高k金屬柵極結(jié)構(gòu)的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，尤其涉及高K金屬柵極結(jié)構(gòu)的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在后柵極工藝中，可以分為先高介電常數(shù)介質(zhì)，（High-K，以下簡稱高K)工藝和后 高K工藝，其中的先高K有利于后續(xù)的金屬柵極的填充，因?yàn)楦逰和保護(hù)層并不占據(jù)凹槽的 空間，為凹槽節(jié)省出來填充金屬柵極的位置，但是先高K工藝對于熱預(yù)算有一定的要求；而 對于后高K工藝，高K和保護(hù)層需要占據(jù)凹槽較多的空間，對于金屬柵極的填充有較高的難 度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對現(xiàn)有的高K金屬柵極結(jié)構(gòu)及其制造方法所存在的問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種降 低金屬柵極填充難度的結(jié)構(gòu)的制造方法。
[0004] 本發(fā)明包括如下技術(shù)方案：
[0005] 高K金屬柵極結(jié)構(gòu)的制造方法，所述方法包括：
[0006] 提供一襯底，在所述襯底上形成側(cè)墻與偽柵極，一次沉積一通孔刻蝕停止層、層間 絕緣氧化層于所述側(cè)墻、所述偽柵極、所述襯底上；
[0007] 曝露所述通孔刻蝕停止層，并刻蝕所述通孔刻蝕停止層；
[0008] 沉積一犧牲層，并刻蝕所述犧牲層形成犧牲側(cè)墻；
[0009] 移除所述偽柵極，形成凹槽，并進(jìn)行金屬柵極填充。
[0010] 優(yōu)選的，所述通孔刻蝕停止層為氮化硅。
[0011] 優(yōu)選的，采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝曝露所述通孔刻蝕停止層。
[0012] 優(yōu)選的，采用干法或濕法對曝露的對所述通孔刻蝕停止層進(jìn)行刻蝕。
[0013] 優(yōu)選的，采用回拉工藝對曝露的對所述通孔刻蝕停止層進(jìn)行刻蝕。
[0014] 優(yōu)選的，所述通孔刻蝕停止層在所述偽柵極上的厚度大于50A。
[0015] 優(yōu)選的，所述方法還包括：刻蝕所述層間絕緣氧化層停止于所述通孔刻蝕停止層 的上表面。
[0016] 優(yōu)選的，所述犧牲層為非晶碳或氮化硼或氮化鈦。
[0017] 優(yōu)選的，所述犧牲層的厚度大于50
[0018] 優(yōu)選的，所述犧牲側(cè)墻的寬度小于所述偽柵極上的所述側(cè)墻與所述通孔刻蝕停止 層的寬度之和。
[0019] 優(yōu)選的，所述凹槽的開口頂角的形狀為圓弧狀。
[0020] 本發(fā)明的有益效果是：
[0021] 本發(fā)明通過將凹槽的側(cè)壁上形成犧牲側(cè)墻，進(jìn)而形成了有較大空間的凹槽，以方 便金屬柵極的填充，同時也保證了相應(yīng)的熱預(yù)算與金屬柵極的填充難度，并且不影響金屬 柵極的形貌。
【附圖說明】
[0022] 圖Ia-If?為本發(fā)明高K金屬柵極結(jié)構(gòu)的制造方法實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖2a_2d為本發(fā)明高K金屬柵極結(jié)構(gòu)的制造方法實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，如下技術(shù)方案可以自由的進(jìn)行組合，并 不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。
[0025] 實(shí)施例一
[0026] 圖Ia-If?為本發(fā)明高K金屬柵極結(jié)構(gòu)的制造方法實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖Ia 所示，提供一硅襯底1〇〇,于襯底1〇〇上形成偽柵極104與側(cè)墻103,其中的部分襯底100還 曝露在外。在襯底1〇〇、側(cè)墻、偽柵極104上依次沉積通孔刻蝕停止層101、層間絕緣氧化層 102,其中通孔刻蝕停止層101的厚度大T 50 A
[0027] 如圖Ib所示，采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝刻蝕通孔刻蝕停止層101，并停止于層間絕 緣氧化層102的上表面，使得通孔刻蝕停止層101曝露，通孔刻蝕停止層101為氮化硅。
[0028] 如圖Ic所示，可以采用干法刻蝕或濕法刻蝕的方法對通孔刻蝕停止層101進(jìn)行回 拉工藝，對通孔刻蝕停止層101的刻蝕停止于偽柵極104的上表面。
[0029] 如圖Id所示，沉積一犧牲層107于偽柵極104、層間絕緣氧化層102、通孔刻蝕停 止層101上，其中犧牲層107的形狀可以為凹形，犧牲層107采用的犧牲材料可以為非晶碳 或氮化硼或氮化鈦，其厚度大于50 A。
[0030] 如圖Ie所示，刻蝕犧牲層107,形成犧牲側(cè)墻105,犧牲側(cè)墻105的寬度小于偽柵 極104上的側(cè)墻與通孔刻蝕停止層101的寬度之和，犧牲側(cè)墻105的形狀為圓弧狀。
[0031] 如圖If?所示，移除偽柵極104形成凹槽106,進(jìn)行金屬柵極的填充，從而不影響金 屬柵極填充的形貌，凹槽106的開口頂角的形狀為圓弧狀。
[0032] 實(shí)施例二
[0033] 圖2a_2d為本發(fā)明高K金屬柵極結(jié)構(gòu)的制造方法實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034] 如圖2a所示，提供一硅襯底200,于襯底200上依次沉積通孔刻蝕停止層201，層 間絕緣氧化層202,其中層間絕緣氧化層202的側(cè)壁被通孔刻蝕停止層201覆蓋住，在襯底 200上形成偽柵極204與側(cè)墻203,其中通孔刻蝕停止層201為氮化硅，采用化學(xué)機(jī)械研磨 工藝曝露偽柵極204。
[0035] 如圖2b所示，采用回拉工藝刻蝕部分偽柵極204,刻蝕部分的高度為整個偽柵極 204高度的1/4至1/2。
