高K金属栅极结构的制造方法技术

本发明专利技术涉及半导体领域，尤其涉及高K金属栅极结构的制造方法。本发明专利技术的方法包括：提供一衬底，在衬底上形成侧墙与伪栅极，一次沉积一通孔刻蚀停止层、层间绝缘氧化层于侧墙、伪栅极、衬底上；曝露通孔刻蚀停止层，并刻蚀通孔刻蚀停止层；沉积一牺牲层，并刻蚀牺牲层形成牺牲侧墙；移除伪栅极，形成凹槽，并进行金属栅极填充。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体领域，尤其涉及高K金属栅极结构的制造方法。
技术介绍
在后栅极工艺中，可以分为先高介电常数介质，（High-K，以下简称高K)工艺和后 高K工艺，其中的先高K有利于后续的金属栅极的填充，因为高K和保护层并不占据凹槽的 空间，为凹槽节省出来填充金属栅极的位置，但是先高K工艺对于热预算有一定的要求；而 对于后高K工艺，高K和保护层需要占据凹槽较多的空间，对于金属栅极的填充有较高的难 度。
技术实现思路
针对现有的高K金属栅极结构及其制造方法所存在的问题，本专利技术设计了一种降 低金属栅极填充难度的结构的制造方法。 本专利技术包括如下技术方案： 高K金属栅极结构的制造方法，所述方法包括： 提供一衬底，在所述衬底上形成侧墙与伪栅极，一次沉积一通孔刻蚀停止层、层间 绝缘氧化层于所述侧墙、所述伪栅极、所述衬底上； 曝露所述通孔刻蚀停止层，并刻蚀所述通孔刻蚀停止层； 沉积一牺牲层，并刻蚀所述牺牲层形成牺牲侧墙； 移除所述伪栅极，形成凹槽，并进行金属栅极填充。 优选的，所述通孔刻蚀停止层为氮化硅。 优选的，采用化学机械研磨工艺曝露所述通孔刻蚀停止层。 优选的，采用干法或湿法对曝露的对所述通孔刻蚀停止层进行刻蚀。 优选的，采用回拉工艺对曝露的对所述通孔刻蚀停止层进行刻蚀。 优选的，所述通孔刻蚀停止层在所述伪栅极上的厚度大于50A。 优选的，所述方法还包括：刻蚀所述层间绝缘氧化层停止于所述通孔刻蚀停止层 的上表面。 优选的，所述牺牲层为非晶碳或氮化硼或氮化钛。 优选的，所述牺牲层的厚度大于50 优选的，所述牺牲侧墙的宽度小于所述伪栅极上的所述侧墙与所述通孔刻蚀停止 层的宽度之和。 优选的，所述凹槽的开口顶角的形状为圆弧状。 本专利技术的有益效果是： 本专利技术通过将凹槽的侧壁上形成牺牲侧墙，进而形成了有较大空间的凹槽，以方 便金属栅极的填充，同时也保证了相应的热预算与金属栅极的填充难度，并且不影响金属 栅极的形貌。【附图说明】 图Ia-If?为本专利技术高K金属栅极结构的制造方法实施例一的结构示意图。 图2a_2d为本专利技术高K金属栅极结构的制造方法实施例二的结构示意图。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术进行进一步说明，如下技术方案可以自由的进行组合，并 不构成对本专利技术的限定。 实施例一 图Ia-If?为本专利技术高K金属栅极结构的制造方法实施例一的结构示意图，如图Ia 所示，提供一硅衬底1〇〇,于衬底1〇〇上形成伪栅极104与侧墙103,其中的部分衬底100还 曝露在外。在衬底1〇〇、侧墙、伪栅极104上依次沉积通孔刻蚀停止层101、层间绝缘氧化层 102,其中通孔刻蚀停止层101的厚度大T 50 A 如图Ib所示，采用化学机械研磨工艺刻蚀通孔刻蚀停止层101，并停止于层间绝 缘氧化层102的上表面，使得通孔刻蚀停止层101曝露，通孔刻蚀停止层101为氮化硅。 如图Ic所示，可以采用干法刻蚀或湿法刻蚀的方法对通孔刻蚀停止层101进行回 拉工艺，对通孔刻蚀停止层101的刻蚀停止于伪栅极104的上表面。 如图Id所示，沉积一牺牲层107于伪栅极104、层间绝缘氧化层102、通孔刻蚀停 止层101上，其中牺牲层107的形状可以为凹形，牺牲层107采用的牺牲材料可以为非晶碳 或氮化硼或氮化钛，其厚度大于50 A。 如图Ie所示，刻蚀牺牲层107,形成牺牲侧墙105,牺牲侧墙105的宽度小于伪栅 极104上的侧墙与通孔刻蚀停止层101的宽度之和，牺牲侧墙105的形状为圆弧状。 如图If?所示，移除伪栅极104形成凹槽106,进行金属栅极的填充，从而不影响金 属栅极填充的形貌，凹槽106的开口顶角的形状为圆弧状。 实施例二 图2a_2d为本专利技术高K金属栅极结构的制造方法实施例二的结构示意图。 