[发明专利]金属栅制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，尤其是一种金属栅制作方法。

背景技术

在集成电路制造领域，尤其是在32纳米工艺下，使用高K材料和金属栅的方法将被广泛采用。在半导体制造中有两种基本的刻蚀工艺刻蚀形成金属栅：干法刻蚀和湿法刻蚀。干法刻蚀是把晶圆表面曝露于气态中产生的等离子体，等离子体通过光刻胶开出的窗口，与晶圆发生物理或化学反应，从而去掉曝露的表面材料。干法刻蚀是亚微米尺寸下刻蚀器件的最主要方法。而在湿法刻蚀中，液体化学试剂以化学方式去除晶圆表面材料。湿法刻蚀可以用来刻蚀晶圆上的某些层或用来去除干法刻蚀后的残留物。

现有的金属栅制作方法大概可包括，首先参考图1A，在硅衬底1的正反面分别形成第一氧化层2a和第二氧化层2b，接着在第一氧化层2a上形成第一保护层3a并在第二氧化层2b上形成第二保护层3b；参考图1B，在第一保护层3a上形成图形化的光刻胶，以光刻胶为掩模刻蚀第一保护层3a、第一氧化层2a和硅衬底1，形成隔离沟槽；参考图1C，在硅衬底1和第一保护层3a上采用化学气相沉积形成第三氧化层2c；然后参考图1D，使用化学机械研磨平坦化第三氧化层2c；参考图1E，下一道工艺是需要将第一保护层移除，而现有的保护层刻蚀去除只采用的湿法刻蚀方法，由于湿法刻蚀属于各向同性即刻蚀在所有方向(横向，纵向)同时刻蚀，并且晶圆浸泡在化学液体中，所以在刻蚀第一保护层3a时，第二保护层3b和第二氧化层2b同样被刻蚀掉，离子注入形成阱区，去除第一氧化层2a并形成栅氧化层2d；继续参考图1F，在栅氧化层上形成金属层4和多晶硅层5；再参考图1G，在多晶硅层5上形成图案化的光刻胶，以光刻胶为掩模刻蚀多晶硅层5和金属层4，形成金属栅。在形成金属栅前，沟槽隔离制作过程中淀积的保护层和氧化层被全部去除，晶圆背面是暴露的硅衬底，金属栅极刻蚀形成之后，金属栅的侧面暴露出金属原子，这些金属原子会扩散至晶圆背面并进入硅衬底，造成金属污染，导致器件漏电流增大，可靠性降低等问题。为了保证硅衬底1不被掺入杂质，必须清洗硅衬底1中被扩散的部分。清洗以后硅衬底1变薄而且不平整，导致后续的加工过程中出现光刻机无法准确对焦的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是使用湿法刻蚀去除保护层时，硅衬底背面的保护层同时被去除而导致在刻蚀金属栅时金属原子扩散进入硅衬底表面，影响金属栅的性能。

一种金属栅的制作方法，一种金属栅的制作方法，首先提供已形成硅衬底的晶圆，在所述硅衬底的正反面分别形成第一氧化层和第二氧化层，在所述第一氧化层和第二氧化层上分别形成第一保护层和第二保护层；刻蚀第一保护层，第一氧化层和硅衬底；在所述第一保护层和出露的硅衬底淀积第三氧化层，平坦化第三氧化层至出露第一保护层；干法刻蚀去除部分第一保护层；湿法刻蚀去除剩余的第一保护层和部分第二保护层；离子注入形成阱区，预清洗去除第一氧化层并形成栅氧化层；形成金属栅。

优选的，第一保护层和第二保护层均采用氮化硅材料。

优选的，第一氧化层、第二氧化层和第三氧化层均采用氧化硅。

优选的，所述第一保护层和第二保护层采用低压化学气相淀积在炉管内形成，形成的厚度为1000～2000埃。

优选的，所述第三氧化层采用的化学气相沉积的方法形成，形成的厚度为50到200埃。

优选的，所述平坦化第三氧化层采用的化学机械研磨的方式。

优选的，所述形成金属栅包括：在栅氧化层上形成金属层和多晶硅层；刻蚀多晶硅层和金属层形成金属栅。

优选的，所述刻蚀多晶硅层和金属层采用的是干法蚀刻的方式。

优选的，形成金属栅之后还包括清洗去除第二保护层及第二氧化层的工艺。

优选的，所述预清洗和清洗均采用氢氟酸清洗。与现有的技术相比，本发明具有以下优点：通过干法刻蚀和湿法刻蚀保护层的配合使用，避免了由于单独使用湿法蚀刻导致金属原子扩散进入硅衬底，不会造成预清洗时硅衬底中硅原子流失而导致的金属栅的漏电流等影响晶圆质量的问题产生。进一步保证预清洗时硅衬底有第二保护层的覆盖，不会造成硅衬底因清洗导致的硅衬底不平坦，影响后续工艺光刻设备的对于晶圆的对焦。

附图说明

图1A至1G为现有金属栅制作方法结构示意图；

图2为本发明金属栅制作方法的流程图；

图3A至3J为本发明金属栅制作方法的结构示意图。

具体实施方式