[0036] 如圖2c所示，刻蝕偽柵極204上表面的部分側(cè)墻203,使得曝露的側(cè)墻203為傾斜 狀。
[0037] 如圖2d所示，移除偽柵極204,形成凹槽205,進(jìn)行金屬柵極的填充。
[0038] 上述的方法可以單獨(dú)對NMOS和PMOS進(jìn)行，移除偽柵極可以PMOS與NMOS分開進(jìn) 行，偽柵極回拉形成的凹槽的深度在NMOS與PMOS可以是相同的，也可以是不同的，側(cè)墻刻 蝕可以擴(kuò)大凹槽的開口，開口擴(kuò)大的部分在后續(xù)的金屬柵極研磨工藝中會被去掉。
[0039] 本實(shí)施例適用于后高K工藝、后柵極工藝和先高K工藝、先柵極工藝。
[0040] 綜上所述，本發(fā)明通過將凹槽的側(cè)壁上形成犧牲側(cè)墻的方法，進(jìn)而形成了有較大 空間的凹槽，以方便金屬柵極的填充，同時也保證了相應(yīng)的熱預(yù)算與金屬柵極的填充難度。
[0041] 通過說明和附圖，給出了【具體實(shí)施方式】的特定結(jié)構(gòu)的典型實(shí)施例，基于本發(fā)明精 神，還可作其他的轉(zhuǎn)換。盡管上述發(fā)明提出了現(xiàn)有的較佳實(shí)施例，然而，這些內(nèi)容并不作為 局限。
[0042] 對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，閱讀上述說明后，各種變化和修正無疑將顯而易見。 因此，所附的權(quán)利要求書應(yīng)看作是涵蓋本發(fā)明的真實(shí)意圖和范圍的全部變化和修正。在權(quán) 利要求書范圍內(nèi)任何和所有等價的范圍與內(nèi)容，都應(yīng)認(rèn)為仍屬本發(fā)明的意圖和范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 高K金屬柵極結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述方法包括： 提供一襯底，在所述襯底上形成側(cè)墻與偽柵極，一次沉積一通孔刻蝕停止層、層間絕緣 氧化層于所述側(cè)墻、所述偽柵極、所述襯底上； 曝露所述通孔刻蝕停止層，并刻蝕所述通孔刻蝕停止層； 沉積一犧牲層，并刻蝕所述犧牲層形成犧牲側(cè)墻； 移除所述偽柵極，形成凹槽，并進(jìn)行金屬柵極填充。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高K金屬柵極結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述通孔刻蝕停 止層為氮化硅。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高K金屬柵極結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，采用化學(xué)機(jī)械研 磨工藝曝露所述通孔刻蝕停止層。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高K金屬柵極結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，采用干法或濕法 對曝露的對所述通孔刻蝕停止層進(jìn)行刻蝕。5. 根據(jù)權(quán)利要求所述的高K金屬柵極結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，采用回拉工藝對 曝露的對所述通孔刻蝕停止層進(jìn)行刻蝕。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高K金屬柵極結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述通孔刻蝕停 止層在所述偽柵極上的厚度大于501 ?7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高K金屬柵極結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述方法還包 括：刻蝕所述層間絕緣氧化層停止于所述通孔刻蝕停止層的上表面。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高K金屬柵極結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述犧牲層為非 晶碳或氮化硼或氮化鈦。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高K金屬柵極結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述犧牲層的厚 度大于50 A,10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高K金屬柵極結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述犧牲側(cè)墻 的寬度小于所述偽柵極上的所述側(cè)墻與所述通孔刻蝕停止層的寬度之和。11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高K金屬柵極結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述凹槽的開 口頂角的形狀為圓弧狀。
【專利摘要】本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，尤其涉及高K金屬柵極結(jié)構(gòu)的制造方法。本發(fā)明的方法包括：提供一襯底，在襯底上形成側(cè)墻與偽柵極，一次沉積一通孔刻蝕停止層、層間絕緣氧化層于側(cè)墻、偽柵極、襯底上；曝露通孔刻蝕停止層，并刻蝕通孔刻蝕停止層；沉積一犧牲層，并刻蝕犧牲層形成犧牲側(cè)墻；移除偽柵極，形成凹槽，并進(jìn)行金屬柵極填充。
【IPC分類】H01L29/423, H01L21/28
【公開號】CN105161408
【申請?zhí)枴緾N201510608769
【發(fā)明人】鮑宇
【申請人】上海華力微電子有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年9月22日