The invention discloses an integrated manufacturing method of NMOS and PMOS with HKMG, which comprises the following steps: completing the process before the metal gate by adopting the process method of pseudo-polysilicon gate; removing the pseudo-polysilicon gate to form the corresponding groove of the metal gate; forming the first power function layer of the PMOS; removing the first power function layer of the formation region of the NMOS; and forming the first power function layer of the metal gate; The grooves are fully filled and extended to the first material layer outside the grooves; the top of the grooves in the forming area of the PMOS is opened and etched to etch the first material layer of the open area below the top of the groove; the first work function layer exposed to the open area is removed with the first material layer as a mask and the shape of the PMOS is etched. Horn structure is formed in the groove formed in the region; the first material layer is removed; the second function layer of NMOS is formed; the aluminum layer is formed; and the chemical mechanical grinding process is carried out. The invention can reduce the defect of metal gate filling and improve the reliability of the device.
【技术实现步骤摘要】
具有HKMG的NMOS和PMOS的集成制造方法
本专利技术涉及一种半导体集成电路制造方法,特别涉及一种具有高介电常数金属栅极(HKMG)的NMOS和PMOS的集成制造方法。
技术介绍
HKMG工艺中需要同时形成高介电常数(HK)的栅介质层以及形成金属栅,在现有HKMG工艺通常会采用到后金属栅极工艺,后金属栅极工艺中,通常需要采用虚拟多晶硅栅即伪多晶硅栅,利用伪多晶硅栅来形成器件的栅介质层,沟道区,和源漏区,之后再进行金属栅的置换,即将伪多晶硅栅去除,再用金属填充伪多晶硅栅去除的区域形成金属栅。现有后金属栅极工艺中,通常在虚拟多晶硅栅极去除后,会先沉积一层TiN作为PMOS的功函数金属层,然后通过一次光刻和刻蚀工艺去除掉NMOS区域的TiN层。接下来是NMOS的功函数金属层TiAl的沉积,最后是金属栅极填充,金属栅的材料通常为Al,之后进行化学机械研磨(CMP)。随着集成电路的关键尺寸不断缩小,在22nm以下技术节点时,后金属栅极工艺中的金属填充越来越困难。高深宽比带来金属填充的空洞,从而导致高阻、可靠性等问题。在主流的22纳米集成电路工艺中,金属栅极的填充问题有一下两种解决方案:第一种、金属铝填充工艺参数的优化,比如AL回流温度的提高,但是同时会对器件Vt有负面的影响。第二种、湿润层材料从钛-铝改变成钴-铝,可以改善金属AL的填充能力,也不会带来对器件的影响。但是材料的改变带来电势的变化,后续的化学机械研磨工艺会容易产生电化学反应缺陷。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种具有HKMG的NMOS和PMOS的集成制造方法,能降低金属栅填充的缺陷, ...
【技术保护点】
1.一种具有HKMG的NMOS和PMOS的集成制造方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤一、采用伪多晶硅栅的工艺方法在半导体衬底上完成金属栅之前的工艺;步骤二、去除所述伪多晶硅栅并在去除了所述伪多晶硅栅的区域形成沟槽,所述沟槽为金属栅的填充区域;步骤三、在所述半导体衬底的正面形成PMOS的第一功函数层,所述第一功函数覆盖在各所述沟槽的侧面和底部表面并延伸到所述沟槽外;步骤四、去除NMOS的形成区域的所述第一功函数层;步骤五、在所述半导体衬底的正面形成第一材料层,所述第一材料层将各所述沟槽完全填充并延伸到各所述沟槽外;步骤六、采用光刻工艺将所述PMOS的形成区域的所述沟槽的顶部打开,并将打开区域位于所述沟槽外的所述第一材料层全部去除以及将所述沟槽区域的所述第一材料层刻蚀到低于所述沟槽的顶部的位置;步骤七、以所述第一材料层为掩膜将打开区域的暴露的所述第一功函数层去除,使所述PMOS的形成区域的所述沟槽中所述第一功函数层的顶部低于所述沟槽的顶部并使所述沟槽的内部空间为上宽下窄的喇叭口结构;步骤八、去除所述第一材料层;步骤九、在所述半导体衬底的正面形成NMOS的第二功函数层,所述第二功函数层覆盖 ...
【技术特征摘要】
1.一种具有HKMG的NMOS和PMOS的集成制造方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤一、采用伪多晶硅栅的工艺方法在半导体衬底上完成金属栅之前的工艺;步骤二、去除所述伪多晶硅栅并在去除了所述伪多晶硅栅的区域形成沟槽,所述沟槽为金属栅的填充区域;步骤三、在所述半导体衬底的正面形成PMOS的第一功函数层,所述第一功函数覆盖在各所述沟槽的侧面和底部表面并延伸到所述沟槽外;步骤四、去除NMOS的形成区域的所述第一功函数层;步骤五、在所述半导体衬底的正面形成第一材料层,所述第一材料层将各所述沟槽完全填充并延伸到各所述沟槽外;步骤六、采用光刻工艺将所述PMOS的形成区域的所述沟槽的顶部打开,并将打开区域位于所述沟槽外的所述第一材料层全部去除以及将所述沟槽区域的所述第一材料层刻蚀到低于所述沟槽的顶部的位置;步骤七、以所述第一材料层为掩膜将打开区域的暴露的所述第一功函数层去除,使所述PMOS的形成区域的所述沟槽中所述第一功函数层的顶部低于所述沟槽的顶部并使所述沟槽的内部空间为上宽下窄的喇叭口结构;步骤八、去除所述第一材料层;步骤九、在所述半导体衬底的正面形成NMOS的第二功函数层,所述第二功函数层覆盖在各所述沟槽的侧面和底部表面并延伸到所述沟槽外;步骤十、在所述半导体衬底的正面形成铝层,所述铝层将各所述沟槽完全填充并延伸到所述沟槽外,利用所述PMOS的形成区域的所述沟槽的喇叭口结构提高所述PMOS的形成区域的所述沟槽中的所述铝层的填充质量;步骤十一、采用化学机械研磨工艺将所述沟槽外的所述铝层、所述第二功函数层和所述第一功函数层都去除以及将所述半导体衬底的正面的位置研磨到低于步骤七中所述喇叭口结构对应的所述第一功函数层被去除位置。2.如权利要求1所述的具有HKMG的NMOS和PMOS的集成制造方法,其特征在于:步骤三中在形成所述第一功函数层之前还包括在所述半导体衬底的正面形成第一反扩散层的步骤,所述第一功函数层形成于所述第一反扩散层的表面。3.如权利要求1所述的具有HKMG的NMOS和PMOS的集成制造方法,其特征在于:在步骤九形成所述第二功函数层之后以及步骤十形成所述铝层之前...
【专利技术属性】
技术研发人员:钮锋,王昌锋,廖端泉,
申请(专利权)人:上海华力微电子有限公司,
类型:发明
国别省市:上海,31
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