[发明专利]在鳍形有源区上制备高K金属栅的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种在鳍形有源区上制备高K金属栅的方法。

背景技术

随着CMOS器件特征尺寸进入到45nm及以下技术节点，由于高K材料可以通过增加物理厚度来减小栅隧穿电流,降低器件的功耗,金属栅材料可以从根本上摆脱B穿透和多晶硅栅耗尽效应,因此采用高K/金属栅结构代替传统的SiO₂/poly结构已成为研究热点。

与此同时，由于鳍形场效应晶体管器件（FinFET）的快速切换时间和高的电流密度，所以，FinFET成为理想的候选结构。FinFET的结构包括：源极、漏极，以及在源极和漏极之间的一个或者多个鳍形栅极。鳍形栅极用于调节在源极和漏极之间的电流。

请参阅图1，图1是常规的FinFET的制作方法的流程示意图，通常，FinFET的制作方法包括：

步骤S01：提供一个硅衬底；通常该硅衬底为绝缘沉底上的硅（silicon-on-insulator,SOI）衬底，该SOI衬底包括底层硅、间氧层和顶层硅。

步骤S02：在硅衬底上沉积一层垫氧化硅层和氮化硅层，经刻蚀，在硅衬底中形成鳍形有源区图案，并在鳍形有源区图案中填充氧化硅膜，平坦化氧化硅膜直至与氮化硅层的表面平齐；通常情况下为：刻蚀氮化硅层、垫氧化硅层和顶层硅，在间氧层上且在氮化硅层、垫氧化硅层和顶层硅中形成有源区图案；在鳍形有源区图案中填充氧化硅膜，将氧化硅膜平坦化直至氧化硅膜的顶部与氮化硅层的表面平齐。

步骤S03：去除氮化硅层；一般采用氢氟酸处理氮化硅层。这里，可以但不限于采用湿法刻蚀去除氮化硅层。

步骤S04：采用湿法刻蚀去除鳍形有源区图案中的部分氧化硅膜，保留一定深度的氧化硅膜，从而形成鳍形有源区。

步骤S05：在硅衬底上依次沉积栅氧化硅膜和多晶硅薄膜，经刻蚀，形成线形多晶硅栅极。

然而，在上述的常规制造方法中，制造出来的栅极结构如图2所示，图2是常规的FinFET的制作方法所制造出的FinFET中的多晶硅栅结构图，其中，包括位于硅衬底201上的鳍形有源区202，位于鳍形有源区202上的多晶硅栅203，位于鳍形有源区202上的部分多晶硅栅极的顶部的高度大于其它部分多晶硅栅极顶部的高度，因此，制备出来的多晶硅栅极203的表面高低不平，从而不能作为后栅集成法的伪栅极来制备高k金属栅晶体管器件的金属栅。

因此，需要改进现有工艺，使FinFET结构能够作为伪栅极适用于后栅集成法制备高k金属栅晶体管器件。

发明内容

为了克服上述问题，本发明旨在提供改进常规FinFET的制造方法，使制造出的FinFET结构能够作为伪栅极适用于后栅集成法制备高K金属栅晶体管器件，达到FinFET的制备方法与后栅集成法相兼容的目的。

本发明提供一种在鳍形有源区上制备高K金属栅的方法，包括：

步骤S01：提供一个硅衬底；

步骤S02：在所述硅衬底上沉积一层垫氧化硅层和氮化硅层，经刻蚀，在所述硅衬底中形成鳍形有源区图案，并在所述鳍形有源区图案中填充氧化硅膜，平坦化所述氧化硅膜的顶部；

步骤S03：去除所述氮化硅层；

步骤S04：采用湿法刻蚀去除所述鳍形有源区图案中的部分氧化硅膜，保留一定深度的氧化硅膜，从而形成鳍形有源区；

步骤S05：在所述硅衬底上依次沉积栅氧化硅膜和多晶硅薄膜，所述多晶硅薄膜将所述鳍形有源区遮盖住，平坦化所述多晶硅膜的顶部；

步骤S06：经光刻和刻蚀，在所述多晶硅膜中形成伪栅极图案，从而形成多晶硅伪栅极；

步骤S07：在所述多晶硅伪栅极中填充高K层间介电膜，研磨所述层间介电膜至所述多晶硅伪栅极顶部暴露；

步骤S08：去除所述多晶硅伪栅极，在所述层间介电膜中形成伪栅极沟槽，在所述伪栅极沟槽中填充栅极金属，研磨所述栅极金属直至所述栅极金属顶部与所述层间介电质氧化硅平齐，从而形成所述高K金属栅。

优选地，所述步骤S05中，位于所述鳍形有源区上的所述多晶硅薄膜的凹陷处的顶部高于所述鳍形有源区的凸起处的顶部。

优选地，所述步骤S05中，所述平坦化后的多晶硅膜的厚度大于500A。

优选地，所述步骤S05中，采用化学机械研磨法对所述多晶硅薄膜的顶部进行平坦化处理。

优选地，所述步骤S07中，所述层间介电膜的材料为介质二氧化硅。

优选地，所述步骤S08中的栅极金属为铝。