[發明專利]金屬柵層/高K柵介質層的疊層結構的刻蝕方法

有效

• 申請號: 201010269029.1
• 申請日: 2010-08-31
• 公開（公告）號: CN102386076A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 李永亮;徐秋霞
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/8238
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王波波

1.一種金屬柵層/高K柵介質層的疊層結構的刻蝕方法，包括：

在半導體襯底上依次形成界面層、高K柵介質層、金屬柵層、多晶硅層和硬掩膜層；

根據需要形成的柵極圖案對所述硬掩膜層和多晶硅層進行刻蝕；

采用預刻、主刻和過刻工藝對金屬柵層/高K柵介質層的疊層結構進行刻蝕；

其中，在對金屬柵層/高K柵介質層的疊層結構進行主刻時，采用包括BCl₃和SF₆的混合氣體作為工藝氣體。

2.根據權利要求1所述的刻蝕方法，其中，在進行主刻時，所述混合氣體進一步包括O₂、N₂和Ar中的任一種或多種的組合。

3.根據權利要求1所述的刻蝕方法，其中，在對金屬柵層/高K柵介質層的疊層結構進行預刻時，采用Ar或者Ar與Cl₂的混合氣體作為工藝氣體。

4.根據權利要求3所述的刻蝕方法，其中，在對金屬柵層/高K柵介質層的疊層結構進行預刻時，Cl₂與Ar的比率小于等于1。

5.根據權利要求3或4所述的刻蝕方法，其中，預刻步驟的工藝條件為上電極功率為200-450W，下電極功率為40-160W，壓強為6-15mt，氣體的總流量為40-100sccm，腔體和電極的溫度控制在50-80℃。

6.根據權利要求1所述的刻蝕方法，其中，在對金屬柵層/高K柵介質層的疊層結構進行過刻時，采用含有BCl₃的工藝氣體。

7.根據權利要求6所述的刻蝕方法，其中，所述工藝氣體中進一步包括Ar或O₂中至少一種。

8.根據權利要求7所述的刻蝕方法，其中，所述工藝氣體中BCl₃與O₂、Ar混合氣體中Ar與BCl₃的比率為小于等于2∶3，O₂與BCl₃的比率為小于等于1∶7。

9.根據權利要求6或7或8所述的刻蝕方法，其中，過刻步驟的工藝條件為上電極功率為100-200W，下電極功率為0-80W，壓強為4-8mt，刻蝕氣體的總流量為50-100sccm，腔體和電極的溫度控制在50-80℃。

10.根據權利要求1所述的刻蝕方法，其中，主刻步驟的工藝條件為上電極功率為120-300W，下電極功率為40-150W，壓強為4-10mt，刻蝕氣體的總流量為50-100sccm，腔體和電極的溫度控制在50-80℃。

11.根據權利要求1至4中任一項或6至8中任一項或10所述的刻蝕方法，其中，所述高K柵介質層的材料包括HfAlON、HfSiAlON、HfTaAlON、HfTiAlON、HfON、HfSiON、HfTaON、HfTiON中的任一種或多種的組合，所述金屬柵層的材料包括TaN、TiN、MoN、Ru、Mo中的任一種或多種的組合。