[發(fā)明專利]一種金屬柵極的形成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010245296.5
• 申請日: 2010-07-30
• 公開（公告）號: CN102347227A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張翼英
• 申請（專利權(quán)）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
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種金屬柵極的形成方法。

背景技術(shù)

隨著技術(shù)節(jié)點的降低，為改善集成電路器件的性能，現(xiàn)有技術(shù)提供將金屬柵極替代多晶硅柵極的解決方案。其中，“后柵極(gate?last)”工藝為形成金屬柵極的一個工藝。

專利申請?zhí)枮?00780016613.2的中國專利申請?zhí)峁┮环N使用“后柵極”工藝形成金屬柵極的方法，包括：提供基底，所述基底上形成有偽柵極結(jié)構(gòu)、及位于所述基底上，且覆蓋有所述偽柵極結(jié)構(gòu)的層間介質(zhì)層，所述偽柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)面垂直于基底；以所述偽柵極結(jié)構(gòu)作為停止層，對所述層間介質(zhì)層進(jìn)行化學(xué)機械拋光工藝；除去所述偽柵極結(jié)構(gòu)后形成溝槽，因為所述偽柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)面垂直于基底，所以去除其形成的溝槽的側(cè)壁同樣垂直基底，即所述溝槽開口處的拐角為直角；最后對所述溝槽填充介質(zhì)和金屬，以形成柵極介質(zhì)層和金屬柵電極層。

如圖1所示為上述技術(shù)方案形成的溝槽形狀，因為所述溝槽的側(cè)壁垂直于所述基底，且所述溝槽開口處的拐角001為直角，所以當(dāng)對溝槽填充介質(zhì)和金屬時，位于所述直角001處的沉積速率較高，越靠近底部，沉積速率越低，最后將會在金屬柵極內(nèi)出現(xiàn)空隙002。隨著柵極長度的減小，溝槽的尺寸也隨之減小，將介質(zhì)和金屬沉積到溝槽中愈發(fā)變得困難，愈加可能形成空隙。

專利申請?zhí)枮?00910161763.3的中國專利申請?zhí)峁┝肆硗庖环N使用“后柵極(gate?last)”工藝形成金屬柵極的方法，用以解決上述空隙問題。其解決方案為：形成溝槽之后，對所述溝槽進(jìn)行氬離子濺射，修正所述溝槽的開口，使所述溝槽的開口寬度大于底部寬度。

如圖2所示為氬離子濺射修正后形成的溝槽形狀。但是，所述溝槽側(cè)壁僅靠近開口的部分為傾斜，而靠近底部的側(cè)壁與基底垂直，在傾斜側(cè)壁和垂直側(cè)壁的交界處的側(cè)壁拐角003為尖角，而在所述尖角003處，仍然造成填充的材料堆積，會形成空隙004。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是提供一種金屬柵極的形成方法，以解決填充形成金屬柵極時產(chǎn)生的空隙問題。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種金屬柵極的形成方法，包括：

提供基底，所述基底上形成有犧牲層；

刻蝕所述犧牲層，形成具有傾斜側(cè)壁的錐形溝槽，所述溝槽開口寬度大于底部寬度；

采用填充物質(zhì)填充所述溝槽，形成偽柵電極層；

去除所述犧牲層；

在所述偽柵電極層兩側(cè)形成側(cè)墻，并以所述側(cè)墻為掩膜，對所述基底進(jìn)行離子注入；

在所述基底上沉積層間介質(zhì)層，并以所述偽柵電極層為停止層，對所述層間介質(zhì)層進(jìn)行平坦化；

去除所述偽柵電極層，對去除偽柵電極層后的溝槽依次填充介質(zhì)和金屬。

可選的，所述犧牲層為氧化硅層。

可選的，刻蝕所述犧牲層的刻蝕氣體為NF₃與C₄F₆的混合氣體、SF₆與C₄F₆的混合氣體、NF₃與CH₂F₂的混合氣體、SF₆與CH₂F₂的混合氣體、CF₄與CHF₃的混合氣體、或CF₄與CH₂F₂的混合氣體。

可選的，刻蝕所述犧牲層的刻蝕氣體為C₄F₆、C₄F₈、或C₅F₈。

可選的，刻蝕所述犧牲層的刻蝕氣體為SF₆和CH₂F₂的混合氣體，其中所述混合氣體的SF₆與CH₂F₂體積比值范圍8∶1～15∶1。

可選的，所述SF₆流量為50sccm至250sccm，所CH₂F₂流量為5sccm至20sccm。

可選的，所述刻蝕時間為10秒至100秒，所述刻蝕的腔體壓力為5毫托至50毫托，功率為500瓦至1000瓦。

可選的，所述溝槽的開口寬度范圍為25nm～50nm，底部寬度范圍為15nm～45nm。

可選的，所述形成偽柵電極層的材料為多晶硅。