[發明專利]一種高介電常數介質-金屬柵極的制造方法

有效

• 申請號: 201010518621.0
• 申請日: 2010-10-25
• 公開（公告）號: CN102456558A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: 劉金華;吳漢明
• 申請（專利權）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: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 牛崢;王麗琴

1.一種高介電常數介質-金屬柵極的制造方法，其特征在于，包括如下步驟：

A、構造一硅片；所述硅片包括一硅基底、硅基底表面的多晶硅柵極、多晶硅柵極兩側的氮化硅側墻、多晶硅柵極兩側的硅基底上形成的源極和漏極、所述多晶硅柵極的頂面以及源極和漏極的表面覆蓋的金屬硅化物、源極和漏極的表面的金屬硅化物的表面覆蓋的層間介質層；所述層間介質層的表面與多晶硅柵極的頂面覆蓋的金屬硅化物的表面位于同一水平面；

B、移除多晶硅柵極及其頂面上的金屬硅化物，在多晶硅柵極原有位置形成溝槽結構，在溝槽結構兩側的層間介質的上表面以及所述溝槽結構的底部和側壁表面淀積高k介質層；

C、在高k介質層的上表面淀積底部抗反射涂層，底部抗反射涂層完全填充所述溝槽結構；

D、對硅片進行垂直方向的干蝕刻，除去位于層間介質上表面的高k介質，以及除去沿著所述溝槽結構側壁分布的高k介質和底部抗反射涂層，保留溝槽底部水平分布的高k介質；

E、在所述層間介質的上表面、溝槽結構的側壁以及溝槽底部的高k介質的上表面淀積金屬層。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述層間介質為氧化硅層。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟A包括：

在硅基底的上表面，依次淀積柵極氧化物層和多晶硅層；對所述多晶硅層進行選擇性蝕刻，形成多晶硅柵極；在多晶硅柵極兩側的硅基底上進行低濃度離子注入形成硅襯底；在多晶硅柵極兩側構造由氮化硅構成的側墻；對多晶硅柵極兩側的硅襯底上分別進行源極和漏極離子注入，形成源極和漏極；

在所述多晶硅柵極的頂面以及源極和漏極的表面形成金屬硅化物；在硅片表面淀積氧化硅形成層間介質層；對硅片進行第一次化學機械研磨CMP，當多晶硅柵極頂面上的金屬硅化物露出硅片則停止第一次CMP。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟C進一步包括：

對硅片進行第二次CMP，當位于層間介質上表面的高k介質層硅片表面時則停止第二次CMP。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟E之后，進一步包括：在所述金屬層上表面淀積多晶硅層；

對硅片進行第三次CMP，當層間介質露出硅片表面時則停止第三次CMP。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對硅片進行垂直方向的干蝕刻時，硅片所在的反應室溫度為10攝氏度至100攝氏度。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，其特征在于，所述干蝕刻的反應氣體為四氟化碳CF₄與氧氣O₂的混合氣體，或者六氟化硫SF₆與氮氣N₂的混合氣體。

8.根據權利要求1至7任一項所述的方法，其特征在于，所述對硅片進行垂直方向的干蝕刻，除去位于層間介質上表面的高k介質，以及除去沿著所述溝槽結構側壁分布的高k介質和底部抗反射涂層，保留溝槽底部水平分布的高k介質的步驟包括：

在所述干蝕刻的過程中，實時檢測刻蝕氣體的成分，當在刻蝕氣體中檢測不到底部抗反射涂層的成分時，結束干蝕刻過程。

9.根據權利要求1至7任一項所述的方法，其特征在于，所述對硅片進行垂直方向的干蝕刻之前進一步包括：測算出所述干蝕刻對于底部抗反射涂層的刻蝕速率，以及硅片上淀積的底部抗反射涂層的高度，用所述高度除以刻蝕速率得出去除底部抗反射涂層的時間T；

則所述干蝕刻步驟的持續時間為時間T。