專利名稱：一種高k和金屬柵極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路的工藝技術(shù)方法，具體涉及一種高K和金屬柵極的制作方法。
背景技術(shù)：
集成電路尤其是超大規(guī)模集成電路中的主要器件是金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(metal oxide semiconductor field effect transistor，簡(jiǎn)禾爾 MOS 晶體管)。自從 MOS管被發(fā)明以來，其幾何尺寸一直在不斷縮小，目前其特征尺寸已進(jìn)入45nm范圍。在此尺寸下，各種實(shí)際的和基本的限制和技術(shù)挑戰(zhàn)開始出現(xiàn)，器件尺寸的進(jìn)一步縮小正變得越來越困難。其中，在MOS晶體管器件和電路制備中，最具挑戰(zhàn)性的是傳統(tǒng)CMOS器件在縮小的過程中由于多晶硅/Si02或SiON柵氧化層介質(zhì)厚度減小帶來的較高的柵泄露電流。為此，現(xiàn)有技術(shù)已提出的解決方案是，采用金屬柵和高介電常數(shù)(K)柵介質(zhì)替代傳統(tǒng)的重?fù)诫s多晶硅柵和Si02 (或SiON)柵介質(zhì)。按照集成電路技術(shù)發(fā)展路線圖，金屬柵、高 K柵介質(zhì)的實(shí)際應(yīng)用將在亞65nm技術(shù)。金屬柵和高k介質(zhì)的形成方法分為很多種，主要分為先柵極(gate first)和后柵極(gate late)，其中后柵極又分為先高k (high k first) 和后高k(high k last)。在后高k后柵極中，需要先去除多晶硅柵，然后將高k材料、覆蓋層和金屬柵極材料填充進(jìn)多晶硅柵所在的區(qū)域，由于半導(dǎo)體器件的不斷縮小，其gap fill 的工藝窗口也越來越小，發(fā)展到22nm以下將因?yàn)闊o法填充而只好放棄后高k后柵極制程。因此，提供一種能夠在22nm以下工藝中繼續(xù)應(yīng)用后高k后柵極的工藝技術(shù)就顯得尤為重要了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是避免現(xiàn)有技術(shù)中無法在22nm以下工藝中繼續(xù)應(yīng)用后高k后柵極的工藝技術(shù)的不足。本發(fā)明公開一種高K和金屬柵極的制作方法，其中，包括 步驟1，在形成有若干場(chǎng)隔離區(qū)的硅襯底上淀積柵極堆層；
步驟2，刻蝕所述柵極堆層，形成倒梯形柵極，所述倒梯形柵極位于兩相鄰場(chǎng)隔離區(qū)中
間；
步驟3，淺結(jié)注入并退火，源漏注入并退火，形成成對(duì)的源、漏極； 步驟4，淀積介質(zhì)材料覆蓋所述倒梯形柵極； 步驟5，以所述倒梯形柵極為停止層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨； 步驟6，去除所述倒梯形柵極
步驟7，依次在所述介質(zhì)材料和硅襯底上淀積高介電常數(shù)材料和覆蓋層； 步驟8，在覆蓋層上淀積金屬柵極材料； 步驟9，制作金屬柵極。
上述的高K介質(zhì)和金屬柵極的制作方法，其中，所述柵極堆層包括二氧化硅和多晶娃。上述的高K介質(zhì)和金屬柵極的制作方法，其中，所述金屬柵極材料為鋁。上述的高K介質(zhì)和金屬柵極的制作方法，其中，所述步驟9包括 步驟91，以覆蓋層為停止層，刻蝕形成T型金屬柵極。上述的高K介質(zhì)和金屬柵極的制作方法，其中，所述步驟9包括 步驟92，以覆蓋層為停止層，化學(xué)機(jī)械研磨形成所述金屬柵極。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還公開一種高K介質(zhì)和金屬柵極結(jié)構(gòu)，其中，包括 形成有若干場(chǎng)隔離區(qū)的硅襯底，兩相鄰場(chǎng)隔離區(qū)之間具有一對(duì)源、漏極，所述源、漏極
之間形成有溝道；
介質(zhì)材料，位于所述源、漏極上方；
所述介質(zhì)材料上依次覆蓋有高介電常數(shù)材料和覆蓋層；
所述覆蓋層位于所述溝道上方位置填充有金屬柵極。上述的高K介質(zhì)和金屬柵極結(jié)構(gòu)，其中，所述金屬柵極為鋁。上述的高K介質(zhì)和金屬柵極結(jié)構(gòu)，其中，所述金屬柵極為T型金屬柵極。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
