[發明專利]金屬柵極的形成方法

在審

• 申請號: 201210238599.3
• 申請日: 2012-07-10
• 公開（公告）號: CN103545180A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 洪中山
• 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，在所述半導體襯底上形成偽柵；

在所述半導體襯底表面形成介質層，介質層的表面與偽柵的表面齊平；

去除所述偽柵，形成凹槽；

在凹槽的底部和側壁形成功能層；

在凹槽內的功能層表面形成硅材料層，硅材料層的表面與介質層的表面平齊；

在所述介質層和硅材料層表面形成鋁金屬層；

在含氟氛圍中對所述半導體襯底進行退火，鋁金屬層中的鋁與硅材料層中的硅發生交換，形成金屬柵極，同時交換的硅與氟元素發生反應形成氟硅化合物。

2.如權利要求1所述的金屬柵極的形成方法，其特征在于，所述硅材料層的材料為多晶硅或無定形硅。

3.如權利要求1所述的金屬柵極的形成方法，其特征在于，所述退火的溫度為350～600攝氏度，退火時間為30～450分鐘。

4.如權利要求3所述的金屬柵極的形成方法，其特征在于，所述含氟氛圍為退火時通入含氟氣體，所述含氟氣體為HF、SF₆、NF₃、CF₄、C₂F₆、C₃F₈中的一種或幾種。

5.如權利要求3所述的金屬柵極的形成方法，其特征在于，所述含氟氛圍為退火時通入含氟等離子體，產生所述含氟等離子體采用的氣體為HF、SF₆、NF₃、CF₄、C₂F₆、C₃F₈中的一種或幾種。

6.如權利要求4或5所述的金屬柵極的形成方法，其特征在于，所述退火時采用的氣體還包括Ar、He和N₂。

7.如權利要求1所述的金屬柵極的形成方法，其特征在于，所述偽柵和半導體襯底之間還形成有柵介質層，所述柵介質層為界面層和高K介質層的堆疊結構，界面層位于半導體襯底表面，高K介質層位于界面層表面。

8.如權利要求7所述的金屬柵極的形成方法，其特征在于，所述高K介質層材料為氧化鉿、氧化硅鉿、氮氧化硅鉿、氧化鉿鉭、氧化鉿鈦、氧化鉿鋯中的一種或幾種，所述界面層的材料為氧化硅。

9.如權利要求1所述的金屬柵極的形成方法，其特征在于，所述鋁金屬層的厚度為500～5000埃。

10.如權利要求1所述的金屬柵極的形成方法，其特征在于，所述功能層的材料Ti、Ta、TiN、TaN、TiAl、TaC、TaSiN、TiAlN中的一種或幾種。

11.一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區域和第二區域，所述半導體襯底的第一區域上形成有第一偽柵，所述半導體襯底的第二區域上形成有第二偽柵；

在所述半導體襯底表面形成介質層，介質層的表面與第一偽柵和第二偽柵的表面齊平；

去除所述第一偽柵，形成第一凹槽；

在第一凹槽的底部和側壁形成第一功能層；

在第一功能層表面形成第一硅材料層，第一硅材料層的表面與介質層的表面平齊；

去除所述第二偽柵，形成第二凹槽；

在第二凹槽的底部和側壁形成第二功能層；

在第二功能層表面形成第二硅材料層，第二硅材料層的表面與介質層的表面平齊；

在介質層、第一硅材料層、第二硅材料層表面形成鋁金屬層；

在含氟氛圍中對所述半導體襯底進行退火，鋁金屬層中的鋁與第一硅材料層和第二硅材料中的硅發生交換，形成第一金屬柵極和第二金屬柵極，同時交換的硅與氟元素反應形成氟硅化合物。

12.如權利要求11所述的金屬柵極的形成方法，其特征在于，所述第一硅材料層和第二硅材料層的材料為多晶硅或無定形硅。

13.如權利要求如權利要求11所述的金屬柵極的形成方法，其特征在于，所述退火的溫度為350～600攝氏度，退火時間為30～450分鐘。