[發(fā)明專(zhuān)利]一種半導(dǎo)體器件的制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310068069.3
• 申請(qǐng)日: 2013-03-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104037073A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張海洋;張城龍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/28
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/28
• 代理公司: 北京市磐華律師事務(wù)所 11336
• 代理人: 董巍;高偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造工藝，具體而言涉及一種實(shí)施后柵極(gate-last)工藝時(shí)去除偽柵極結(jié)構(gòu)中的犧牲柵電極層的方法。

背景技術(shù)

在下一代集成電路的制造工藝中，對(duì)于互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）的柵極的制作，通常采用高k-金屬柵工藝。對(duì)于具有較高工藝節(jié)點(diǎn)的晶體管結(jié)構(gòu)而言，所述高k-金屬柵工藝通常為后柵極工藝，其典型的實(shí)施過(guò)程包括：首先，在半導(dǎo)體襯底上形成偽柵極結(jié)構(gòu)，所述偽柵極結(jié)構(gòu)由自下而上的界面層、高k介電層、覆蓋層（capping?layer）和犧牲柵電極層構(gòu)成；然后，在所述偽柵極結(jié)構(gòu)的兩側(cè)形成柵極間隙壁結(jié)構(gòu)，之后去除所述偽柵極結(jié)構(gòu)中的犧牲柵電極層，在所述柵極間隙壁結(jié)構(gòu)之間留下一溝槽；接著，在所述溝槽內(nèi)依次沉積功函數(shù)金屬層（workfunction?metal?layer）、阻擋層（barrier?layer）和浸潤(rùn)層（wetting?layer）；最后進(jìn)行金屬柵極材料（通常為鋁）的填充。

在上述工藝過(guò)程中，通常采用干法蝕刻工藝去除所述偽柵極結(jié)構(gòu)中的犧牲柵電極層，由此會(huì)對(duì)所述犧牲柵電極層下方的覆蓋層造成一定程度的損傷。隨后，在所述受到損傷的覆蓋層上形成的金屬柵極材料（通常為鋁）時(shí)，所述金屬柵極材料向所述高k介電層的擴(kuò)散趨勢(shì)顯著增強(qiáng)，由此造成半導(dǎo)體器件性能的下降。

因此，需要提出一種方法，以解決上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括：提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成有偽柵極結(jié)構(gòu)，所述偽柵極結(jié)構(gòu)包括自下而上依次層疊的高k介電層、覆蓋層、保護(hù)層和犧牲柵電極層；在所述半導(dǎo)體襯底上依次形成接觸孔蝕刻停止層和層間介電層，并執(zhí)行化學(xué)機(jī)械研磨以露出所述偽柵極結(jié)構(gòu)的頂部；去除所述偽柵極結(jié)構(gòu)中的犧牲柵電極層；去除所述偽柵極結(jié)構(gòu)中的保護(hù)層；在所述偽柵極結(jié)構(gòu)中的覆蓋層上形成金屬柵極結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步，所述半導(dǎo)體襯底包括NMOS區(qū)和PMOS區(qū)，所述NMOS區(qū)和所述PMOS區(qū)上均形成有所述偽柵極結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步，所述偽柵極結(jié)構(gòu)中的高k介電層的下方形成有界面層。

進(jìn)一步，所述保護(hù)層的材料包括氧化硅或氮氧化鈦。

進(jìn)一步，所述犧牲柵電極層的材料包括多晶硅、氮化硅或無(wú)定形碳。

進(jìn)一步，所述覆蓋層的材料包括氮化鈦或氮化鉭。

進(jìn)一步，采用干法蝕刻工藝去除所述犧牲柵電極層。

進(jìn)一步，所述干法蝕刻所使用的蝕刻氣體包括NF₃、HBr或者CF₄。

進(jìn)一步，在實(shí)施所述干法蝕刻之前，還包括在所述半導(dǎo)體襯底上依次形成圖形化的硬掩膜層和光致抗蝕劑層的步驟。

進(jìn)一步，在實(shí)施所述干法蝕刻之前，還包括在所述半導(dǎo)體襯底上形成圖形化的光致抗蝕劑層的步驟。

進(jìn)一步，所述硬掩膜層的材料為氮化鈦。

進(jìn)一步，采用濕法清洗工藝去除所述保護(hù)層。

進(jìn)一步，實(shí)施所述濕法清洗的工藝條件為：清洗液的PH值范圍：6<PH<8，所述清洗液包含濃度小于10%的氟化物和濃度小于10%的雙氧水。

進(jìn)一步，所述犧牲柵電極層的去除為先去除位于所述NMOS區(qū)上的偽柵極結(jié)構(gòu)中的犧牲柵電極層再去除位于所述PMOS區(qū)上的偽柵極結(jié)構(gòu)中的犧牲柵電極層。

進(jìn)一步，所述犧牲柵電極層的去除為同時(shí)去除位于所述半導(dǎo)體襯底上的全部偽柵極結(jié)構(gòu)中的犧牲柵電極層。

進(jìn)一步，所述偽柵極結(jié)構(gòu)的兩側(cè)形成有側(cè)壁結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步，所述側(cè)壁結(jié)構(gòu)至少包括氧化物層和/或氮化物層。

根據(jù)本發(fā)明，由于所述保護(hù)層的存在，去除所述偽柵極結(jié)構(gòu)中的犧牲柵電極層時(shí)可以避免損傷到所述偽柵極結(jié)構(gòu)中的覆蓋層。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例及其描述，用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。

附圖中：

圖1A-圖1F為根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的方法依次實(shí)施的步驟所分別獲得的器件的示意性剖面圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的方法實(shí)施后柵極工藝時(shí)去除偽柵極結(jié)構(gòu)中的犧牲柵電極層的流程圖。

具體實(shí)施方式

在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見(jiàn)的是，本發(fā)明可以無(wú)需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。