[發(fā)明專利]柵極堆疊的制造方法和半導(dǎo)體器件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010197080.6
• 申請(qǐng)日: 2010-06-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102270607A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘匯才;駱志炯;梁擎擎
• 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): H01L21/8238
• 分類號(hào): H01L21/8238;H01L27/092;H01L29/10
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 趙偉

1.一種具有犧牲金屬去氧側(cè)墻的柵極堆疊的制造方法，包括：

在半導(dǎo)體襯底上形成由界面氧化物層、高K介電層和金屬柵電極上構(gòu)成的柵極堆疊結(jié)構(gòu)；

保形地沉積覆蓋所述半導(dǎo)體襯底和所述柵極堆疊結(jié)構(gòu)的金屬層；以及

對(duì)所述金屬層選擇性刻蝕處理，去除覆蓋所述柵極堆疊結(jié)構(gòu)頂部和所述半導(dǎo)體襯底的所述金屬層，僅保留在所述柵極堆疊結(jié)構(gòu)的外周圍繞所述柵極堆疊結(jié)構(gòu)的犧牲金屬去氧側(cè)墻。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有犧牲金屬去氧側(cè)墻的柵極堆疊的制造方法，還包括：

保形地沉積覆蓋所述柵極堆疊結(jié)構(gòu)頂部、所述犧牲金屬去氧側(cè)墻頂部和所述半導(dǎo)體襯底的電介質(zhì)層；以及

對(duì)所述電介質(zhì)層進(jìn)行選擇性刻蝕處理，去除覆蓋所述柵極堆疊結(jié)構(gòu)頂部、所述犧牲金屬去氧側(cè)墻頂部和所述半導(dǎo)體襯底的所述電介質(zhì)層，僅保留在所述犧牲金屬去氧側(cè)墻的外周圍繞所述犧牲金屬去氧側(cè)墻的電介質(zhì)側(cè)墻。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有犧牲金屬去氧側(cè)墻的柵極堆疊的制造方法，在保形地沉積所述金屬層之后，在對(duì)所述金屬層進(jìn)行選擇性刻蝕處理之前，還包括：

保形地沉積覆蓋所述金屬層的電介質(zhì)層；以及

對(duì)所述電介質(zhì)層進(jìn)行選擇性刻蝕處理，去除覆蓋所述金屬層頂部的所述電介質(zhì)層，僅保留在犧牲金屬去氧側(cè)墻的外周圍繞所述犧牲金屬去氧側(cè)墻的電介質(zhì)側(cè)墻。

4.根據(jù)權(quán)利要求1～3之一所述的具有犧牲金屬去氧側(cè)墻的柵極的制造方法，還包括：

在完成去氧反應(yīng)過(guò)程后，全部去除或部分去除所述犧牲金屬去氧側(cè)墻，或者

在完成去氧反應(yīng)過(guò)程后，全部去除或部分去除所述犧牲金屬去氧側(cè)墻和所述電介質(zhì)側(cè)墻。

5.一種具有犧牲金屬去氧側(cè)墻的柵極堆疊的制造方法，包括：

去除形成在器件電介質(zhì)層中的替代柵極堆疊，暴露出半導(dǎo)體襯底的頂部和位于所述器件電介質(zhì)層中的側(cè)墻的側(cè)壁；

保形地沉積覆蓋所述器件電介質(zhì)層和所述半導(dǎo)體襯底的金屬層；

對(duì)所述金屬層進(jìn)行選擇性刻蝕處理，去除覆蓋所述器件電介質(zhì)層和所述半導(dǎo)體襯底的所述金屬層，僅保留位于所述側(cè)墻的內(nèi)周的犧牲金屬去氧側(cè)墻；以及

在所述犧牲金屬去氧側(cè)墻內(nèi)、所述半導(dǎo)體襯底上，順序形成界面氧化物層、高K介電層和金屬柵電極，從而構(gòu)成柵極堆疊結(jié)構(gòu)。

6.一種具有犧牲金屬去氧側(cè)墻的柵極堆疊的制造方法，包括：

去除形成在器件電介質(zhì)層中的替代柵極堆疊，暴露出半導(dǎo)體襯底的頂部和位于所述器件電介質(zhì)層中的側(cè)墻的側(cè)壁；

保形地沉積覆蓋所述器件電介質(zhì)層和所述半導(dǎo)體襯底的電介質(zhì)層；

保形地沉積覆蓋所述電介質(zhì)層的金屬層；

順序地對(duì)所述金屬層和所述電介質(zhì)層進(jìn)行選擇性刻蝕處理，去除覆蓋所述器件電介質(zhì)層和所述半導(dǎo)體襯底的金屬層和電介質(zhì)層，從而僅保留位于所述側(cè)墻內(nèi)周的電介質(zhì)側(cè)墻、和位于所述電介質(zhì)側(cè)墻內(nèi)周的犧牲金屬去氧側(cè)墻；以及

在所述犧牲金屬去氧側(cè)墻內(nèi)、所述半導(dǎo)體襯底上，順序形成界面氧化物層、高K介電層和金屬柵電極，從而構(gòu)成柵極堆疊結(jié)構(gòu)。

7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的具有犧牲金屬去氧側(cè)墻的柵極堆疊的制造方法，還包括：

在完成去氧反應(yīng)過(guò)程后，全部去除或部分去除高K介電側(cè)墻和所述犧牲金屬去氧側(cè)墻，或者

在完成去氧反應(yīng)過(guò)程后，全部去除或部分去除高K介電側(cè)墻、所述犧牲金屬去氧側(cè)墻和所述電介質(zhì)側(cè)墻，或者

在完成去氧反應(yīng)過(guò)程后，全部去除或部分去除高K介電側(cè)墻、所述犧牲金屬去氧側(cè)墻、所述電介質(zhì)側(cè)墻和所述側(cè)墻。

8.根據(jù)權(quán)利要求1～7之一所述的具有犧牲金屬去氧側(cè)墻的柵極堆疊的制造方法，其特征在于：

所述犧牲金屬去氧側(cè)墻由Ta、Hf或Ti構(gòu)成；和/或

所述電介質(zhì)側(cè)墻由SiO₂、Si₃N₄或SiON構(gòu)成。

9.根據(jù)權(quán)利要求1～8之一所述的具有犧牲金屬去氧側(cè)墻的柵極堆疊的制造方法，其特征在于：

所述犧牲金屬去氧側(cè)墻的寬度為1～10nm，高度為20～90nm；和/或

所述電介質(zhì)側(cè)墻的寬度為2～50nm，高度為20～90nm。

10.根據(jù)權(quán)利要求2或5或6所述的具有犧牲金屬去氧側(cè)墻的柵極堆疊的制造方法，其特征在于：

所述犧牲金屬去氧側(cè)墻具有簡(jiǎn)單的“D”形剖面形狀。