[发明专利]一种用于CMOS器件的双金属栅双高介质的集成方法

权利要求书

1.一种用于CMOS器件的双金属栅双高k栅介质的集成方法，主要步骤如下：

步骤1)在完成常规的LOCOS或STI隔离后，界面层SiOx或SiON的形成：于600-800℃下，20-120秒快速热退火；

步骤2)高介电常数栅介质薄膜的形成，并于600-1050℃下，4-120秒热退火；

步骤3)金属栅电极形成：采用物理汽相淀积TiN栅；

步骤4)用光刻胶作掩模，先后分别采用P型或N型金属离子注入对PMOS或NMOS金属氮化物栅分别进行离子注入掺杂；

步骤5)低压化学汽相淀积多晶硅膜和硬掩模，然后进行光刻和硬掩膜的刻蚀；

步骤6)去胶，以硬掩膜为掩蔽，依次刻蚀多晶硅膜/金属栅/高介电常数栅介质薄膜形成金属栅叠层结构；

步骤7)形成侧墙1和源/漏延伸区低能离子注入和大角度注入；

步骤8)形成侧墙2和源/漏和离子注入；

步骤9)于600-1050℃下，2-30秒热退火；在完成源/漏杂质激活的同时，将金属离子驱动到金属栅与高介电常数栅介质薄膜的界面上和高介电常数栅介质薄膜与界面氧化层界面上，形成堆积或者通过界面反应生成偶极子，分别实现对NMOS器件和PMOS器件金属栅有效功函数的调节；

步骤10)NiSi硅化物形成；

步骤11)接触和金属化：380-450℃温度下，在合金炉内N₂中合金退火30-60分。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤1之前对完成常规的LOCOS或STI隔离后的器件进行清洗，先采用常规方法清洗，然后用氢氟酸/异丙醇/水混合溶液在室温下浸泡2-10分钟，去离子水冲洗，甩干后立即进炉；氢氟酸∶异丙醇∶水的重量比为0.2-1.5％∶0.01-0.10％∶1％。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤1中界面层是采用先注入氮再快速热退火形成，或先快速热退火形成SiOx，再氮化形成SiON；SiOx用O₃化学处理形成，然后等离子氮化。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤2中高介电常数栅介质膜是HfO₂、HfAlO、HfAlON、HfSiO、HfSiON、HfLaO或HfLaON，所述高介电常数栅介质膜通过物理气相淀积、金属有机化学气相沉积或原子层淀积工艺形成。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤3中的TiN金属栅厚度为5-100nm。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤4中P型或N型金属离子注入元素，对NMOS器件为Yb或Er或Tb；对PMOS器件为Al或Ga或Pt。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤5中的硬掩膜是SiO₂、Si₃N₄或其叠层O/N或O/N/O。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤6中硬掩膜采用氟基刻蚀，多晶硅采用F基加Cl基或HBr加Cl基刻蚀，TiN、TaN或MoN金属栅电极采用Cl基反应离子刻蚀形成，或采用化学湿法腐蚀形成。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤10中的NiSi由溅射8-20nm，Ni薄膜后，通过两步退火和其间的选择腐蚀完成，NiSi膜厚15-40nm。