金屬柵極的形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其是涉及一種金屬柵極的形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 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(metal oxidesemiconductor,M0S)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，簡(jiǎn)稱M0S晶體管。自從M0S晶體管被發(fā)明以來， 其幾何尺寸一直在不斷縮小。在此情況下，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。
[0003] 在M0S晶體管器件和電路制備中，最具挑戰(zhàn)性的是互補(bǔ)型金屬-氧化物-半導(dǎo)體 (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)晶體管器件在縮小的過程中，由于二 氧化硅(或氮氧化硅）構(gòu)成的柵氧化層厚度減小帶來的較高的柵極漏電流。為此，現(xiàn)已提出 的解決方案是，采用金屬柵極和高介電常數(shù)（K)柵介質(zhì)層替代傳統(tǒng)的重?fù)诫s多晶硅柵極和 二氧化硅(或氮氧化硅）柵介質(zhì)層。
[0004] 請(qǐng)參考圖1至圖3,圖1至圖3為現(xiàn)有金屬柵極形成示意圖。
[0005] 圖1中，提供半導(dǎo)體襯底100,半導(dǎo)體襯底100中具有淺溝槽隔離區(qū)101，淺溝槽隔 離區(qū)101的左側(cè)形成有NM0S管的偽柵極120,右側(cè)形成有PM0S管的偽柵極110,偽柵極120 與半導(dǎo)體襯底1〇〇之間具有高K介質(zhì)層102和帽蓋層103。同樣的，偽柵極110與半導(dǎo)體襯 底100之間具有高K介質(zhì)層102和帽蓋層103,偽柵極120、偽柵極110和半導(dǎo)體襯底100 的表面被蝕刻停止層104覆蓋，而蝕刻停止層104被層間介質(zhì)層105覆蓋。經(jīng)過平坦化后， 偽柵極120、偽柵極110、蝕刻停止層104和層間介質(zhì)層105上表面齊平。
[0006] 在圖2中，由于PM0S晶體管所使用的功函數(shù)金屬層與NM0S晶體管所使用的功函 數(shù)金屬層不同，因此，在NM0S管的偽柵極120上形成光刻膠層106,以保護(hù)NM0S管的偽柵極 120,并以光刻膠層106為掩模，蝕刻去除圖1中PM0S管的偽柵極110,形成溝槽111，溝槽 111的底部暴露帽蓋層103。
[0007] 圖3中，在形成溝槽111之后，需要去除光刻膠層106,以便于后續(xù)功函數(shù)金屬層和 金屬柵極的形成。但是，現(xiàn)有金屬柵極形成方法中，去除光刻膠層160時(shí)，通常無(wú)法完全去 除干凈，即光刻膠層160會(huì)有殘留，殘留的為光刻膠殘留物160'，如圖3所示，光刻膠殘留物 160'會(huì)造成對(duì)后續(xù)金屬沉積設(shè)備的污染。
[0008] 為此，亟需一種新的金屬柵極的形成方法，以克服防止光刻膠層殘留對(duì)后續(xù)金屬 沉積設(shè)備造成污染的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明解決的問題是提供一種金屬柵極的形成方法，以防止光刻膠層殘留，從而 解決金屬沉積設(shè)備受到污染或者破壞的問題。
[0010] 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：
[0011]提供半導(dǎo)體襯底；
[0012] 在所述半導(dǎo)體襯底上形成第一偽柵極和第二偽柵極；
[0013] 在所述半導(dǎo)體襯底上形成層間介質(zhì)層，且所述層間介質(zhì)層表面與所述第一偽柵極 和所述第二偽柵極頂部齊平；
[0014] 在所述層間介質(zhì)層、第一偽柵極和第二偽柵極上形成金屬氮化物材料層；
[0015] 對(duì)所述金屬氮化物材料層的表面進(jìn)行氧化直至形成氧化物層；
[0016] 在所述第二偽柵極上方的所述氧化物層上形成光刻膠層；
[0017] 以所述光刻膠層為掩模去除所述第一偽柵極形成第一溝槽；
[0018] 去除所述光刻膠層和剩余的所述氧化物層；
[0019] 在所述第一溝槽內(nèi)形成第一金屬柵極。
[0020] 可選的，所述金屬氮化物層的材料包括氮化鈦和氮化鉭的至少其中之一。
