[發明專利]金屬柵極形成方法

無效

• 申請號: 201210293124.4
• 申請日: 2012-08-16
• 公開（公告）號: CN102779746A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 鄭春生
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/8238
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 陸花

技術領域

本發明涉及集成電路制造領域，特別涉及一種金屬柵極形成方法。

背景技術

隨著CMOS半導體器件工藝的發展以及按比例尺寸縮小，應力工程在半導體工藝和器件性能方面起到越來越大的作用；CMOS器件中引入應力，主要是為了提高器件載流子遷移率，在CMOS器件溝道方向（longitudinal）上張應力對NMOS電子遷移率有益，而壓應力對PMOS空穴遷移率有益，在溝道寬度方向（transverse）上的張應力對NMOS和PMOS器件的載流子遷移率均有益，而在垂直溝道平面方向（out-of-plane）的壓應力對NMOS器件電子遷移率有益，張應力則對PMOS器件空穴遷移率有益。

應力記憶效應（SMT，Stress?memorization?technique）是一種CMOS工藝中引入應力的方法，其工藝流程為：在器件源/漏注入之后，沉積一層氮化硅薄膜保護層（cap?layer），緊接著進行源/漏退火，在源/漏退火過程中，會產生氮化硅薄膜保護層、多晶硅柵以及側墻之間的熱應力和內應力效應，這些應力會被記憶在多晶硅柵之中，在多晶硅中沿垂直溝道平面方向（out-of-plane）會產生張應力，而溝道方向（longitudinal）會產生壓應力；在接下來的工藝中，氮化硅薄膜保護層被刻蝕掉，但記憶在多晶硅柵中的應力，仍然會傳導到CMOS半導體器件的溝道之中，傳導到溝道中的應力為垂直溝道平面方向（out-of-plane）的壓應力以及溝道方向（longitudinal）上的張應力，由上述應力對CMOS器件載流子遷移率的影響可以得出，這樣的應力效果對提高NMOS器件電子遷移率有益，可提高NMOS器件性能。

隨著工藝節點縮至45納米及其以下，為滿足器件尺寸縮小而引發的新要求，金屬柵極被廣泛應用。如何將應力技術應用到金屬柵極制造過程中成為本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明提供一種使用應力記憶技術的金屬柵極制造方法。

為解決上述技術問題，本發明提供一種金屬柵極形成方法，包括：

提供一襯底，所述襯底上形成有無定形碳柵極以及圍繞所述無定形碳柵極的側墻，所述襯底中形成有源極和漏極；

在所述源極和漏極上形成金屬硅化物層；

在所述襯底上形成CESL應力層并執行退火工藝；

在所述CESL應力層上形成層間介質層；

平坦化所述層間介質層直至暴露所述無定形碳柵極頂面的CESL應力層；

去除所述無定形碳柵極頂面的CESL應力層；

去除所述無定形碳柵極，在所述層間介質層內形成溝槽；以及

形成填充所述溝槽且覆蓋所述層間介質層的金屬層。

進一步的，所述CESL應力層為應力氮化硅層。

進一步的，采用濕法刻蝕工藝去除所述CESL應力層。

進一步的，所述濕法刻蝕工藝采用的刻蝕液體為磷酸溶液。

進一步的，所述退火工藝是快速熱退火或者激光脈沖退火工藝。

進一步的，采用氧氣灰化工藝去除所述無定形碳柵極。

進一步的，所述氧氣灰化工藝采用遠程或原位的方式產生氧離子體。

與現有技術相比，本發明提供的金屬柵極形成方法在形成金屬硅化物層之后形成CESL應力層和層間介質層，并平坦化所述層間介質層直至暴露無定形碳柵極頂面的CESL應力層，隨后去除所述無定形碳柵極頂面的CESL應力層，如此，將應力記憶技術應用到金屬柵極的制造過程中，記憶在柵極結構中的應力仍然會傳導到溝道之中，有利于提高載流子遷移率。

附圖說明

圖1為本發明一實施例的金屬柵極形成方法的流程示意圖；

圖2至圖8為本發明一實施例的金屬柵極形成方法過程中的器件剖面結構示意圖。

具體實施方式

盡管下面將參照附圖對本發明進行更詳細的描述，其中表示了本發明的優選實施例，應當理解本領域技術人員可以修改在此描述的本發明而仍然實現本發明的有利效果。因此，下列的描述應當被理解為對于本領域技術人員的廣泛教導，而并不作為對本發明的限制。

為了清楚，不描述實際實施例的全部特征。在下列描述中，不詳細描述公知的功能和結構，因為它們會使本發明由于不必要的細節而混亂。應當認為在任何實際實施例的開發中，必須做出大量實施細節以實現開發者的特定目標，例如按照有關系統或有關商業的限制，由一個實施例改變為另一個實施例。另外，應當認為這種開發工作可能是復雜和耗費時間的，但是對于本領域技術人員來說僅僅是常規工作。