1，利用倒梯形柵極替代spacer完成淺結(jié)注入和源漏注入，減少工藝步驟； 2，擴(kuò)大了金屬柵極gap fill的工藝窗口，降低了工藝難度； 3，提升了產(chǎn)品良率；
4，擴(kuò)展了 gate last在制程中的使用，使其在22nm以下仍可使用。


通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明及其特征、外形和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯。在全部附圖中相同的標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按照比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。在附圖中，為清楚明了，放大了部分部件。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的，一種高K介質(zhì)和金屬柵極結(jié)構(gòu)的示意圖2示出了制作一種高K介質(zhì)和金屬柵極的方法中，形成柵極堆層后的示意圖； 圖3示出了制作一種高K介質(zhì)和金屬柵極的方法中，制作倒梯形柵極的示意圖； 圖4示出了制作一種高K介質(zhì)和金屬柵極的方法中，形成源漏極的示意圖； 圖5示出了制作一種高K介質(zhì)和金屬柵極的方法中，淀積介質(zhì)材料并化學(xué)機(jī)械平坦化后的示意圖6示出了制作一種高K介質(zhì)和金屬柵極的方法中，除去柵極堆層后的示意圖； 圖7示出了制作一種高K介質(zhì)和金屬柵極的方法中，淀積高介電常數(shù)材料和覆蓋層的示意圖8示出了制作一種高K介質(zhì)和金屬柵極的方法中，淀積金屬柵極材料的示意圖；以及圖9示出了制作一種高K介質(zhì)和金屬柵極的方法中，制作T形金屬柵極的示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。此處所描述的具體實(shí)施方式
僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。參考圖1所示出的一種高K和金屬柵極結(jié)構(gòu)的示意圖，結(jié)合圖2至圖9，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，一種高K和金屬柵極402的制作方法，其中，包括
步驟1，在形成有若干場(chǎng)隔離區(qū)102的硅襯底101上淀積柵極堆層201，得到如圖，2所示的結(jié)構(gòu)；
步驟2，再參考圖3，刻蝕柵極堆層201，形成倒梯形柵極202，倒梯形柵極202位于兩相鄰場(chǎng)隔離區(qū)102中間；
步驟3，淺結(jié)注入并退火，源漏注入并退火，形成成對(duì)的源、漏極，見圖3中的源極103和漏極104 ；
步驟4，淀積介質(zhì)材料203覆蓋倒梯形柵極202 ； 步驟5，以倒梯形柵極202為停止層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨； 步驟6，去除倒梯形柵極202;
步驟7，依次在介質(zhì)材料203和硅襯底101上淀積高介電常數(shù)材料301和覆蓋層302 ； 步驟8，在覆蓋層302上淀積金屬柵極402材料401 ； 步驟9，制作金屬柵極402。在一個(gè)優(yōu)選例中，柵極堆層201包括二氧化硅和多晶硅。具體地，金屬柵極402的材料為鋁。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，參考圖9，步驟9包括
步驟91，以覆蓋層302為停止層，刻蝕形成T型金屬柵極403。在一個(gè)變化例中，參考圖1，步驟9包括
步驟92，以覆蓋層302為停止層，化學(xué)機(jī)械研磨形成金屬柵極402。參考圖1所示的結(jié)構(gòu)，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還公開一種高K介質(zhì)和金屬柵極結(jié)構(gòu)，其中，包括
形成有若干場(chǎng)隔離區(qū)102的硅襯底101，兩相鄰場(chǎng)隔離區(qū)102之間具有一對(duì)源、漏極， 源、漏極之間形成有溝道(圖1中未示出)；
介質(zhì)材料203，位于源、漏極上方，如圖1所示，源極103和漏極104的上方為介質(zhì)材料
203 ；
