[发明专利]一种金属栅器件的制备方法

说明书

本发明提供一种金属栅器件的制备方法，通过在栅介质层表面的形成具有掺杂浓度的牺牲层，且所述掺杂浓度自所述牺牲层表面向所述牺牲层底面递增或递减，从而在刻蚀所述牺牲层的过程中，所述刻蚀工艺的工艺菜单在刻蚀过程中保持不变。本发明通过刻蚀菜单固定的刻蚀工艺就可以实现从上至下刻蚀速率递增或递减，从而，提高了第一开口的片内均匀性，保障后续形成的第二开口的片内均匀性，具有显著的意义。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，更具体地，涉及一种金属栅器件的制备方法。

背景技术

半个世纪以来，在摩尔定律的驱动下，集成电路中的可容纳的晶体管的数量每18个月就增加一倍,晶体管尺寸也随之缩小。随着CMOS电路中晶体管特征尺寸的不断缩小，High-K/Metal Gate(HKMG)技术应用至高性能半导体器件的制备工艺。

HKMG技术是指high-k(高k值)栅电介质+metal gate(金属栅)电极叠层技术，其中，high-k技术即high-k栅电介质技术，通过采用高介电常数的电介质替代SiO₂作为栅电介质层，高介电常数的电介质的K值相比SiO₂高了6倍左右，在相同的电压和电场强度下，电介质物理厚度可以是SiO₂作为电介质层的6倍，由此降低高品质的电介质层的工艺难度，减小了量子隧穿效应引起的漏电，从而大大减小了半导体器件的栅极漏电。Metal gate技术指的是金属栅极技术，由于high-k栅电介质材料的功函数与传统的多晶硅栅材料不匹配，如果继续使用多晶硅栅极，会出现栅极费米能级钉扎现象，导致栅极材料功函数不可调整，所以必须更换新的栅极材料，而用金属电极取代多晶硅是一个理想的解决方案。

目前，金属栅极在置换栅极去除后形成的沟槽内进行淀积，因此当置换栅极的侧壁陡直时，其形成的沟槽侧壁也是陡直形貌。如图1所示，在小线宽的沟槽内填充金属栅极时容易形成空洞，造成器件的性能和可靠性的劣化。为了避免金属栅空洞，通常通过刻蚀工艺的调整，形成倒梯形的置换栅极，从而在置换栅极移除后形成倾斜侧壁，但通过刻蚀工艺的调整形成的倒梯形置换栅极，容易造成倒梯形角度不均匀分布，从而导致晶体管性能的片内均匀性变差。因此，需要一种能形成稳定置换栅极倒梯形结构的形成方法，从而避免形成金属栅空洞的同时，进一步保证器件的片内均匀性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种金属栅器件的制备方法，包括：

步骤S01：提供半导体衬底；

步骤S02：形成覆盖所述半导体衬底表面的栅介质层；

步骤S03：形成覆盖所述栅介质层表面的牺牲层，所述牺牲层具有掺杂浓度，且所述掺杂浓度自所述牺牲层表面向所述牺牲层底面递增或递减；

步骤S04：在所述牺牲层表面形成图形化的光刻胶层；

步骤S05：以所述图形化的光刻胶层为掩膜，刻蚀所述牺牲层，形成贯穿所述牺牲层的第一开口；

步骤S06：去除所述图形化的光刻胶层；

步骤S07：在所述第一开口内填充介质层；

步骤S08：去除所述牺牲层，形成贯穿所述介质层的第二开口；

步骤S09：在所述第二开口内填充形成金属栅极。

优选地，所述掺杂浓度自所述牺牲层表面向所述牺牲层底面线性递增，所述第一开口沿垂直于所述半导体衬底的剖面形状为正梯形。

优选地，所述第二开口沿垂直于所述半导体衬底的剖面形状为倒梯形。

优选地，所述掺杂浓度自所述牺牲层表面向所述牺牲层底面线性递减，所述第一开口沿垂直于所述半导体衬底的剖面形状为倒梯形；所述第二开口沿垂直于所述半导体衬底的剖面形状为正梯形。