一種hkmg器件的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及集成電路制造領(lǐng)域，特別涉及一種HKMG (高k柵極絕緣層+金屬柵極)器件的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，MOSFET器件的尺寸在不斷減小，通常包括=MOSFET器件溝道長度的減小，柵氧化層厚度的減薄等以獲得更快的器件速度。但是發(fā)展至超深亞微米級，特別是45納米及以下技術(shù)節(jié)點時，已無法承受持續(xù)降低柵氧厚度所帶來的高漏電。業(yè)界在45納米及以下工藝引入了高k柵極絕緣層和金屬柵的設(shè)計，在28納米以后，出于高k(高介電值)材料的熱穩(wěn)定性考慮更是統(tǒng)一使用HKMG(高k柵極絕緣層+金屬柵極)的后柵極工藝。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)利用業(yè)界熟知的冗余多晶硅成形技術(shù)制備HKMG器件，具體流程如圖1?4所示，步驟包括:
[0004]首先，在半導(dǎo)體襯底I上生長一層厚柵氧2 ;
[0005]接著，正常流程生長多晶硅層3，對所述多晶硅層3進行圖形化處理，以在所述多晶硅層3上待形成柵極區(qū)域之外的其它區(qū)域形成隔離層4，具體如圖2所示。
[0006]接著，如圖3所示，采用干法刻蝕柵極區(qū)域冗余的多晶硅層3，并以厚柵氧2為截止層。由于HKMG器件對厚柵氧2厚度的要求較高，這就需要多晶硅與二氧化硅刻蝕選擇比必須到達(dá)1:100甚至更高，因此，此步驟中對多晶硅層3的刻蝕調(diào)整和控制非常困難。另外也有干法刻蝕加濕法刻蝕組合，但干法刻蝕對機臺的穩(wěn)定性有極高的要求。同時濕法刻蝕也需要保持非常多的過刻蝕來保證無殘留，對底層厚柵氧2的損失較大。
[0007]最后，如圖4所示，按照正常流程圖形化剝離厚柵氧2，成長初始氧化層和淀積高k材料5以及填充金屬柵材料6。
[0008]由此可知，上述流程對刻蝕工藝的精度控制要求極其高，稍微過刻就會影響初始氧化膜的厚度和溝道區(qū)硅襯底的表面平整度，少刻就會導(dǎo)致多晶硅殘留，工藝窗口極小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明提供一種HKMG器件的制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題。
[0010]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種HKMG器件的制備方法，包括:
[0011]步驟1:提供半導(dǎo)體襯底；
[0012]步驟2:在所述半導(dǎo)體襯底上依次沉積厚柵氧、無定型碳和二氧化硅膜，并在所述二氧化硅膜上沉積多晶硅；
[0013]步驟3:對所述多晶硅進行圖形化處理，以在所述多晶硅上待形成柵極的區(qū)域之外形成隔離層，所述隔離層與半導(dǎo)體襯底以及柵極區(qū)域之間形成有刻蝕停止層；
[0014]步驟4:刻蝕去除柵極區(qū)域的多晶硅；
[0015]步驟5:剝離去除柵極區(qū)域剩余的二氧化硅膜和無定型碳；
[0016]步驟6:在柵極區(qū)域填充高k介質(zhì)層和金屬柵材料。
[0017]作為優(yōu)選，所述步驟2中，采用化學(xué)氣相沉積方法在所述厚柵氧上形成所述無定型碳，采用原子位沉積方法在所述無定型碳上沉積二氧化硅膜。
[0018]作為優(yōu)選，所述無定型碳的厚度為50?200埃，所述二氧化硅膜的厚度為20?100 埃。
[0019]作為優(yōu)選，所述步驟3包括:
[0020]步驟31:在所述多晶硅上待形成柵極的區(qū)域涂覆光刻膠；
[0021]步驟32:以所述光刻膠為掩膜，以半導(dǎo)體襯底為截止層，刻蝕柵極區(qū)域以外的所述多晶硅、二氧化硅膜、無定型碳和厚柵氧，以形成凹槽；
[0022]步驟33:在所述凹槽內(nèi)的所述半導(dǎo)體襯底上以及凹槽邊緣形成刻蝕停止層，并在所述凹槽中填充絕緣材料形成隔離層。
