[發(fā)明專利]高介電常數(shù)介電層和/或金屬柵極元件的制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010151101.0
• 申請(qǐng)日: 2010-03-23
• 公開（公告）號(hào): CN102103994A
• 公開（公告）日: 2011-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李達(dá)元;許光源;于雄飛;李威養(yǎng);葉明熙
• 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;H01L21/283
• 代理公司: 北京市德恒律師事務(wù)所 11306
• 代理人: 陸鑫;高雪琴

1.一種高介電常數(shù)介電層和/或金屬柵極元件的制造方法，包括：

提供一半導(dǎo)體基板；

形成一柵極結(jié)構(gòu)于該半導(dǎo)體基板之上，該柵極結(jié)構(gòu)包括一虛置介電層及一虛置柵極設(shè)置于該虛置介電層之上；

自該柵極結(jié)構(gòu)移除該虛置柵極和虛置介電層，由此形成一溝槽；

形成一界面層于該半導(dǎo)體基板上；

形成一高介電常數(shù)介電層于該界面層之上，部分地填入該溝槽；

形成一阻擋層于該高介電常數(shù)介電層之上，部分地填入該溝槽；

形成一頂蓋層于該阻擋層之上，部分地填入該溝槽；

實(shí)施一退火工藝；

移除該頂蓋層；

形成一金屬層于該阻擋層之上，且填入該溝槽的剩余部分；以及

實(shí)施一化學(xué)機(jī)械研磨法以移除該溝槽外部的各層。

2.如權(quán)利要求1所述的高介電常數(shù)介電層和/或金屬柵極元件的制造方法，其中該頂蓋層具有一厚度不大于100埃。

3.如權(quán)利要求1所述的高介電常數(shù)介電層和/或金屬柵極元件的制造方法，其中該頂蓋層形成于一溫度環(huán)境中低于約530℃。

4.如權(quán)利要求3所述的高介電常數(shù)介電層和/或金屬柵極元件的制造方法，其中該頂蓋層包括一非晶硅層、一氮化硅層、以及一旋轉(zhuǎn)涂布介電層的其中之一。

5.如權(quán)利要求1所述的高介電常數(shù)介電層和/或金屬柵極元件的制造方法，其中該頂蓋層為順應(yīng)性地形成于該阻擋層之上。

6.如權(quán)利要求1所述的高介電常數(shù)介電層和/或金屬柵極元件的制造方法，其中該金屬層包括一p-型功函數(shù)金屬層和一n-型功函數(shù)金屬層的其中之一。

7.如權(quán)利要求1所述的高介電常數(shù)介電層和/或金屬柵極元件的制造方法，其中該退火工藝實(shí)施于一溫度范圍介于約700℃至約1000℃。

8.一種高介電常數(shù)介電層和/或金屬柵極元件的制造方法，包括：

提供一半導(dǎo)體基板；

形成一柵極結(jié)構(gòu)于該半導(dǎo)體基板之上，該柵極結(jié)構(gòu)包括一虛置介電層及一虛置柵極設(shè)置于該虛置介電層之上；

形成一層間介電層于該半導(dǎo)體基板和該柵極結(jié)構(gòu)之上；

實(shí)施一第一化學(xué)機(jī)械研磨法于該層間介電層，以露出該虛置柵極；

自該柵極結(jié)構(gòu)移除該虛置柵極和虛置介電層，由此形成一溝槽；

形成一界面層位于該溝槽的一底部部分；

形成一高介電常數(shù)介電層于該界面層之上，部分地填入該溝槽；

形成一阻擋層于該高介電常數(shù)介電層之上，部分地填入該溝槽；

形成一順應(yīng)頂蓋層于該阻擋層之上；

之后實(shí)施一退火工藝；

移除該頂蓋層；

形成一金屬層于該阻擋層之上，且填入該溝槽的剩余部分；以及

實(shí)施一第二化學(xué)機(jī)械研磨法以移除該溝槽外部的各層，由此形成一金屬柵極。

9.如權(quán)利要求8所述的高介電常數(shù)介電層和/或金屬柵極元件的制造方法，其中該頂蓋層形成于一溫度低于約530℃，以及一實(shí)質(zhì)上無(wú)氧的環(huán)境中。

10.如權(quán)利要求8所述的高介電常數(shù)介電層和/或金屬柵極元件的制造方法，其中該溝槽具有一開口低于約28納米。