高k金屬柵極結構的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及半導體領域，尤其涉及高K金屬柵極結構的制造方法。
【背景技術】
[0002] 在后柵極工藝中，可以分為先高介電常數介質，（High-K，以下簡稱高K)工藝和后 高K工藝，其中的先高K有利于后續的金屬柵極的填充，因為高K和保護層并不占據凹槽的 空間，為凹槽節省出來填充金屬柵極的位置，但是先高K工藝對于熱預算有一定的要求；而 對于后高K工藝，高K和保護層需要占據凹槽較多的空間，對于金屬柵極的填充有較高的難 度。
【發明內容】
[0003] 針對現有的高K金屬柵極結構及其制造方法所存在的問題，本發明設計了一種降 低金屬柵極填充難度的結構的制造方法。
[0004] 本發明包括如下技術方案：
[0005] 高K金屬柵極結構的制造方法，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墻；
[0009] 移除所述偽柵極，形成凹槽，并進行金屬柵極填充。
[0010] 優選的，所述通孔刻蝕停止層為氮化硅。
[0011] 優選的，采用化學機械研磨工藝曝露所述通孔刻蝕停止層。
[0012] 優選的，采用干法或濕法對曝露的對所述通孔刻蝕停止層進行刻蝕。
[0013] 優選的，采用回拉工藝對曝露的對所述通孔刻蝕停止層進行刻蝕。
[0014] 優選的，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] 優選的，所述犧牲層為非晶碳或氮化硼或氮化鈦。
[0017] 優選的，所述犧牲層的厚度大于50
[0018] 優選的，所述犧牲側墻的寬度小于所述偽柵極上的所述側墻與所述通孔刻蝕停止 層的寬度之和。
[0019] 優選的，所述凹槽的開口頂角的形狀為圓弧狀。
[0020] 本發明的有益效果是：
[0021] 本發明通過將凹槽的側壁上形成犧牲側墻，進而形成了有較大空間的凹槽，以方 便金屬柵極的填充，同時也保證了相應的熱預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?為本發明高K金屬柵極結構的制造方法實施例一的結構示意圖。
[0023] 圖2a_2d為本發明高K金屬柵極結構的制造方法實施例二的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024] 下面結合附圖對本發明進行進一步說明，如下技術方案可以自由的進行組合，并 不構成對本發明的限定。
[0025] 實施例一
[0026] 圖Ia-If?為本發明高K金屬柵極結構的制造方法實施例一的結構示意圖，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與側墻103,其中的部分襯底100還 曝露在外。在襯底1〇〇、側墻、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，采用化學機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,形成犧牲側墻105,犧牲側墻105的寬度小于偽柵 極104上的側墻與通孔刻蝕停止層101的寬度之和，犧牲側墻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] 實施例二
[0033] 圖2a_2d為本發明高K金屬柵極結構的制造方法實施例二的結構示意圖。
[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與側墻203,其中通孔刻蝕停止層201為氮化硅，采用化學機械研磨 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上表面的部分側墻203,使得曝露的側墻203為傾斜 狀。
[0037] 如圖2d所示，移除偽柵極204,形成凹槽205,進行金屬柵極的填充。
[0038] 上述的方法可以單獨對NMOS和PMOS進行，移除偽柵極可以PMOS與NMOS分開進 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，側墻刻 蝕可以擴大凹槽的開口，開口擴大的部分在后續的金屬柵極研磨工藝中會被去掉。
[0039] 本實施例適用于后高K工藝、后柵極工藝和先高K工藝、先柵極工藝。
[0040] 綜上所述，本發明通過將凹槽的側壁上形成犧牲側墻的方法，進而形成了有較大 空間的凹槽，以方便金屬柵極的填充，同時也保證了相應的熱預算與金屬柵極的填充難度。
[0041] 通過說明和附圖，給出了【具體實施方式】的特定結構的典型實施例，基于本發明精 神，還可作其他的轉換。盡管上述發明提出了現有的較佳實施例，然而，這些內容并不作為 局限。
[0042] 對于本領域的技術人員而言，閱讀上述說明后，各種變化和修正無疑將顯而易見。 因此，所附的權利要求書應看作是涵蓋本發明的真實意圖和范圍的全部變化和修正。在權 利要求書范圍內任何和所有等價的范圍與內容，都應認為仍屬本發明的意圖和范圍內。
【主權項】
1. 高K金屬柵極結構的制造方法，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墻； 移除所述偽柵極，形成凹槽，并進行金屬柵極填充。2. 根據權利要求1所述的高K金屬柵極結構的制造方法，其特征在于，所述通孔刻蝕停 止層為氮化硅。3. 根據權利要求1所述的高K金屬柵極結構的制造方法，其特征在于，采用化學機械研 磨工藝曝露所述通孔刻蝕停止層。4. 根據權利要求1所述的高K金屬柵極結構的制造方法，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行刻蝕。5. 根據權利要求所述的高K金屬柵極結構的制造方法，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行刻蝕。6. 根據權利要求1所述的高K金屬柵極結構的制造方法，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. 根據權利要求1所述的高K金屬柵極結構的制造方法，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. 根據權利要求1所述的高K金屬柵極結構的制造方法，其特征在于，所述犧牲層為非 晶碳或氮化硼或氮化鈦。9. 根據權利要求1所述的高K金屬柵極結構的制造方法，其特征在于，所述犧牲層的厚 度大于50 A,10. 根據權利要求1所述的高K金屬柵極結構的制造方法，其特征在于，所述犧牲側墻 的寬度小于所述偽柵極上的所述側墻與所述通孔刻蝕停止層的寬度之和。11. 根據權利要求1所述的高K金屬柵極結構的制造方法，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】本發明涉及半導體領域，尤其涉及高K金屬柵極結構的制造方法。本發明的方法包括：提供一襯底，在襯底上形成側墻與偽柵極，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墻；移除偽柵極，形成凹槽，并進行金屬柵極填充。
【IPC分類】H01L29/423, H01L21/28
【公開號】CN105161408
【申請號】CN201510608769
【發明人】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