[发明专利]用于形成金属栅极晶体管的方法

说明书

相关申请交叉索引

本申请基于并要求于2009年3月20日提交的美国临时申请第61/162,065号的优先权，其全部内容结合与此作为参考。

技术领域

本发明总的来说涉及半导体器件领域，更具体地，涉及用于形成金属栅极晶体管的方法。

背景技术

半导体集成电路(IC)工业经历了快速发展。IC材料和设计的技术进步产生了多个IC时代，其中，每个时代都具有比先前时代更小且更复杂的电路。然而，这些进步增加了处理和制造IC的复杂性，并且对于将被实现的进步，需要IC处理和制造中的类似开发。

在IC演进过程中，功能密度(即，每芯片面积中互连器件的数量)通常都在增加，同时几何尺寸(即，可使用制造处理创建的最小组件(或线))减小。这种规模缩小工艺通常通过增加产量效率和降低相关成本来提供很多益处。这样的规模缩小还产生了相对较高的功率耗散值，这可通过使用诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)器件的低功率耗散器件来解决。

在规模缩小趋势的过程中，已经实现了将各种材料用于CMOS器件的栅电极和栅极介电层。CMOS器件通常用栅极氧化物和多晶硅栅电极形成。期望用高k栅极介电层和金属栅电极来替代栅极氧化物和多晶硅栅电极，以提高部件尺寸持续减小的器件性能。传统地，在栅极介电层和金属栅电极之间形成扩散势垒，以防止金属离子扩散到栅极介电层并损坏栅极介电层。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种用于清洗衬底上方的金属栅极晶体管的栅极介电层上方的扩散势垒的方法。该方法包括：用第一溶液清洗扩散势垒，第一溶液包括至少一种表面活性剂，第一溶液的表面活性剂的量约为临界胶束浓度(CMC)以上。用第二溶液清洗扩散势垒，第二溶液具有物理力(physical force)以去除扩散势垒上方的颗粒，其中，第二溶液基本不与扩散势垒互相作用。

在另一个实施例中，提供了一种用于形成金属栅极晶体管的方法。该方法包括：在衬底上的栅极介电层上方的扩散势垒的上方形成伪栅极(dummy gate)，在伪栅极周围具有绝缘介电层，至少一个掺杂区域与伪栅极相邻。去除伪栅极以露出扩散势垒。用包括至少一种表面活性剂的第一溶液清洗扩散势垒，第一溶液的表面活性剂的量约为临界胶束浓度(CMC)以上。用第二溶液清洗扩散势垒，第二溶液具有物理力以去除栅极介电层上方的颗粒，其中，第二溶液基本不与扩散势垒互相作用。此后，在扩散势垒的上方形成金属栅极层。

结合下文及附图，更加详细地描述本发明的这些和其他实施例以及其部件。

附图说明

当读取附图时，从以下详细描述能够最好地了解本发明。需要强调的是，根据工业中的标准惯例，多种部件不按照比例绘制并且仅用于说明目的。事实上，为了清楚地描述，可以任意增加或减小多种部件的尺寸和数量。

图1是示出用于清洗金属栅极晶体管的栅极介电层上方的扩散势垒的示例性流程的示意图。

图2A至图2I是示出形成CMOS金属栅极晶体管的示例性处理的示例性截面图。

具体实施方式

传统的扩散势垒具有金属材料。如果在沉积金属栅极层之前应用传统的清洗工艺(SC1和SC2)来清洗扩散势垒，则会发现在形成扩散势垒和金属栅极层之后会形成颗粒。SC1工艺包括NH₄OH、H₂O₂和H₂O的混合物，以及SC2工艺包括HCl、H₂O₂和H₂O的混合物。发现SC1和SC2工艺的化学品与金属扩散势垒互相作用而形成颗粒。颗粒可以是很小的。然而，金属栅极层的以下沉积会增强颗粒。颗粒可以被称为金属突起缺陷。如果在扩散势垒的上方形成多个金属栅极层，则金属突起缺陷的问题会更加严重。

如上所述，期望用于形成金属栅极晶体管的方法。

应该明白，以下公开提供了多种不同的实施例或实例，用于实现本发明的不同部件。以下描述了部件和配置的特定实例以简化本发明的公开。当然，这些仅是实例并且不旨在限制本发明。例如，以下说明书中在第二部件之上或在第二部件上形成第一部件可以包括形成直接接触的第一和第二部件的多个实施例，而且还可以包括在第一和第二部件之间可以形成附加部件使得第一和第二部件可以不直接接触的多个实施例。另外，本公开可以重复使用多个实例中的参考标号和/或字母。这种重复使用用于简化和清楚的目的，其本身并不表明多个实施例和/或上述配置之间的关系。