介質(zhì)材料203上依次覆蓋有高介電常數(shù)材料301和覆蓋層302 ； 覆蓋層302位于溝道的上方位置處填充有金屬柵極402。在一個(gè)具體實(shí)施例中，金屬柵極402為鋁。參考圖9，在本發(fā)明的一個(gè)變化例中，柵極為T型金屬柵極403。以上對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，其中未盡詳細(xì)描述的設(shè)備和結(jié)構(gòu)應(yīng)該理解為用本領(lǐng)域中的普通方式予以實(shí)施；任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高K介質(zhì)和金屬柵極的制作方法，其特征在于，包括 步驟1，在形成有若干場(chǎng)隔離區(qū)的硅襯底上淀積柵極堆層；步驟2，刻蝕所述柵極堆層，形成倒梯形柵極，所述倒梯形柵極位于兩相鄰場(chǎng)隔離區(qū)中間；步驟3，淺結(jié)注入并退火，源漏注入并退火，形成成對(duì)的源、漏極； 步驟4，淀積介質(zhì)材料覆蓋所述倒梯形柵極； 步驟5，以所述倒梯形柵極為停止層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨； 步驟6，去除所述倒梯形柵極步驟7，依次在所述介質(zhì)材料和硅襯底上淀積高介電常數(shù)材料和覆蓋層； 步驟8，在覆蓋層上淀積金屬柵極材料； 步驟9，制作金屬柵極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高K介質(zhì)和金屬柵極的制作方法，其特征在于，所述柵極堆層包括二氧化硅和多晶硅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高K介質(zhì)和金屬柵極的制作方法，其特征在于，所述金屬柵極材料為鋁。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高K介質(zhì)和金屬柵極的制作方法，其特征在于，所述步驟9包括步驟91，以覆蓋層為停止層，刻蝕形成T型金屬柵極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高K介質(zhì)和金屬柵極的制作方法，其特征在于，所述步驟9包括步驟92，以覆蓋層為停止層，化學(xué)機(jī)械研磨形成所述金屬柵極。
6.一種高K介質(zhì)和金屬柵極結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括形成有若干場(chǎng)隔離區(qū)的硅襯底，兩相鄰場(chǎng)隔離區(qū)之間具有一對(duì)源、漏極，所述源、漏極之間形成有溝道；介質(zhì)材料，位于所述源、漏極上方；所述介質(zhì)材料上依次覆蓋有高介電常數(shù)材料和覆蓋層；所述覆蓋層位于所述溝道上方位置填充有金屬柵極。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高K介質(zhì)和金屬柵極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述金屬柵極為鋁。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高K介質(zhì)和金屬柵極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述金屬柵極為T型金屬柵極。
全文摘要
本發(fā)明公開一種高K介質(zhì)和金屬柵極的制作方法，其特征在于，包括步驟1，在形成有若干場(chǎng)隔離區(qū)的硅襯底上淀積柵極堆層；步驟2，刻蝕所述柵極堆層，形成倒梯形柵極，所述倒梯形柵極位于兩相鄰場(chǎng)隔離區(qū)中間；步驟3，淺結(jié)注入并退火，源漏注入并退火，形成成對(duì)的源、漏極；步驟4，淀積介質(zhì)材料覆蓋所述倒梯形柵極；步驟5，以所述倒梯形柵極為停止層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨；步驟6，去除所述倒梯形柵極步驟7，依次在所述介質(zhì)材料和硅襯底上淀積高介電常數(shù)材料和覆蓋層；步驟8，在覆蓋層上淀積金屬柵極材料；步驟9，制作金屬柵極。
文檔編號(hào)H01L21/28GK102427030SQ201110386888
公開日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者周軍 申請(qǐng)人:上海華力微電子有限公司