[發明專利]金屬柵的制造方法

在審

• 申請號: 202110684650.2
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113506742A
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 姚周;劉厥揚;胡展源
• 申請（專利權）人: 上海華力集成電路制造有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/78
• 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、提供半導體襯底，在所述半導體襯底上形成有多個非晶硅偽柵，在所述非晶硅偽柵和所述半導體襯底之間形成有第一柵介質層；

所述非晶硅偽柵之間具有間隔區，所述間隔區中填充有第零層層間膜，所述非晶硅偽柵的頂部表面和所述第零層層間膜的頂部表面相平；

步驟二、去除所述非晶硅偽柵，包括如下分步驟：

步驟21、進行第一次干法刻蝕去除部分厚度的所述非晶硅偽柵；

步驟22、對所述第零層層間膜的表面進行解耦等離子體氮化處理并形成經過所述解耦等離子體氮化處理的第零層層間膜表層；

步驟23、進行第二次濕法刻蝕將剩余的所述非晶硅偽柵都去除；

步驟三、進行第三次刻蝕以去除所述第一柵介質層，所述第零層層間膜表層減少所述第三次刻蝕對所述第零層層間膜的刻蝕速率并從而減少所述第零層層間膜的損耗；

步驟四、在所述第一柵介質層和所述非晶硅偽柵去除區域形成第二柵介質層和金屬柵。

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

3.如權利要求2所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：在所述半導體襯底上形成有鰭體，所述鰭體通過對所述半導體襯底進行圖形化刻蝕形成。

4.如權利要求3所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：所述第一柵介質層為采用原位水汽生成工藝形成的氧化層。

5.如權利要求4所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：所述第零層層間膜為采用HARP工藝形成的氧化層。

6.如權利要求4所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：在所述半導體襯底上包括核心區和輸入輸出區，所述核心區中形成有核心器件，所述輸入輸出區中形成有輸入輸出器件。

7.如權利要求6所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：所述第一柵介質層作為所述輸入輸出器件的柵介質層；

步驟三中，進行所述第三次刻蝕之前需要定義出第一掩膜圖形，所述第一掩膜圖形將所述輸入輸出區覆蓋以及將所述核心區打開。

8.如權利要求7所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：所述第二柵介質層作為所述核心器件的柵介質層，所述第二柵介質層的厚度小于所述第一柵介質層的厚度。

9.如權利要求8所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：所述第二柵介質層單獨形成于所述核心區；或者，所述第二柵介質層還疊加到所述輸入輸出區的所述第一柵介質層表面上。

10.如權利要求8所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：所述金屬柵的形成工藝包括：

形成金屬功函數層；

形成金屬導電材料層。

11.如權利要求10所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：所述金屬導電材料層的材料包括鎢。

12.如權利要求10所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：所述核心器件包括核心NMOS和核心PMOS，所述輸入輸出器件包括輸入輸出NMOS和輸入輸出PMOS。

所述核心NMOS和所述輸入輸出NMOS的所述金屬功函數層的材料包括TiAl；

所述核心PMOS和所述輸入輸出PMOS的所述金屬功函數層的材料包括TiN。

13.如權利要求12所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：所述核心NMOS和所述輸入輸出NMOS的所述金屬功函數層同時形成，所述核心PMOS和所述輸入輸出PMOS的所述金屬功函數層同時形成；

所述核心區和所述輸入輸出區的所述金屬導電材料層同時形成。

14.如權利要求13所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：所述金屬導電材料層沉積后，還包括采用化學機械研磨工藝進行平坦化。

15.如權利要求7所述的金屬柵的制造方法，其特征在于：所述第一柵介質層的厚度為數納米。