[發明專利]金屬柵的制造方法

在審

• 申請號: 202011119078.7
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112259504A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 王喆;張志誠;潘宗延
• 申請（專利權）人: 上海華力集成電路制造有限公司
• 主分類號: H01L21/8238
• 分類號: H01L21/8238
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 郭四華

1.一種金屬柵的制造方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、完成冗余柵極結構去除之前的工藝，包括：在半導體襯底表面形成冗余柵結構，MOS晶體管的源漏區，側墻，接觸孔刻蝕停止層和層間膜，所述冗余柵結構由柵介質層和冗余多晶硅柵疊加而成，所述冗余多晶硅柵頂部表面露出且和所述側墻、所述接觸孔刻蝕停止層和所述層間膜的頂部表面相平；

步驟二、將所述冗余多晶硅柵去除形成柵極溝槽，所述柵極溝槽由所述側墻的內側面和所述柵介質層的表面圍繞而成；

步驟三、對所述側墻進行刻蝕使所述柵極溝槽為頂部寬底部窄的梯形結構；

步驟四、在所述柵極溝槽中形成金屬柵。

2.如權利要求1所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：所述半導體襯底為硅襯底。

3.如權利要求2所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：所述側墻的材料包括氧化硅或氮化硅。

4.如權利要求2所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：所述接觸孔刻蝕停止層的材料為氮化硅。

5.如權利要求2所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：所述層間膜的材料為氧化硅。

6.如權利要求1所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：MOS晶體管包括NMOS和PMOS。

7.如權利要求6所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：所述PMOS的源漏區中還形成有嵌入式鍺硅外延層。

8.如權利要求2所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：所述柵介質層包括高介電常數層。

9.如權利要求8所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：所述柵介質層還包括界面層，所述界面層位于所述高介電常數層和半導體襯底之間。

10.如權利要求9所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：所述界面層的材料包括氧化硅。

11.如權利要求8所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：所述高介電常數層的材料包括氧化鉿。

12.如權利要求6所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：步驟四中，所述PMOS的金屬柵包括第一功函數層、第二功函數層和鋁層的疊加結構；

所述NMOS的金屬柵包括第二功函數層和鋁層的疊加結構；

所述第一功函數層為PMOS的功函數層；

所述第二功函數層為NMOS的功函數層。

13.如權利要求12所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：步驟四包括如下分步驟：

形成第一功函數層；

去除所述NMOS的形成區域的所述第一功函數層；

形成第二功函數層；

填充所述鋁層。

14.如權利要求13所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：在形成所述第一功函數層之前還包括形成底部阻擋層的步驟；所述底部阻擋層在去除所述所述NMOS的形成區域的所述第一功函數層作為刻蝕阻擋層。

15.如權利要求14所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：在形成所述第二功函層之后，還包括形成頂部阻障層的步驟，所述頂部阻障層防止所述鋁層往下穿透。

16.如權利要求15所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：在所述頂部阻障層形成后還包括形成粘附層的步驟。

17.如權利要求16所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：所述第一功函數層的材料包括TiN；所述第二功函數層的材料包括TiAl，所述底部阻擋層的材料包括TaN，所述頂部阻障層的材料包括TiN，所述粘附層的材料包括TiN。