[發明專利]一種金屬柵極及MOS晶體管的形成方法

有效

• 申請號: 201010568376.4
• 申請日: 2010-11-30
• 公開（公告）號: CN102479694A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 蔣莉
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/336
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

1.一種金屬柵極及MOS晶體管形成方法，其特征在于，包括以下步驟：

提供半導體襯底，所述半導體襯底上依次形成有犧牲氧化層和多晶硅柵極，所述多晶硅柵極兩側的半導體襯底上具有側墻，所述側墻包含依次位于多晶硅柵極兩側的氧化硅層和氮化硅層；

在所述半導體襯底上形成層間介質層，所述層間介質層的表面與多晶硅柵極及側墻頂部齊平；

去除多晶硅柵極至露出犧牲氧化層，形成溝槽；

去除預定厚度的側墻中氮化硅層，所述預定厚度與犧牲氧化層的厚度一致；

去除溝槽內的犧牲氧化層，且使層間介質層和側墻中氧化硅層的表面與氮化硅層頂部齊平；

向溝槽內填充滿金屬層，形成金屬柵極。

2.根據權利要求1所述的形成方法，其特征在于：去除預定厚度的側墻中氮化硅層方法為濕法刻蝕或干法刻蝕。

3.根據權利要求2所述的形成方法，其特征在于：所述濕法刻蝕采用的溶液為濃磷酸，濃度為85％，刻蝕速率為：500～1500埃/分鐘，刻蝕氮化硅層與氧化硅層的速率比大于50∶1。

4.根據權利要求2所述的形成方法，其特征在于：所述干法刻蝕采用的氣體為含C、H和F的氣體。

5.根據權利要求4所述的形成方法，其特征在于：所述氣體為CHF3、CH2F2或CH3F，刻蝕速率為：100～500埃/分鐘，刻蝕氮化硅層與氧化硅層的速率比為3∶1～6∶1。

6.根據權利要求1所述的形成方法，其特征在于：所述層間介質層的材料為含硅氧化物。

7.根據權利要求6所述的形成方法，其特征在于：形成所述層間介質層的方法為高密度等離子生長方法或高深寬比生長方法。

8.根據權利要求1所述的形成方法，其特征在于：所述犧牲氧化層的材料為含硅氧化物。

9.根據權利要求8所述的形成方法，其特征在于：形成所述犧牲氧化層的方法為爐管熱氧化法。

10.根據權利要求1所述的形成方法，其特征在于：所述金屬層材料是鋁、銅、鎳、鉻、鎢、鈦、鈦鎢、鉭或鎳鉑。

11.根據權利要求1所述的形成方法，其特征在于：在形成金屬柵極之前還包括：在溝槽內的半導體襯底上形成柵介質層。

12.根據權利要求11所述的形成方法，其特征在于：所述柵介質層的材料為高k材料。

13.根據權利要求12所述的形成方法，其特征在于：所述高k材料為HfSiO、HfZrO和HfLaO中的一種或其組合。

14.一種MOS晶體管的形成方法，其特征在于，包括：

提供半導體襯底，所述半導體襯底上依次形成有犧牲氧化層和多晶硅柵極，所述多晶硅柵極兩側的半導體襯底上具有側墻，所述側墻包含依次位于多晶硅柵極兩側的氧化硅層和氮化硅層；

在多晶硅柵極和側墻兩側形成源/漏極；

在所述半導體襯底上形成層間介質層，所述層間介質層的表面與多晶硅柵極及側墻頂部齊平；

去除多晶硅柵極至露出犧牲氧化層，形成溝槽；

去除預定厚度的側墻中氮化硅層，所述預定厚度與犧牲氧化層的厚度一致；

去除溝槽內的犧牲氧化層，且使層間介質層和側墻中氧化硅層的表面與氮化硅層頂部齊平；

向溝槽內填充滿金屬層，形成金屬柵極。