[發(fā)明專利]一種金屬柵極/高K柵介質(zhì)疊層結(jié)構(gòu)的制備和成形方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010145261.4
• 申請(qǐng)日: 2010-04-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102214563A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐秋霞;李永亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號(hào): H01L21/28
• 分類號(hào): H01L21/28
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 周長(zhǎng)興

1.一種高金屬柵極/高K柵介質(zhì)疊層結(jié)構(gòu)的制備和成形方法，主要步驟為：

步驟1)在硅襯底上生成一層SiON和SiO₂界面層；

步驟2)在界面層上沉積高K柵介質(zhì)膜；

步驟3)對(duì)高K介質(zhì)膜進(jìn)行快速熱退火；

步驟4)在高K介質(zhì)上沉積TaN金屬柵電極膜；

步驟5)在TaN金屬柵極上沉積多晶硅柵層，然后沉積硬掩膜層；

步驟6)光刻形成膠膜圖形，通過(guò)反應(yīng)離子刻蝕對(duì)硬掩膜介質(zhì)層進(jìn)行各向異性刻蝕，將膠膜圖形轉(zhuǎn)移到硬掩膜層；

步驟7)去膠，以硬掩膜為掩蔽層，采用Cl₂/HBr混合氣體反應(yīng)離子刻蝕多晶硅柵；

步驟8)以硬掩膜為掩蔽層，通過(guò)BCl₃基刻蝕氣體刻蝕對(duì)TaN金屬柵/高K柵介質(zhì)疊層進(jìn)行各向異性和高選擇比刻蝕。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，步驟1之前先將硅襯底于清洗液中浸泡2-10分鐘進(jìn)行清洗；清洗液按重量計(jì)，氫氟酸∶異丙醇∶水為0.2-1.5％∶0.01-0.10％∶1％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，步驟1中采用先注入氮再快速熱氧化形成，或先氧化再等離子氮化形成SiON界面層。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，步驟2中高K柵介質(zhì)膜是Hf基摻雜氧化物：HfO₂、HfON、HfSiO、HfSiON、HfTaON、HfAlO、HfAlON、HfSiAlON、HfLaO或HfLaON；所述高K柵介質(zhì)層通過(guò)物理氣相淀積、金屬有機(jī)化學(xué)氣相淀積或原子層淀積工藝形成。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，步驟3中快速熱退火溫度600-1000℃，時(shí)間10-120秒。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，步驟4中TaN金屬柵采用N₂/Ar氣氛中反應(yīng)濺射Ta靶形成，或用有機(jī)化學(xué)氣相淀積或原子層淀積形成。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，步驟5中硬掩膜介層是氧化硅、氮化硅或其疊層形成。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，步驟6中硬掩膜的刻蝕采用氟基反應(yīng)離子刻蝕。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述方法，其特征在于，氟基反應(yīng)離子刻蝕采用的是CF₄、CHF₃或SF₆。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，步驟8中BCl₃基刻蝕氣體為BCl₃/Cl₂/Ar/O₂的混合氣體；BCl₃流量為20-120sccm，Cl₂流量為5-30sccm，O₂流量為2-15sccm，Ar流量為10-60sccm；刻蝕功率上電極為120-450W，下電極為30-200W；腔體工作壓力為4-15mτ；腔體和電極溫度50-150℃。