[发明专利]高介电层金属栅的制造方法

权利要求书

1.一种高介电层金属栅的制造方法，包括：

在衬底上形成包括高介电层、伪多晶硅和侧壁氧化层的栅极结构；

在衬底上利用硅烷进行等离子体增强化学气相沉积形成夹层绝缘层，并进行化学机械研磨以露出伪多晶硅；

以所述夹层绝缘层为种子层利用臭氧和正硅酸乙酯进行选择化学气相沉积形成第一牺牲层；

在所述第一牺牲层上沉积形成第二牺牲层，所述第二牺牲层厚度与所述侧壁氧化层厚度相同；

进行干法刻蚀刻蚀所述第二牺牲层，以露出所述第一牺牲层和伪多晶硅；

利用干法刻蚀去除伪多晶硅；

沉积金属功函数层和金属栅极；

再次进行化学机械研磨以露出所述第一牺牲层。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

在衬底上形成栅极结构的步骤包括：在衬底上定义NMOS区及PMOS区，并在NMOS区和PMOS区之间形成浅沟槽隔离；在NMOS区及PMOS区上分别形成NMOS高介电层及PMOS高介电层，及NMOS伪多晶硅和PMOS伪多晶硅，并在NMOS高介电层、NMOS伪多晶硅的两侧及PMOS高介电层、PMOS伪多晶硅的两侧形成侧壁氧化层；

形成夹层绝缘层的步骤包括：在衬底上的所述NMOS侧壁氧化层和PMOS侧壁氧化层之间利用硅烷进行等离子体增强化学气相沉积形成夹层绝缘层，并进行化学机械研磨以露出NMOS伪多晶硅及PMOS伪多晶硅；

去除伪多晶硅、沉积金属功函数层和金属栅极并再次进行化学机械研磨的步骤包括：形成覆盖所述NMOS栅极结构的第一光刻胶掩膜，并干法刻蚀去除PMOS伪多晶硅；

去除所述第一光刻胶掩膜，依次沉积PMOS金属功函数层和金属栅极，并进行化学机械研磨，以露出第一牺牲层；

形成覆盖所述PMOS栅极结构的第二光刻胶掩膜，并干法刻蚀去除NMOS伪多晶硅；

去除所述第二光刻胶掩膜，依次沉积NMOS金属功函数层和金属栅极；

进行化学机械研磨以露出所述第一牺牲层。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述利用硅烷进行等离子体增强化学气相沉积的参数为：温度300℃，压力1至5Torr，功率400至700瓦，硅烷流量为300-600sccm，N₂O流量为5000-20000sccm；

所述夹层绝缘层氧化物的厚度为300至1000A。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述利用臭氧和正硅酸乙酯TEOS进行选择化学气相沉积的工艺为：在温度300至500℃，压力20至40Torr下，TEOS为0.1-0.2gm，利用He作为TEOS载气，载气He流量为2000-8000sccm，并在He气氛下，气氛He气流量100-500sccm，臭氧流量为10000至25000sccm进行选择化学气相沉积；

所述第一牺牲层的厚度为：200至1000A。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第二牺牲层材料为SiN，第二牺牲层厚度为：50至500A。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述PMOS金属功函数层材料为TiN；所述NMOS金属功函数层材料为TiAl；所述PMOS和NMOS的金属栅极材料为Al。