金属栅极及半导体器件的制造方法.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CN107785247A(43)申请公布日2018.03.09(21)申请号201610720006.5H01L29/78(2006.01)(22)申请日2016.08.24(71)申请人中芯国际集成电路制造（上海）有限公司地址201203上海市浦东新区张江路18号申请人中芯国际集成电路制造（北京）有限公司(72)发明人韩秋华赵简(74)专利代理机构上海思微知识产权代理事务所(普通合伙)31237代理人屈蘅李时云(51)Int.Cl.H01L21/28(2006.01)H01L29/423(2006.01)H01L29/49(2006.01)权利要求书2页说明书11页附图6页(54)发明名称金属栅极及半导体器件的制造方法(57)摘要本发明提供一种金属栅极及半导体器件的制造方法，通过原子层沉积工艺在金属导电层和底部抗反射层之间上形成氧化物隔离层，可以在去除图形化的光刻胶层和底部抗反射层的过程中，通过较高的刻蚀选择比来保证所述图形化的光刻胶层和底部抗反射层的去除效果，不会产生严重的光刻胶等刻蚀残留，同时可以阻挡该过程中的氢离子向下方的金属导电层和高K介质层中扩散，大大减少了形成的金属栅极结构内部的损伤和缺陷，改善器件的偏压温度不稳定性，提高器件的可靠性。CN107785247ACN107785247A权利要求书1/2页1.一种金属栅极的制造方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底表面依次形成高K介质层和金属导电层；在所述金属导电层表面自下至上依次形成隔离层、底部抗反射层以及图形化的光刻胶层，所述图形化的光刻胶的图形定义出了至少一个金属栅极的位置；以所述图形化的光刻胶为掩膜，依次刻蚀所述底部抗反射层和隔离层，以将所述图形化的光刻胶的图形转移到所述隔离层中；去除所述图形化的光刻胶层以及底部抗反射层，并以所述隔离层为掩膜对所述金属导电层进行刻蚀，以形成所述金属栅极；去除所述隔离层。2.如权利要求1所述的金属栅极的制造方法，其特征在于，所述隔离层为通过原子层沉积工艺形成的氧化物。3.如权利要求2所述的金属栅极的制造方法，其特征在于，所述隔离层的沉积温度小于100℃，厚度为2nm～10nm。4.如权利要求1所述的金属栅极的制造方法，其特征在于，所述隔离层与所述底部抗反射层之间还依次有自下至上层叠的先进图形薄膜层和电介质抗反射层。5.如权利要求1所述的金属栅极的制造方法，其特征在于，以所述图形化的光刻胶为掩膜，采用氮气、氢气以及氨气混合气体作为主刻蚀气体来刻蚀所述底部抗反射层。6.如权利要求5所述的金属栅极的制造方法，其特征在于，刻蚀所述底部抗反射层时，氮气的流量为100sccm～1000sccm，氢气的流量为100sccm～1000sccm氨气的流量为10sccm～200sccm，刻蚀腔压力为2mtorr～100mtorr，偏置功率为100W～1000W。7.如权利要求1所述的金属栅极的制造方法，其特征在于，以所述图形化的光刻胶为掩膜，采用硅钴镍刻蚀工艺或者湿法腐蚀工艺刻蚀所述隔离层。8.如权利要求7所述的金属栅极的制造方法，其特征在于，所述硅钴镍刻蚀工艺中，主刻蚀气体为氧气和碳氟系气体，所述氧气的流量为2sccm～50sccm，所述碳氟系气体的流量为5sccm～30sccm，刻蚀腔压力为10mtorr～30mtorr，偏置功率为0W～500W。9.如权利要求7所述的金属栅极的制造方法，其特征在于，所述湿法腐蚀工艺中，采用的湿法腐蚀液为稀释的氢氟酸溶液，所述稀释的氢氟酸中的氢氟酸和去离子水的重量比为50:1～1000:1。10.如权利要求1所述的金属栅极的制造方法，其特征在于，采用氮气、氢气混合气体对所述图形化的光刻胶层以及底部抗反射层进行灰化处理，以去除所述图形化的光刻胶层以及底部抗反射层。11.如权利要求10所述的金属栅极的制造方法，其特征在于，所述灰化处理过程中，氮气的流量为100sccm～1000sccm，氢气的流量为100sccm～500sccm，工艺温度为100℃～300℃。12.如权利要求1所述的金属栅极的制造方法，其特征在于，以所述隔离层为掩膜，采用SC1清洗液对所述金属导电层进行湿法刻蚀，以形成金属栅极，所述SC1清洗液中，氢氧化铵、双氧水、去离子水的体积比为1:1:4～3:2:8。13.如权利要求1所述的金属栅极的制造方法，其特征在于，采用氢氟酸湿法腐蚀工艺去除所述隔离层，所述氢氟酸湿法腐蚀工艺中的氢氟酸和去离子水的重量比为50:1～2CN107785247A权利要求书2/2页1000:1。14.如权利要求1所述的金属栅极的制造方法，其特征在于，提供半导体衬底的过程包括：提供半导体基底，在所述半导体基底上形成有CMOS器件结构，所述