如图2a所示，提供一硅衬底200,于衬底200上依次沉积通孔刻蚀停止层201，层 间绝缘氧化层202,其中层间绝缘氧化层202的侧壁被通孔刻蚀停止层201覆盖住，在衬底 200上形成伪栅极204与侧墙203,其中通孔刻蚀停止层201为氮化硅，采用化学机械研磨 工艺曝露伪栅极204。 如图2b所示，采用回拉工艺刻蚀部分伪栅极204,刻蚀部分的高度为整个伪栅极 204高度的1/4至1/2。 如图2c所示，刻蚀伪栅极204上表面的部分侧墙203,使得曝露的侧墙203为倾斜 状。 如图2d所示，移除伪栅极204,形成凹槽205,进行金属栅极的填充。 上述的方法可以单独对NMOS和PMOS进行，移除伪栅极可以PMOS与NMOS分开进 行，伪栅极回拉形成的凹槽的深度在NMOS与PMOS可以是相同的，也可以是不同的，侧墙刻 蚀可以扩大凹槽的开口，开口扩大的部分在后续的金属栅极研磨工艺中会被去掉。 本实施例适用于后高K工艺、后栅极工艺和先高K工艺、先栅极工艺。 综上所述，本专利技术通过将凹槽的侧壁上形成牺牲侧墙的方法，进而形成了有较大 空间的凹槽，以方便金属栅极的填充，同时也保证了相应的热预算与金属栅极的填充难度。 通过说明和附图，给出了【具体实施方式】的特定结构的典型实施例，基于本专利技术精 神，还可作其他的转换。尽管上述专利技术提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为 局限。 对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。 因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本专利技术的真实意图和范围的全部变化和修正。在权 利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本专利技术的意图和范围内。【主权项】1. 高K金属栅极结构的制造方法，其特征在于，所述方法包括： 提供一衬底，在所述衬底上形成侧墙与伪栅极，一次沉积一通孔刻蚀停止层、层间绝缘 氧化层于所述侧墙、所述伪栅极、所述衬底上； 曝露所述通孔刻蚀停止层，并刻蚀所述通孔刻蚀停止层； 沉积一牺牲层，并刻蚀所述牺牲层形成牺牲侧墙； 移除所述伪栅极，形成凹槽，并进行金属栅极填充。2. 根据权利要求1所述的高K金属栅极结构的制造方法，其特征在于，所述通孔刻蚀停 止层为氮化硅。3. 根据权利要求1所述的高K金属栅极结构的制造方法，其特征在于，采用化学机械研 磨工艺曝露所述通孔刻蚀停止层。4. 根据权利要求1所述的高K金属栅极结构的制造方法，其特征在于，采用干法或湿法 对曝露的对所述通孔刻蚀停止层进行刻蚀。5. 根据权利要求所述的高K金属栅极结构的制造方法，其特征在于，采用回拉工艺对 曝露的对所述通孔刻蚀停止层进行刻蚀。6. 根据权利要求1所述的高K金属栅极结构的制造方法，其特征在于，所述通孔刻蚀停 止层在所述伪栅极上的厚度大于501 ?7. 根据权利要求1所述的高K金属栅极结构的制造方法，其特征在于，所述方法还包 括：刻蚀所述层间绝缘氧化层停止于所述通孔刻蚀停止层的上表面。8. 根据权利要求1所述的高K金属栅极结构的制造方法，其特征在于，所述牺牲层为非 晶碳或氮化硼或氮化钛。9. 根据权利要求1所述的高K金属栅极结构的制造方法，其特征在于，所述牺牲层的厚 度大于50 A,10. 根据权利要求1所述的高K金属栅极结构的制造方法，其特征在于，所述牺牲侧墙 的宽度小于所述伪栅极上的所述侧墙与所述通孔刻蚀停止层的宽度之和。11. 根据权利要求1所述的高K金属栅极结构的制造方法，其特征在本文档来自技高网...

【技术保护点】
高K金属栅极结构的制造方法，其特征在于，所述方法包括：提供一衬底，在所述衬底上形成侧墙与伪栅极，一次沉积一通孔刻蚀停止层、层间绝缘氧化层于所述侧墙、所述伪栅极、所述衬底上；曝露所述通孔刻蚀停止层，并刻蚀所述通孔刻蚀停止层；沉积一牺牲层，并刻蚀所述牺牲层形成牺牲侧墙；移除所述伪栅极，形成凹槽，并进行金属栅极填充。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍宇，
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