形成金属栅极以缓解天线缺陷的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106683999A(43)申请公布日2017.05.17(21)申请号201610527074.X(22)申请日2016.07.05(30)优先权数据14/810,7292015.07.28US(71)申请人台湾积体电路制造股份有限公司地址中国台湾新竹(72)发明人王祥保(74)专利代理机构北京德恒律治知识产权代理有限公司11409代理人章社杲李伟(51)Int.Cl.H01L21/336(2006.01)H01L21/28(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图9页(54)发明名称形成金属栅极以缓解天线缺陷的方法(57)摘要本发明涉及在衬底上方形成场效应晶体管(FET)的方法以及改进回蚀刻轮廓和防止金属栅极缺陷的相关的集成电路器件。在一些实施例中，穿过层间介电(ILD)层，沿着侧壁间隔件形成凹槽，并且由高k介电层和金属栅极填充该凹槽。实施回蚀刻以降低高k介电层和金属栅极，其中，高k介电材料和金属栅极材料的“天线”形状的残余物沿着侧壁间隔件留在高k层和金属栅极的边界区域处。然后，对侧壁间隔件实施第二蚀刻，去除侧壁间隔件的顶部边缘部分。然后，可以对高k介电层和金属栅极实施一个或多个蚀刻步骤以平坦化和去除残余物。本发明的实施例还涉及形成金属栅极以缓解天线缺陷的方法。CN106683999ACN106683999A权利要求书1/2页1.一种在衬底上方形成场效应晶体管(FET)的方法，所述方法包括：穿过层间介电(ILD)层，沿着侧壁间隔件形成凹槽；形成高k介电层以覆盖所述凹槽的底面和侧壁表面；在所述凹槽的未被所述高k介电层占据的剩余部分内形成金属栅极；实施第一系列的一个或多个蚀刻以降低所述高k介电层和所述金属栅极，沿着所述侧壁间隔件留下所述高k介电层的残余物；实施第二蚀刻以形成所述侧壁间隔件的锥形上表面，所述侧壁间隔件的高度随着不断接近所述金属栅极而单调地减小；以及实施第三系列的一个或多个蚀刻以去除所述高k介电层的所述残余物和平坦化所述金属栅极。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二蚀刻包括物理蚀刻工艺。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二蚀刻是使用氩(Ar)原子的溅射工艺。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属栅极由钨(W)材料形成。5.根据权利要求1所述的方法，其中，在实施所述第一系列的一个或多个蚀刻之前，所述ILD层、所述侧壁间隔件、所述高k介电层和所述金属栅极的上表面横向地对准。6.根据权利要求1所述的方法，在所述第三系列的一个或多个蚀刻之后，还包括：在所述金属栅极和所述高k介电层上形成硬掩模层，所述硬掩模层在所述侧壁间隔件和所述ILD层上方向上延伸；以及实施平坦化，以使所述ILD层、所述侧壁间隔件和所述硬掩模层的顶面横向地对准。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述衬底是平坦衬底，至少一个鳍设置在所述平坦衬底上方。8.一种形成集成电路(IC)的方法，包括：穿过衬底上方的层间介电(ILD)层，形成对应于n沟道场效应晶体管(n-FET)的第一金属栅极的第一凹槽和对应于p沟道场效应晶体管(p-FET)的第二金属栅极的第二凹槽，所述第一凹槽和所述第二凹槽形成在各自侧壁间隔件的相邻对之间；在所述第一凹槽和所述第二凹槽的底面上方以及沿着所述侧壁间隔件的内侧壁形成高k介电层；在所述第一凹槽和所述第二凹槽内分别地形成第一金属栅极和第二金属栅极；实施平坦化以使所述ILD层、所述侧壁间隔件、所述高k介电层以及所述第一金属栅极和所述第二金属栅极的上表面共面；实施溅射蚀刻以形成所述侧壁间隔件的锥形上表面；以及实施一系列蚀刻以减小所述高k介电层和所述金属栅极的高度。9.根据权利要求8所述的方法，还包括：在分别位于所述高k介电层与所述第一金属栅极之间和位于所述高k介电层与所述第二金属栅极之间的所述第一凹槽和所述第二凹槽内形成阻挡层；以及在所述阻挡层和所述高k介电层之间的所述第二凹槽内而不在所述第一凹槽内形成功函金属层。10.一种FinFET器件，包括：鳍，设置在平坦的衬底上方；2CN106683999A权利要求书2/2页层间介电(ILD)层，设置在所述衬底上方，所述层间介电(ILD)层覆盖所述鳍并且包括设置在所述ILD层内的第一凹槽和第二凹槽；侧壁间隔件，沿着所述凹槽的侧壁设置；第一金属栅极和第二金属栅极，所述第一金属栅极设置在所述第一凹槽内，所述第二金属栅极设置在所述第二凹槽内，所述第一金属栅极和所述第二金属栅极围绕所述鳍的顶面和侧壁表面；高k介电层，设置在所述侧壁间隔件和所述金属栅极之间并且横跨所述金属栅极的底面延伸；以及其中，所述侧壁间隔件的锥形上表面高于所述高k介电层的上表面，并且所述侧壁间隔件的高度随着不断接近所述金属栅极而单调地减小。