基本不與擴(kuò)散勢(shì)壘互相作用。

在另一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于形成金屬柵極晶體管的方法。該方法包括：在襯底上的柵極介電層上方的擴(kuò)散勢(shì)壘的上方形成偽柵極(dummy?gate)，在偽柵極周圍具有絕緣介電層，至少一個(gè)摻雜區(qū)域與偽柵極相鄰。去除偽柵極以露出擴(kuò)散勢(shì)壘。用包括至少一種表面活性劑的第一溶液清洗擴(kuò)散勢(shì)壘，第一溶液的表面活性劑的量約為臨界膠束濃度(CMC)以上。用第二溶液清洗擴(kuò)散勢(shì)壘，第二溶液具有物理力以去除柵極介電層上方的顆粒，其中，第二溶液基本不與擴(kuò)散勢(shì)壘互相作用。此后，在擴(kuò)散勢(shì)壘的上方形成金屬柵極層。

結(jié)合下文及附圖，更加詳細(xì)地描述本發(fā)明的這些和其他實(shí)施例以及其部件。

附圖說(shuō)明

當(dāng)讀取附圖時(shí)，從以下詳細(xì)描述能夠最好地了解本發(fā)明。需要強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)慣例，多種部件不按照比例繪制并且僅用于說(shuō)明目的。事實(shí)上，為了清楚地描述，可以任意增加或減小多種部件的尺寸和數(shù)量。

圖1是示出用于清洗金屬柵極晶體管的柵極介電層上方的擴(kuò)散勢(shì)壘的示例性流程的示意圖。

圖2A至圖2I是示出形成CMOS金屬柵極晶體管的示例性處理的示例性截面圖。

具體實(shí)施方式

傳統(tǒng)的擴(kuò)散勢(shì)壘具有金屬材料。如果在沉積金屬柵極層之前應(yīng)用傳統(tǒng)的清洗工藝(SC1和SC2)來(lái)清洗擴(kuò)散勢(shì)壘，則會(huì)發(fā)現(xiàn)在形成擴(kuò)散勢(shì)壘和金屬柵極層之后會(huì)形成顆粒。SC1工藝包括NH₄OH、H₂O₂和H₂O的混合物，以及SC2工藝包括HCl、H₂O₂和H₂O的混合物。發(fā)現(xiàn)SC1和SC2工藝的化學(xué)品與金屬擴(kuò)散勢(shì)壘互相作用而形成顆粒。顆粒可以是很小的。然而，金屬柵極層的以下沉積會(huì)增強(qiáng)顆粒。顆粒可以被稱為金屬突起缺陷。如果在擴(kuò)散勢(shì)壘的上方形成多個(gè)金屬柵極層，則金屬突起缺陷的問(wèn)題會(huì)更加嚴(yán)重。

如上所述，期望用于形成金屬柵極晶體管的方法。

應(yīng)該明白，以下公開提供了多種不同的實(shí)施例或?qū)嵗糜趯?shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同部件。以下描述了部件和配置的特定實(shí)例以簡(jiǎn)化本發(fā)明的公開。當(dāng)然，這些僅是實(shí)例并且不旨在限制本發(fā)明。例如，以下說(shuō)明書中在第二部件之上或在第二部件上形成第一部件可以包括形成直接接觸的第一和第二部件的多個(gè)實(shí)施例，而且還可以包括在第一和第二部件之間可以形成附加部件使得第一和第二部件可以不直接接觸的多個(gè)實(shí)施例。另外，本公開可以重復(fù)使用多個(gè)實(shí)例中的參考標(biāo)號(hào)和/或字母。這種重復(fù)使用用于簡(jiǎn)化和清楚的目的，其本身并不表明多個(gè)實(shí)施例和/或上述配置之間的關(guān)系。