[0021] 可選的，采用遠(yuǎn)程等離子體工藝對(duì)所述金屬氮化物材料層的表面進(jìn)行氧化，所述 遠(yuǎn)程等離子體工藝所采用的02流量范圍為5〇 SCCm?2000SCCm，所述遠(yuǎn)程等離子體工藝所 采用的溫度范圍為50°C?300°C，功率范圍為100W?3000W。
[0022] 可選的，所述金屬氮化物材料層的厚度范圍為50人?500A，所述氧化物層的厚度 范圍為5人?丨〇A。
[0023] 可選的，所述光刻膠層的厚度范圍為丨〇〇〇人?2000A。
[0024] 可選的，采用還原性灰化工藝和濕法刻蝕工藝去除所述光刻膠層和剩余的所述氧 化物層。
[0025] 可選的，所述還原性灰化工藝所采用的氣體為氮?dú)夂蜌錃獾闹辽倨渲兄?，所?濕法刻蝕所采用的溶液為稀鹽酸溶液。
[0026] 可選的，采用氫氣的等離子體，或者采用溴化氫和氧氣的混合等離子體，去除所述 第一偽柵極。
[0027] 可選的，在形成所述第一金屬柵極之后，所述方法還包括：
[0028] 對(duì)所述金屬氮化物層進(jìn)行平坦化直至去除所述金屬氮化物層且暴露所述第二偽 柵極上表面；
[0029] 去除所述第二偽柵極形成第二溝槽；
[0030] 在所述第二溝槽的底部和側(cè)壁形成第二功函數(shù)金屬層，并用第二金屬填充滿所述 第二溝槽形成第二金屬柵極。
[0031] 可選的，所述第一偽柵極為PM0S晶體管的偽柵極且所述第二偽柵極為NM0S晶體 管的偽柵極，或者所述第一偽柵極為NM0S晶體管的偽柵極且所述第二偽柵極為PM0S晶體 管的偽柵極。
[0032] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0033] 本發(fā)明的技術(shù)方案中，先在層間介質(zhì)層、第一偽柵極和第二偽柵極上形成金屬氮 化物材料層，并對(duì)金屬氮化物材料層表面進(jìn)行氧化形成氧化物層，然后將光刻膠層形成在 氧化物層上，由于光刻膠層形成在氧化物層上，并且氧化物層可以和光刻膠層一同去除，因 此光刻膠層容易被去除干凈，從而防止光刻膠層殘留對(duì)后續(xù)的金屬沉積設(shè)備造成污染和破 壞。
[0034] 進(jìn)一步，采用還原性灰化工藝和濕法刻蝕工藝去除光刻膠層，還原性刻蝕工藝能 夠防止在去除光刻膠層時(shí)對(duì)第一溝槽底部的高K介質(zhì)層造成破壞，從而防止晶體管的閾值 電壓升高，而濕法刻蝕工藝能夠?qū)⒐饪棠z層和氧化物層一同去除干凈，簡(jiǎn)化了工藝步驟。
【附圖說明】
[0035] 圖1至圖3是現(xiàn)有金屬柵極的形成方法示意圖；
[0036] 圖4至圖14是本發(fā)明實(shí)施例金屬柵極的形成方法示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 現(xiàn)有方法中使用光刻膠層為掩模保護(hù)NM0S管的偽柵極，用于去除PM0S管的偽柵 極。但是，去除偽柵極后，形成的溝槽底部會(huì)暴露出帽蓋層，而帽蓋層通常為金屬化合物，因 此，此時(shí)不能采用硫酸去除光刻膠層，因?yàn)榱蛩釙?huì)造成對(duì)帽蓋層的腐蝕。同時(shí)，此時(shí)也不能 采用灰化工藝去除光刻膠層，因?yàn)榛一に囃瑯訒?huì)對(duì)帽蓋層造成破壞。因此現(xiàn)有方法無(wú)法 將光刻膠層去除干凈，通常會(huì)殘留有光刻膠層。光刻膠層的材料為有機(jī)物，在后續(xù)功函數(shù)金 屬層和金屬柵極的形成過程中，工藝溫度較高，光刻膠層會(huì)分解揮發(fā)出碳，造成對(duì)機(jī)臺(tái)設(shè)備 的污染和破壞。
[0038] 為此，本發(fā)明提供一種金屬柵極的形成方法，所述方法在金屬柵極形成過程中，先 在層間介質(zhì)層、第一偽柵極和第二偽柵極上形成金屬氮化物材料層，并對(duì)金屬氮化物材料 層表面進(jìn)行氧化形成氧化物層，然后將光刻膠層形成在氧化物層上，由于光刻膠層形成在 氧化物層上，而氧化物層也可以被完全去除，因此光刻膠層變得容易去除干凈，解決了金屬 柵極形成過程中光刻膠層殘留的問題，防止光刻膠殘留物對(duì)后續(xù)的金屬沉積設(shè)備造成污染 和破壞。
[0039] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明 的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說明。
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