[發明專利]金屬柵極的形成方法

有效

• 申請號: 201110358290.3
• 申請日: 2011-11-11
• 公開（公告）號: CN103107075A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 何其旸
• 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;H01L21/8238;H01L21/336;H01L21/3213
• 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，所述半導體襯底包括第一晶體管區和第二晶體管區；

在所述半導體襯底上形成多晶硅薄膜，對位于所述第一晶體管區內的多晶硅薄膜進行離子注入；

去除部分多晶硅薄膜，形成替代柵結構，所述替代柵結構同時位于所述第一晶體管區和第二晶體管區內；

利用四甲基氫氧化銨溶液除去未被離子注入的第二晶體管區的替代柵結構，形成第二溝槽，并在所述第二溝槽內形成第二金屬柵極；

除去被離子注入的第一晶體管區的替代柵結構，形成第一溝槽，并在所述第一溝槽內形成第一金屬柵極。

2.如權利要求1所述的金屬柵極的形成方法，其特征在于，所述離子注入的深度等于或大于所述多晶硅薄膜的厚度。

3.如權利要求1所述的金屬柵極的形成方法，其特征在于，所述離子注入垂直地注入到第一晶體管區的多晶硅薄膜中，使得所述多晶硅薄膜中離子注入的區域和未被離子注入的區域的邊界與半導體襯底表面垂直。

4.如權利要求1所述的金屬柵極的形成方法，其特征在于，所述離子注入的雜質離子為硼、銦、氮、磷、砷、銻、碳、氟、氯、氦、氬其中一種或幾種。

5.如權利要求1所述的金屬柵極的形成方法，其特征在于，在所述半導體襯底表面形成柵介質薄膜，在所述柵介質薄膜表面形成多晶硅薄膜。

6.如權利要求5所述的金屬柵極的形成方法，其特征在于，所述柵介質薄膜為氧化硅層或高K介質層。

7.如權利要求5所述的金屬柵極的形成方法，其特征在于，還包括，在所述柵介質薄膜和多晶硅薄膜之間形成有阻擋層。

8.如權利要求7所述的金屬柵極的形成方法，其特征在于，所述阻擋層的材料為TiN、TaN其中的一種或兩者的疊層結構。

9.如權利要求7所述的金屬柵極的形成方法，其特征在于，在分別除去所述第一晶體管區和第二晶體管區的替代柵結構后，所述阻擋層仍覆蓋在所述對應的柵介質層的表面。

10.如權利要求1所述的金屬柵極的形成方法，其特征在于，所述除去第一晶體管區的替代柵結構的方法包括濕法刻蝕或干法刻蝕。

11.如權利要求10所述的金屬柵極的形成方法，其特征在于，所述除去第一晶體管區的替代柵結構的濕法刻蝕溶液為KOH溶液。

12.如權利要求10所述的金屬柵極的形成方法，其特征在于，所述除去第一晶體管區的替代柵結構的干法刻蝕為物理和化學機理共同作用的干法刻蝕工藝。

13.如權利要求1所述的金屬柵極的形成方法，其特征在于，所述第一金屬柵極和第二金屬柵極為單一覆層時，所述第一金屬柵極和第二金屬柵極的材料為Al、Cu、Ag、Au、Pt、Ni其中一種或幾種。

14.如權利要求1或7所述的金屬柵極的形成方法，其特征在于，當所述第一金屬柵極和第二金屬柵極為多層堆疊結構時，所述第一金屬柵極和第二金屬柵極包括功能層和位于功能層表面的金屬柵電極層。

15.如權利要求14所述的金屬柵極的形成方法，其特征在于，所述功能層為阻擋層。

16.如權利要求14所述的金屬柵極的形成方法，其特征在于，所述功能層包括：位于柵介質層表面的所述阻擋層、位于所述阻擋層表面的補充功能層。

17.如權利要求14所述的金屬柵極的形成方法，其特征在于，所述功能層的材料為Ti、Ta、TiN、TaN、TiAl、TaC、TaSiN其中一種或幾種。

18.如權利要求14所述的金屬柵極的形成方法，其特征在于，所述金屬柵電極層的材料為Al、Cu、Ag、Au、Pt、Ni其中一種或幾種。

19.如權利要求1所述的金屬柵極的形成方法，其特征在于，所述第一晶體管區為PMOS晶體管區，所述第二晶體管區為NMOS晶體管區。

20.如權利要求1所述的金屬柵極的形成方法，其特征在于，所述第一晶體管區為NMOS晶體管區，所述第二晶體管區為PMOS晶體管區。