栅极堆叠的制造方法和半导体器件.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102270607A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102270607A(43)申请公布日2011.12.07(21)申请号201010197080.6(22)申请日2010.06.03(71)申请人中国科学院微电子研究所地址100029北京市朝阳区北土城西路3号(72)发明人钟汇才骆志炯梁擎擎(74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021代理人赵伟(51)Int.Cl.H01L21/8238(2006.01)H01L27/092(2006.01)H01L29/10(2006.01)权利要求书4页说明书10页附图8页(54)发明名称栅极堆叠的制造方法和半导体器件(57)摘要本发明提出了一种具有牺牲金属去氧侧墙的栅极堆叠的制造方法，包括：在半导体衬底上形成由界面氧化物层、高K介电层和金属栅电极上构成的栅极堆叠结构；保形地沉积覆盖所述半导体衬底和所述栅极堆叠结构的金属层；以及对所述金属层选择性刻蚀处理，去除覆盖所述栅极堆叠结构顶部和所述半导体衬底的所述金属层，仅保留在所述栅极堆叠结构的外周围绕所述栅极堆叠结构的牺牲金属去氧侧墙。本发明还提出了一种通过上述工艺制造的半导体器件。CN10276ACCNN110227060702270616A权利要求书1/4页1.一种具有牺牲金属去氧侧墙的栅极堆叠的制造方法，包括：在半导体衬底上形成由界面氧化物层、高K介电层和金属栅电极上构成的栅极堆叠结构；保形地沉积覆盖所述半导体衬底和所述栅极堆叠结构的金属层；以及对所述金属层选择性刻蚀处理，去除覆盖所述栅极堆叠结构顶部和所述半导体衬底的所述金属层，仅保留在所述栅极堆叠结构的外周围绕所述栅极堆叠结构的牺牲金属去氧侧墙。2.根据权利要求1所述的具有牺牲金属去氧侧墙的栅极堆叠的制造方法，还包括：保形地沉积覆盖所述栅极堆叠结构顶部、所述牺牲金属去氧侧墙顶部和所述半导体衬底的电介质层；以及对所述电介质层进行选择性刻蚀处理，去除覆盖所述栅极堆叠结构顶部、所述牺牲金属去氧侧墙顶部和所述半导体衬底的所述电介质层，仅保留在所述牺牲金属去氧侧墙的外周围绕所述牺牲金属去氧侧墙的电介质侧墙。3.根据权利要求1所述的具有牺牲金属去氧侧墙的栅极堆叠的制造方法，在保形地沉积所述金属层之后，在对所述金属层进行选择性刻蚀处理之前，还包括：保形地沉积覆盖所述金属层的电介质层；以及对所述电介质层进行选择性刻蚀处理，去除覆盖所述金属层顶部的所述电介质层，仅保留在牺牲金属去氧侧墙的外周围绕所述牺牲金属去氧侧墙的电介质侧墙。4.根据权利要求1～3之一所述的具有牺牲金属去氧侧墙的栅极的制造方法，还包括：在完成去氧反应过程后，全部去除或部分去除所述牺牲金属去氧侧墙，或者在完成去氧反应过程后，全部去除或部分去除所述牺牲金属去氧侧墙和所述电介质侧墙。5.一种具有牺牲金属去氧侧墙的栅极堆叠的制造方法，包括：去除形成在器件电介质层中的替代栅极堆叠，暴露出半导体衬底的顶部和位于所述器件电介质层中的侧墙的侧壁；保形地沉积覆盖所述器件电介质层和所述半导体衬底的金属层；对所述金属层进行选择性刻蚀处理，去除覆盖所述器件电介质层和所述半导体衬底的所述金属层，仅保留位于所述侧墙的内周的牺牲金属去氧侧墙；以及在所述牺牲金属去氧侧墙内、所述半导体衬底上，顺序形成界面氧化物层、高K介电层和金属栅电极，从而构成栅极堆叠结构。6.一种具有牺牲金属去氧侧墙的栅极堆叠的制造方法，包括：去除形成在器件电介质层中的替代栅极堆叠，暴露出半导体衬底的顶部和位于所述器件电介质层中的侧墙的侧壁；保形地沉积覆盖所述器件电介质层和所述半导体衬底的电介质层；保形地沉积覆盖所述电介质层的金属层；顺序地对所述金属层和所述电介质层进行选择性刻蚀处理，去除覆盖所述器件电介质层和所述半导体衬底的金属层和电介质层，从而仅保留位于所述侧墙内周的电介质侧墙、和位于所述电介质侧墙内周的牺牲金属去氧侧墙；以及2CCNN110227060702270616A权利要求书2/4页在所述牺牲金属去氧侧墙内、所述半导体衬底上，顺序形成界面氧化物层、高K介电层和金属栅电极，从而构成栅极堆叠结构。7.根据权利要求5或6所述的具有牺牲金属去氧侧墙的栅极堆叠的制造方法，还包括：在完成去氧反应过程后，全部去除或部分去除高K介电侧墙和所述牺牲金属去氧侧墙，或者在完成去氧反应过程后，全部去除或部分去除高K介电侧墙、所述牺牲金属去氧侧墙和所述电介质侧墙，或者在完成去氧反应过程后，全部去除或部分去除高K介电侧墙、所述牺牲金属去氧侧墙、所述电介质侧墙和所述侧墙。8.根据权利要求1～7之一所述的具有牺牲金属去氧侧墙的栅极堆叠的制造方法，其特征在于：所述牺牲金属去氧侧墙由Ta、Hf或Ti构成；和/或所述电介质侧墙由SiO2、Si3N4或S