[發明專利]金屬柵極晶體管的形成方法

有效

• 申請號: 201310231964.2
• 申請日: 2013-06-09
• 公開（公告）號: CN104241131B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 劉煥新
• 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: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;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

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，特別是涉及一種金屬柵極晶體管的形成方法。

背景技術

隨著半導體技術的發展，多晶硅晶體管由于漏電流大、功耗大等問題，已經不能滿足小尺寸半導體工藝的要求。因此，提出了金屬柵極晶體管?，F有一種金屬柵極晶體管的形成方法包括：

如圖1所示，提供襯底1，在襯底1正面上形成偽柵極2；如圖2所示，在襯底1正面上形成第一層間介質層3，對第一層間介質層3進行化學機械研磨直至露出偽柵極2；如圖3所示，去除偽柵極2（結合圖2所示）以形成溝槽（未標識）之后，形成金屬柵極疊層4，金屬柵極疊層4覆蓋第一層間介質層3并填充溝槽；如圖4所示，對金屬柵極疊層4進行化學機械研磨直至露出第一層間介質層3，以在溝槽內形成金屬柵極5；如圖5所示，在第一層間介質層3及金屬柵極5上形成第二層間介質層6。

但是，在實際應用中發現，利用現有金屬柵極晶體管形成方法所形成的金屬柵極晶體管性能不佳。因此，亟需提供一種改進的金屬柵極晶體管形成方法來解決以上問題。

發明內容

本發明要問題是：利用現有金屬柵極晶體管形成方法所形成的金屬柵極晶體管性能不佳。

為解決上述問題，本發明提供了一種改進的金屬柵極晶體管的形成方法，包括：

提供襯底；

在所述襯底正面上形成偽柵極；

在所述襯底正面上形成第一層間介質層，對所述第一層間介質層進行平坦化直至露出所述偽柵極；

去除所述偽柵極以形成溝槽；

形成金屬柵極疊層，覆蓋所述第一層間介質層并填充所述溝槽，對所述金屬柵極疊層進行平坦化以在所述溝槽內形成金屬柵極；

形成所述金屬柵極之后，對所述襯底正面進行邊緣清潔處理，以使襯底側壁至預定距離的環形區域上的金屬柵極疊層被去除。

可選的，對所述襯底正面進行邊緣清潔處理包括：

固定所述襯底，使所述襯底背面朝上、正面朝下；

向所述襯底背面噴灑清洗液，噴灑出來的部分清洗液流向襯底正面邊緣。

可選的，所述清洗液為氫氟酸溶液。

可選的，所述氫氟酸溶液的質量百分比濃度為1%至49%。

可選的，所述進行邊緣清潔處理的工藝參數包括：清洗時間為2至4min，清洗液的流速為1至2L/min，清洗溫度為室溫。

可選的，向所述襯底背面噴灑清洗液的同時，向所述襯底正面吹惰性氣體。

可選的，所述惰性氣體為氮氣。

可選的，所述惰性氣體的流速為100至200L/min。

可選的，所述預定距離大于等于3mm。

可選的，所述金屬柵極疊層包括功函數層和位于功函數層上方的金屬柵極層。

可選的，所述金屬柵極層的材料為Al或W。

與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點：

由于增加了對襯底正面進行邊緣清潔處理的步驟，使得襯底側壁至預定距離的環形區域上的金屬柵極疊層有被去除，之后在第一層間介質層上形成第二層間介質層時，第二層間介質層能夠牢靠地附著在襯底上，消除了第二層間介質層的邊緣部分和金屬柵極疊層剝離的問題，防止了第二層間介質層和金屬柵極疊層會脫落，進而能夠提高金屬柵極晶體管的性能。

附圖說明

圖1至圖6是現有金屬柵極晶體管形成方法中金屬柵極晶體管在制作過程中的剖面結構示意圖；

圖7至圖14是本發明的實施例中金屬柵極晶體管在制作過程中的剖面結構示意圖。

具體實施方式

技術術語解釋：襯底正面邊緣為距離襯底側壁X mm的環形區域，其中，X大于零。

發明人經過努力鉆研，發現造成現有技術中金屬柵極晶體管性能不佳的原因為：

結合圖1和圖2所示，在襯底1正面上形成第一層間介質層3之前，由于前序多道半導體工藝步驟的影響，襯底1的正面邊緣會被刻蝕以致凹陷下去，因此，如圖2所示，形成第一層間介質層3之后，第一層間介質層3的邊緣也會凹陷下去，且第一層間介質層3的邊緣低于偽柵極2的上表面；如圖3所示，形成金屬柵極疊層4之后，金屬柵極疊層4的邊緣會凹陷下去，且部分金屬柵極疊層4低于偽柵極2的上表面；如圖4所示，對金屬柵極疊層4進行化學機械研磨之后，大部分金屬柵極疊層4會被研磨掉，但是，低于偽柵極2上表面的金屬柵極疊層4部分不會被研磨掉，因而會繼續殘留在第一層間介質層3上方；如圖5所示，在第一層間介質層3及金屬柵極5上形成第二層間介質層6之后，第二層間介質層6的邊緣部分與第一層間介質層3的邊緣部分之間會夾雜有金屬柵極疊層4。