[發(fā)明專利]金屬柵極的形成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410042195.6
• 申請(qǐng)日: 2014-01-28
• 公開（公告）號(hào): CN104810267B
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣莉;黎銘琦;朱普磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司;中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/28
• 分類號(hào): H01L21/28
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

本發(fā)明提供一種金屬柵極的形成方法，包括：提供襯底；形成偽柵結(jié)構(gòu)、層間介質(zhì)層；去除偽柵結(jié)構(gòu)，以形成開口；在開口以及層間介質(zhì)層上形成金屬層；采用氧化氣體對(duì)金屬層表面進(jìn)行處理，使位于層間介質(zhì)層上方的部分金屬層轉(zhuǎn)化為金屬氧化層；去除金屬氧化層以及位于層間介質(zhì)層上的金屬層，保留位于開口中的金屬層以形成金屬柵極。本發(fā)明的有益效果在于，通過氧化氣體對(duì)金屬層表面進(jìn)行處理，使位于層間介質(zhì)層上方的部分金屬層轉(zhuǎn)化為性質(zhì)穩(wěn)定的金屬氧化層，以阻擋在研磨過程中可能發(fā)生的無法控制的腐蝕。此外，氧化氣體不含有氫氧根，可以使金屬層直接轉(zhuǎn)化為金屬氧化層而不會(huì)形成其它中間產(chǎn)物，從而盡量避免金屬層被氧化的深度過大。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，具體涉及一種金屬柵極的形成方法。

背景技術(shù)

為了跟上超大規(guī)模集成電路(Ultra Large Scale Integration,ULSI)的飛速的發(fā)展，半導(dǎo)體器件的制作工藝變得越來越復(fù)雜和精細(xì)。

為了進(jìn)一步減小半導(dǎo)體器件的特征尺寸，同時(shí)提升半導(dǎo)體器件的性能，當(dāng)前的集成電路制造逐漸由先形成柵極，然后進(jìn)行離子注入以形成源區(qū)和漏區(qū)的前柵工藝，轉(zhuǎn)變?yōu)楹髺殴に嚕╣ate last）。后柵工藝先形成偽柵(dummy gate)，然后形成源區(qū)和漏區(qū)，再覆蓋層間介質(zhì)層，并去除偽柵以在層間介質(zhì)層中形成柵溝槽，再用金屬填充柵溝槽以形成金屬層。在形成金屬層之后，需要通過平坦化工藝去除多余的金屬，僅保留位于層間介質(zhì)層開口中的金屬以作為半導(dǎo)體器件的柵極。

目前被廣泛使用的平坦化工藝為化學(xué)機(jī)械研磨(Chemical MechanicalPolishing,CMP)工藝，這種工藝是達(dá)成全局平坦化的最佳方法，尤其在半導(dǎo)體工藝進(jìn)入亞微米領(lǐng)域后，化學(xué)機(jī)械研磨已成為一種不可或缺的技術(shù)。

但是，現(xiàn)有的化學(xué)機(jī)械研磨對(duì)于金屬的平坦化效果不夠理想，因?yàn)樵诨瘜W(xué)機(jī)械研磨的過程中，經(jīng)常會(huì)對(duì)金屬造成腐蝕作用，金屬的腐蝕影響研磨后形成的柵極的良率，甚至影響形成的半導(dǎo)體器件的性能。

為此，如何減小化學(xué)機(jī)械研磨對(duì)于金屬的腐蝕作用，提升研磨良率，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是提供一種金屬柵極的形成方法，以減小化學(xué)機(jī)械研磨對(duì)金屬柵極的腐蝕作用。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種金屬柵極的形成方法，包括：

提供襯底；

在所述襯底上形成偽柵結(jié)構(gòu)；

在所述襯底以及偽柵結(jié)構(gòu)上形成層間介質(zhì)層；

去除所述偽柵結(jié)構(gòu)，以在所述層間介質(zhì)層中形成暴露出部分襯底的開口；

在所述層間介質(zhì)層的開口中，以及層間介質(zhì)層上形成金屬層；

采用氧化氣體對(duì)所述金屬層表面進(jìn)行處理，使位于所述層間介質(zhì)層上方的部分金屬層轉(zhuǎn)化為金屬氧化層；

去除所述金屬氧化層以及位于所述層間介質(zhì)層上的金屬層，保留位于所述開口中的金屬層以形成金屬柵極。

可選的，在層間介質(zhì)層中形成開口的步驟之后，在形成金屬層的步驟之前，還包括以下步驟：

在所述層間介質(zhì)層的開口中形成介質(zhì)層。

可選的，所述介質(zhì)層包括高K介質(zhì)層。

可選的，采用氧化氣體對(duì)金屬層表面進(jìn)行處理的步驟包括，采用所述氧化氣體處理所述金屬層表面的晶界的區(qū)域。

可選的，形成金屬層的步驟包括，形成鋁金屬層。

可選的，采用氧化氣體對(duì)金屬層表面進(jìn)行處理的步驟包括：所述氧化氣體包括臭氧。