[发明专利]采用大马士革工艺制备金属栅极中接触孔的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件制备方法，特别涉及一种半导体器件的金属栅极中接触孔的制备方法。

背景技术

在目前传统的半导体工艺中，普遍使用多晶硅作为栅极材料。但现在已经开始使用金属栅电极的工艺。目前的金属栅极工艺，与传统工艺中的基本相同，而将其中的多晶硅栅极用金属材料来代替。作为金属栅电极使用的材料，在NMOS管(n型场效应晶体管)中可为氮化钽(TaN)和二氧化铪(HfO₂)材料，而在PMOS管(p型场效应晶体管)中可为氮化钛(TiN)和二氧化铪(HfO₂)材料。同时，目前半导体制备中采用大马士革工艺主要停留在以通孔为主的流程中。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种采用大马士革工艺制备金属栅极中接触孔的方法，其简化了制备工艺。

为解决上述技术问题，本发明的采用大马士革工艺制备金属栅电极中接触孔的方法，在完成金属栅极制备之后，包括如下步骤：

(1)在制备侧墙之后进行源漏离子注入形成源漏区，然后在源漏区硅表面上形成金属硅化物；

(2)在硅片上淀积第一介质层，至覆盖金属栅极台阶；

(3)采用化学机械研磨法研磨第一介质层材料至金属栅极上表面，后在第一介质层上淀积一层第二介质层；

(4)接着在所述第二介质层上淀积第三介质层；

(5)进行光刻工艺曝出源漏极接触孔的位置，之后依次刻蚀第三介质层、第二介质层和第一介质层至金属硅化物表面，形成源漏极接触孔，后去除光刻胶并清洗硅片；

(6)用湿法可显影的填充材料涂覆硅片以填充所述步骤五中刻蚀出的接触孔；

(7)用显影液显影步骤6中的硅片，去除第三介质层表面的填充材料形成平整的硅片表面；

(8)进行第二次光刻曝出栅极接触孔的位置以及在所述源漏极接触孔上的金属线位置，依次刻蚀第三介质层和第二介质层，至第一介质层表面，刻蚀出金属线区域和栅极接触孔；

(9)去除硅片上的光刻胶和源漏极接触孔内的湿法可显影材料，后用常规工艺清洗硅片；

(10)淀积互连金属，填充所刻蚀出的金属线区域、栅极接触孔和源漏接触孔，后采用CMP法平整化去除高于第三介质层上的互连金属。

本发明的采用大马士革工艺制备金属栅极中接触孔的方法，在实现金属栅极制作完成后，采用大马士革工艺，实现了接触孔填充和互连金属线的制备，简化了工艺流程。同时，由于采用了金属栅极工艺，器件的性能可以得到大幅度提高。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明具体实施例中完成金属硅化物后结构示意图；

图2为本发明具体实施例中淀积第一介质层后的结构示意图；

图3为本发明具体实施例中淀积第二介质层后的结构示意图；

图4为本发明具体实施例中淀积第三介质层后的结构示意图；

图5为本发明具体实施例中刻蚀形成源漏接触孔后的结构示意图；

图6为本发明具体实施例中去除光刻胶后的结构示意图；

图7为本发明具体实施例中填充湿法可显影材料后的结构示意图；

图8为本发明具体实施例中湿法去除第三介质层上湿法可显影材料后的结构示意图；

图9为本发明具体实施例中刻蚀出金属线区域和栅极接触孔后的结构示意图；

图10为本发明具体实施例中去除图9中光刻胶和填充材料后的结构示意图；

图11为本发明具体实施例中用互连金属填充接触孔和金属线位置后的结构示意图；

图12为本发明的实施框图。

具体实施方式

本发明的采用大马士革工艺制备金属栅极中接触孔的方法中，具体流程可为(见图12)：

1、对将传统工艺中的多晶硅栅极用金属栅极替代后的硅片，在制备侧墙之后进行源漏离子注入形成源漏区，然后在源漏区硅表面上形成金属硅化物。在金属栅极使用的材料，在NMOS晶体管中可为氮化钽(TaN)和二氧化铪(HfO₂)，为先淀积二氧化铪，再淀积氮化钽；而在PMOS管可为氮化钛(TiN)和二氧化铪(HfO₂)，为先淀积二氧化铪再淀积氮化钛。金属栅极的侧墙工艺与传统工艺中的侧墙工艺相同，而在金属硅化物工艺中需要注意的是在金属栅电极上不再需要形成金属硅化物(见图1)，这是与传统工艺不太一样的地方。