[發明專利]雙金屬柵極結構的形成方法及CMOS晶體管

有效

• 申請號: 201310009244.1
• 申請日: 2013-01-10
• 公開（公告）號: CN103928306A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 陳勇
• 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;H01L27/092;H01L29/423
• 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

1.一種雙金屬柵極結構的形成方法，其特征在于，包括：

提供具有第一區域和第二區域的半導體襯底，在所述半導體襯底上由下至上依次覆蓋高K介電質層和蝕刻阻擋層；

在所述蝕刻阻擋層表面形成蝕刻阻擋層的氧化物層；

在所述蝕刻阻擋層的氧化物層上沉積第一金屬層；

去除位于所述第二區域的所述第一金屬層；

在剩余的所述第一金屬層以及第二區域上沉積第二金屬層。

2.根據權利要求1所述的雙金屬柵極結構的形成方法，其特征在于，所述第一區域為PMOS區域，所述第二區域為NMOS區域。

3.根據權利要求1所述的雙金屬柵極結構的形成方法，其特征在于，所述蝕刻阻擋層為TaN層或TaSiN層。

4.根據權利要求1所述的雙金屬柵極結構的形成方法，其特征在于，所述蝕刻阻擋層的厚度為10~50埃。

5.根據權利要求2所述的雙金屬柵極結構的形成方法，其特征在于，所述第一金屬層為PMOS功函數金屬層。

6.根據權利要求5所述的雙金屬柵極結構的形成方法，其特征在于，所述PMOS功函數金屬層為TiN層、TiAlN層或TiSiN層。

7.根據權利要求1所述的雙金屬柵極結構的形成方法，其特征在于，所述第一金屬層的厚度為10~100埃。

8.根據權利要求1所述的雙金屬柵極結構的形成方法，其特征在于，形成所述蝕刻阻擋層的氧化物層包括，采用臭氧溶液或是雙氧水溶液清洗所述蝕刻阻擋層表面，以氧化所述蝕刻阻擋層表面形成所述蝕刻阻擋層的氧化物層。

9.根據權利要求8所述的雙金屬柵極結構的形成方法，其特征在于，所述臭氧溶液或雙氧水溶液的濃度為20~100ppm。

10.根據權利要求9所述的雙金屬柵極結構的形成方法，其特征在于，采用所述臭氧溶液或是雙氧水溶液持續清洗所述蝕刻阻擋層10~100s。

11.根據權利要求10所述的雙金屬柵極結構的形成方法，其特征在于，采用所述臭氧溶液或是雙氧水溶液在20℃~100℃溫度下清洗所述蝕刻阻擋層。

12.根據權利要求11所述的雙金屬柵極結構的形成方法，其特征在于，所述蝕刻阻擋層的氧化物層的厚度為1~6埃。

13.根據權利要求1所述的雙金屬柵極結構的形成方法，其特征在于，采用濕法化學蝕刻法去除位于所述第二區域的所述第一金屬層。

14.根據權利要求13所述的雙金屬柵極結構的形成方法，其特征在于，采用NH₃.H₂O和H₂O₂的混合溶液實施所述濕法化學蝕刻。

15.根據權利要求14所述的雙金屬柵極結構的形成方法，其特征在于，所述混合溶液中，V(NH₃.H₂O):V(H₂O₂):V(H₂O)為1:2:50至1:1:5。

16.根據權利要求15所述的雙金屬柵極結構的形成方法，其特征在于，所述濕法化學蝕刻在25℃~100℃下進行。

17.一種CMOS晶體管，其特征在于，包括建立于同一襯底上的PMOS晶體管和NMOS晶體管；

所述PMOS晶體管由下至上依次包括高K介電質層、蝕刻阻擋層、位于所述蝕刻阻擋層表面的蝕刻阻擋層的氧化物層、PMOS功函數金屬層；

所述NMOS晶體管由下至上依次包括高K介電質層、蝕刻阻擋層、位于所述蝕刻阻擋層表面的蝕刻阻擋層的氧化物層、NMOS功函數金屬層。

18.根據權利要求17所述的CMOS晶體管，其特征在于，所述蝕刻阻擋層為TaN層或TaSiN層。

19.根據權利要求17所述的CMOS晶體管，其特征在于，所述PMOS功函數金屬層為TiN層、TiAlN層或TiSiN層。

20.根據權利要求17所述的CMOS晶體管，其特征在于，所述PMOS功函數金屬層的厚度為10~100埃；所述蝕刻阻擋層的氧化物層的厚度為1~6埃。