[發(fā)明專利]后柵工藝中假柵的制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110257658.7
• 申請日: 2011-09-01
• 公開（公告）號: CN102969232A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊濤;趙超;閆江;李俊峰;盧一泓;陳大鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/283
• 代理公司: 北京藍(lán)智輝煌知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11345
• 代理人: 陳紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件的制造方法，更具體地講，涉及一種后柵工藝中假柵的制造方法。

背景技術(shù)

隨高K/金屬柵工程在45納米技術(shù)節(jié)點(diǎn)上的成功應(yīng)用，使其成為亞30納米以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)不可缺少的關(guān)鍵模塊化工程。目前只有堅(jiān)持高K/后金屬柵(gate?last)路線的英特爾公司在45納米和32納米量產(chǎn)上取得了成功。近年來緊隨IBM產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的三星，臺積電，英飛凌等業(yè)界巨頭也將之前開發(fā)的重點(diǎn)由高K/先金屬柵(gate?first)轉(zhuǎn)向gate?last工程。

Gate?last工程中，在完成離子高溫退火后，需要把多晶假柵挖掉，而后在填充進(jìn)高K以及金屬柵材料，流程見圖1。如圖1A所示，在硅襯底1上依次沉積形成氧化硅的墊層2以及多晶硅的假柵層3，刻蝕形成柵極堆疊結(jié)構(gòu)，在兩側(cè)沉積氮化硅并刻蝕形成側(cè)墻4，隨后整個器件表面沉積氧化硅的層間介質(zhì)層(IDL)5并采用化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)平坦化。如圖1B所示，CMP之后采用KOH或TAMH濕法刻蝕去除多晶硅的假柵層3，并優(yōu)選采用HF或緩釋刻蝕液(BOE)去除墊層2，留下柵極溝槽。如圖1C所示，在柵極溝槽中依次填充高k柵極絕緣層6、柵極材料層7并CMP平坦化。

由于器件尺寸不斷縮小，尤其在45納米技術(shù)節(jié)點(diǎn)以下，多晶假柵挖掉后形成的柵溝道寬度小于50納米，深度小于100納米，縱深比通常＞＝1.5。這樣縱深較大，尺寸很小的矩形柵溝槽對于后續(xù)高K以及金屬柵材料的填充工藝在填充覆蓋性、致密度、以及晶圓內(nèi)均勻性都提出了極大挑戰(zhàn)。

為此，急需一種能有效地均勻填充柵極溝槽的方法。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的在于提出一種后柵工藝中假柵的制造方法，以便使得假柵去除之后能有效地均勻填充柵極溝槽。

本發(fā)明提供了一種后柵工藝中假柵的制造方法，包括以下步驟：在襯底上依次形成假柵材料層、硬掩模材料層；刻蝕硬掩模材料層，形成上寬下窄的硬掩模圖形；以硬掩模圖形為掩模，干法刻蝕假柵材料層，形成上寬下窄的假柵。

其中，硬掩模材料層包括第一掩模層和位于第一掩模層上的第二掩模層。

其中，先干法刻蝕形成上下等寬的硬掩模圖形，然后濕法腐蝕第一掩模層以形成上寬下窄的硬掩模圖形。其中，形成的上寬下窄的硬掩模圖形中第二掩模層具有比第一掩模層寬的懸出部分。其中，調(diào)整懸出部分寬度以及假柵材料層的厚度來控制假柵的傾角。

其中，濕法腐蝕硬掩模材料層一步形成上寬下窄的硬掩模圖形，濕法腐蝕液對于第一掩模層的腐蝕速率大于對于第二掩模層的腐蝕速率。

其中，第一掩模層和第二掩模層包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅。

其中，濕法腐蝕的腐蝕液包括DHF、BOE、熱磷酸、H₂O₂。

其中，假柵材料層包括多晶硅、非晶硅、微晶硅，襯底包括單晶硅、SOI、單晶鍺、GeOI、SiGe、SiC、InSb、GaAs、GaN。

本發(fā)明還提供了一種后柵工藝，包括步驟：采用上述的后柵工藝中假柵的制造方法，在襯底上形成上寬下窄的假柵；在假柵兩側(cè)形成側(cè)墻；移除假柵，形成上寬下窄的柵溝槽；在柵溝槽中填充柵極絕緣層和柵極材料。

依照本發(fā)明的假柵制造方法，將之前垂直的假柵制作成上寬下窄的正梯形假柵；在假柵被移除后，可形成正梯形溝槽；從而大大有利于后續(xù)高K或是金屬柵材料的填充，擴(kuò)大填充工藝窗口，從而提高了器件的可靠性。

本發(fā)明所述目的，以及在此未列出的其他目的，在本申請獨(dú)立權(quán)利要求的范圍內(nèi)得以滿足。本發(fā)明的實(shí)施例限定在獨(dú)立權(quán)利要求中，具體特征限定在其從屬權(quán)利要求中。

附圖說明

以下參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案，其中：

圖1顯示了現(xiàn)有技術(shù)的后柵工藝示意圖；

圖2至圖7依次顯示了依照本發(fā)明的假柵制造方法各步驟的剖面示意圖。

具體實(shí)施方式

以下參照附圖并結(jié)合示意性的實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明技術(shù)方案的特征及其技術(shù)效果，公開了后柵工藝中假柵制造方法。需要指出的是，類似的附圖標(biāo)記表示類似的結(jié)構(gòu)。