[发明专利]一种插入式TiN金属栅叠层结构的制备和刻蚀方法

权利要求书

1.一种插入式TiN金属栅叠层结构的制备和刻蚀方法，其特征在于，该方法包括：

步骤10：在半导体衬底上形成界面SiO₂层，然后在其上形成高K栅介质层；

步骤20：所述高K栅介质层经过快速热退火处理后，在其上形成TiN金属栅电极层；

步骤30：在所述TiN金属栅电极层上形成硅栅层，并在其上形成硬掩膜层；

步骤40：光刻，通过干法刻蚀工艺对硬掩膜层进行刻蚀；

步骤50：去胶，以硬掩膜层为掩蔽，通过干法刻蚀工艺对硅栅层进行各向异性刻蚀；

步骤60：通过干法刻蚀工艺对TiN金属栅电极层和高K栅介质层进行高选择比各向异性刻蚀。

2.根据权利要求1所述的插入式TiN金属栅叠层结构的制备和刻蚀方法，其特征在于，步骤10中所述高K栅介质层由HfO₂、HfON、HfAlO、HfAlON、HfTaO、HfTaON、HfSiO、HfSiON、HfLaO或者HfLaON形成，所述高K栅介质层通过物理气相淀积、金属有机化学气相沉积或者原子层淀积工艺形成。

3.根据权利要求1所述的插入式TiN金属栅叠层结构的制备和刻蚀方法，其特征在于，步骤20中所述高K栅介质层的快速热退火处理的温度500～900度，处理时间为10～90秒。

4.根据权利要求1所述的插入式TiN金属栅叠层结构的制备和刻蚀方法，其特征在于，步骤20中所述TiN金属栅电极层通过物理气相淀积、金属有机化学气相沉积或者原子层淀积工艺形成。

5.根据权利要求1所述的插入式TiN金属栅叠层结构的制备和刻蚀方法，其特征在于，步骤30中所述硅栅层既由多晶硅或非晶硅构成，所述硬掩膜层由氧化硅、氮化硅或氧化硅/氮化硅叠层结构构成。

6.根据权利要求1所述的插入式TiN金属栅叠层结构的制备和刻蚀方法，其特征在于，步骤60中所述TiN金属栅和高K介质的干法刻蚀的上电极功率为140～450W，下电极功率为30～180W，压强为4～20mt，BCl₃基刻蚀气体的总流量为30～120sccm，腔体和电极的温度控制在50～120度。

7.根据权利要求1所述的插入式TiN金属栅叠层结构的制备和刻蚀方法，其特征在于，步骤60中所述TiN金属栅和高K介质的干法刻蚀工艺中采用BCl₃基气体作为刻蚀气体。

8.根据权利要求7所述的插入式TiN金属栅叠层结构的制备和刻蚀方法，其特征在于，所述BCl₃基刻蚀气体是BCl₃、O₂、Ar的混合气体，或者是BCl₃、Cl₂、Ar的混合气体。

9.根据权利要求8所述插入式TiN金属栅叠层结构的制备和刻蚀方法，其特征在于，所述BCl₃、O₂、Ar的混合气体中BCl₃气体的流量为20～110sccm，O₂的流量为2～15sccm，Ar的流量为10～60sccm。

10.根据权利要求8所述的插入式TiN金属栅叠层结构的制备和刻蚀方法，其特征在于，所述BCl₃、Cl₂、Ar的混合气体中BCl₃气体的流量为20～110sccm，Cl₂的流量为5～40sccm，Ar的流量为10～60sccm。