[發明專利]CMOS晶體管的形成方法

在審

• 申請號: 201310612561.2
• 申請日: 2013-11-26
• 公開（公告）號: CN104681489A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 三重野文健
• 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: H01L21/8238
• 分類號: H01L21/8238;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CMOS晶體管的形成方法，其特征在于，包括：

提供半導體襯底，所述半導體襯底包括NMOS區域和PMOS區域，所述半導體襯底表面具有介質層，所述NMOS區域表面的介質層內具有第一凹槽，所述PMOS區域表面的介質層內具有第二凹槽；

在所述第一凹槽和第二凹槽的內壁表面以及介質層表面依次形成柵介質材料層、位于柵介質材料層表面的第一金屬層、位于所述第一金屬層表面的第二金屬層、位于所述第二金屬層表面的第三金屬層；

形成填充所述第一凹槽和第二凹槽的覆蓋材料層，所述覆蓋材料層的材料為絕緣介質材料；

去除NMOS區域上的覆蓋材料層；

去除第二凹槽內部分厚度的覆蓋材料層，形成覆蓋層，使所述第二凹槽內的覆蓋層的表面低于介質層的表面；

以所述覆蓋層為掩膜，去除第一凹槽內、介質層上方以及所述覆蓋層上方的第二凹槽內的第三金屬層、第二金屬層；

去除所述覆蓋層，然后在所述第一凹槽內形成第一柵極，在第二凹槽內形成第二柵極。

2.根據權利要求1所述的CMOS晶體管的形成方法，其特征在于，采用濺射工藝形成所述覆蓋材料層。

3.根據權利要求2所述的CMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述濺射工藝采用單晶硅作為靶材，氧氣作為反應氣體，氬氣為濺射氣體，沉積溫度為10℃～50℃，氧氣的流速為1sccm～2000sccm，氬氣的流速為1sccm～2000sccm。

4.根據權利要求1所述的CMOS晶體管的形成方法，其特征在于，采用物理氣相沉積工藝、化學氣相沉積工藝或原子層沉積工藝形成所述覆蓋材料層。

5.根據權利要求1所述的CMOS晶體管的形成方法，其特征在于，采用原子層沉積工藝或化學氣相沉積工藝形成所述柵介質材料層、第一金屬層、第二金屬層和第三金屬層。

6.根據權利要求1所述的CMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述第一金屬層的材料為TiN。

7.根據權利要求6所述的CMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述第二金屬層的材料為TaN。

8.根據權利要求7所述的CMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述第三金屬層的材料為TiN。

9.根據權利要求1所述的CMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述第二金屬層的材料與第一金屬層的材料不相同。

10.根據權利要求1所述的CMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述第三金屬層的材料與第一金屬層的材料相同。

11.根據權利要求1所述的CMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述覆蓋材料層還覆蓋所述介質層上的第三金屬層表面。

12.根據權利要求1所述的CMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述覆蓋材料層的材料為SiO₂、SiN、SiON或SiCN。

13.根據權利要求1所述的CMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述掩膜層的材料為光刻膠或底部抗發射材料。

14.根據權利要求1所述的CMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述覆蓋層的表面距離半導體襯底表面的距離為第二凹槽深度的1/2～3/4。

15.根據權利要求1所述的CMOS晶體管的形成方法，其特征在于，采用濕法刻蝕工藝刻蝕所述第三金屬層和第二金屬層。

16.根據權利要求8所述的CMOS晶體管的形成方法，其特征在于，刻蝕所述第三金屬層采用的刻蝕溶液為NH₄OH、H₂O₂與H₂O的混合溶液。

17.根據權利要求8所述的CMOS晶體管的形成方法，其特征在于，刻蝕所述第二金屬層采用的刻蝕溶液為HCl、H₂O₂與H₂O的混合溶液。

18.根據權利要求7所述的CMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述第一柵極和第二柵極為單層金屬結構或者多層金屬堆疊結構。