[0023]作為優(yōu)選，所述步驟5中，采用干法刻蝕工藝去除剩余的二氧化硅膜和無定型碳。
[0024]作為優(yōu)選，在形成核心低電壓器件時，所述步驟6包括:剝離去除所述厚柵氧，并在半導(dǎo)體襯底上依次沉積初始氧化層，在所述初始氧化層上依次填充高k介質(zhì)層、功函數(shù)金屬層和金屬柵材料。
[0025]作為優(yōu)選，在形成1器件時，所述步驟6包括:在所述厚柵氧上依次填充高k介質(zhì)層、功函數(shù)金屬層和金屬柵材料。
[0026]作為優(yōu)選，所述金屬柵材料采用鋁，所述厚柵氧采用二氧化硅。
[0027]作為優(yōu)選，所述步驟4中，采用干法刻蝕工藝去除柵極區(qū)域的多晶硅層。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0029]1、本發(fā)明通過在半導(dǎo)體襯底上形成氧(厚柵氧)_無定型碳-氧(二氧化硅膜)組合膜，各層的沉積均可以直接在已有設(shè)備中進行，沒有額外的設(shè)備投入，并且氧-無定型碳-氧屬于前段標(biāo)準(zhǔn)材料，無需擔(dān)心污染或熱穩(wěn)定性問題；
[0030]2、在刻蝕多晶硅步驟中，刻蝕停在最上層二氧化硅膜上，由于最上層二氧化硅膜屬于犧牲層，允許多晶硅與二氧化硅刻蝕選擇比低至1:10，相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的刻蝕容易調(diào)整和控制，更易于大規(guī)模生產(chǎn)；
[0031]3、在剝離剩余的少量最上層二氧化娃膜和無定型碳時，對底層的厚柵氧影響很小且差異固定，一般厚柵氧的膜厚損失在2A以內(nèi)，能有效提高器件的穩(wěn)定性；
[0032]4、本發(fā)明的氧-無定型碳-氧組合膜中，最上層二氧化硅膜用來作干法刻蝕的犧牲層，中間層無定型碳膜用來保護最低層的厚柵氧；
[0033]5、本發(fā)明的HKMG器件的制備方法首先干法刻蝕多晶硅，停在最上層二氧化硅膜上。然后干法剝離少量最上層二氧化硅膜和中間層無定型碳膜，可以保護多晶硅剝離的流程。
【附圖說明】
[0034]圖1為現(xiàn)有的HKMG器件的制備方法中沉積多晶硅后的器件示意圖；
[0035]圖2為現(xiàn)有的HKMG器件的制備方法中形成隔離層后的器件示意圖；
[0036]圖3為現(xiàn)有的HKMG器件的制備方法中刻蝕多晶硅后的器件示意圖；
[0037]圖4為現(xiàn)有的HKMG器件的制備方法中形成HKMG器件后的器件示意圖；
[0038]圖5為本發(fā)明的HKMG器件的制備方法中沉積多晶硅后的器件示意圖；
[0039]圖6為本發(fā)明的HKMG器件的制備方法中形成隔離層后的器件示意圖；
[0040]圖7為本發(fā)明的HKMG器件的制備方法中刻蝕去除多晶硅和部分二氧化硅膜后的器件示意圖；
[0041]圖8為本發(fā)明的HKMG器件的制備方法中去除剩余二氧化硅膜和無定型碳后的器件示意圖；
[0042]圖9為本發(fā)明的HKMG器件的制備方法中形成HKMG器件后的器件示意圖。
【具體實施方式】
[0043]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細(xì)的說明。需說明的是，本發(fā)明附圖均采用簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。
[0044]如圖5至圖9所示，本發(fā)明的一種HKMG器件的制備方法，具體包括以下步驟:
[0045]步驟1:提供半導(dǎo)體襯底10，該半導(dǎo)體襯底10通常為硅基底。
[0046]步驟2:在所述半導(dǎo)體襯底10上依次沉積厚柵氧20、無定型碳30和二氧化硅膜40，并在所述二氧化硅膜40上沉積多晶硅50。形成后的器件如圖5所示，具體地，所述厚柵氧20采用二氧化硅，沉積所述厚柵氧20后，利用CVD (化學(xué)氣相沉積方法)在厚柵氧20上