发明名称 使用镶嵌式制程而形成延伸金属闸极之方法
摘要 一种形成一延伸金属闸极而不具有多缠绕效应之方法,系提供一半导体结构,且具有一闸极结构于其上,闸极结构包括有一闸极介电层、一闸极矽化层、一掺杂氧化矽层、及一可丢弃闸极层且依序相叠起来,间隙壁系形成于闸极结构的侧壁上,一介电渗填层系形成覆盖于半导体结构及闸极结构上且被平坦化,而停止于可丢弃闸极层上,一第一氮化矽层系形成覆盖于可丢弃闸极层上,且一介电层矽形成覆盖于第一氮化矽层上,介电层系被图案化,以形成一沟槽覆盖于闸极结构上;其中沟槽具有一个宽度大于闸极结构的宽度,在沟槽及可丢弃闸极层底部的第一氮化矽,系使用一个或更多个选择性蚀刻而被移除,掺杂氧化矽层系使用一具有氧化矽比掺杂氧化矽的高选择性蚀刻而被移除,一阻障层系被形成覆盖于闸极矽化层上,且一金属闸极层系形成覆盖于阻障层上,藉以金属闸极层具有一个宽度大于闸极结构的宽度。
申请公布号 TW494482 申请公布日期 2002.07.11
申请号 TW090110692 申请日期 2001.05.04
申请人 特许半导体制造公司 发明人 杰伊夏格;亨利盖瑞;耶鲁汉卡拉玛雷玛;赛门卓;周美馨
分类号 H01L21/28 主分类号 H01L21/28
代理机构 代理人 林火泉 台北市忠孝东路四段三一一号十二楼之一
主权项 1.一种形成一延伸金属闸极之方法,系包括有:a.提供一半导体结构,系具有一个闸极结构于其上,该闸极结构侧壁;该闸极结构包括有一闸极介电层于该半导体结构上、一闸极矽化层于该闸极介电层上、一掺杂氧化矽层于该闸极矽化层上、及一可丢弃闸极层于该掺杂氧化矽层上;该闸极具有间隙壁于该闸极结构的侧壁上;b.形成一介电间隙壁于该闸极结构的侧壁上;c.形成一介电渗填层于该半导体结构及该闸极结构上,且平坦化该渗填层,而停止于该可丢弃闸极层上;d.形成一第一氮化矽层覆盖于该可丢弃闸极层上;e.形成一介电层覆盖于该第一氮化矽层上;f.形成一第二氮化矽层覆盖于该介电层上;g.图案化该介电层,以形成一沟槽覆盖于该闸极结构上;该沟槽具有一个宽度大于该闸极结构的宽度;h.移除在该沟槽底部的该第一氮化矽层;藉以暴露出该可丢弃闸极层;i.移除该可丢弃闸极层,且移除该掺杂氧化矽层;藉以暴露出该闸极矽化层;j.形成一阻障层覆盖于该闸极矽化层;及k.形成一金属闸极层于该阻障层上且于该沟槽中;藉以该金属闸极层具有一个宽度大于该闸极结构的宽度。2.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该闸极介电层系包括有具有介电常数大于3的任何材料。3.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该闸极矽化层系包括有多晶的矽(多晶矽)。4.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该闸极矽化层系包括有非晶矽。5.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该渗填层系包括有无掺杂氧化矽。6.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该掺杂氧化矽层系包括有磷矽玻璃(PSG)。7.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该介电层系包括有硼磷矽玻璃(BPSG)。8.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该介电层系包括有氧化矽。9.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该可丢弃闸极层包括有氮化矽。10.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该可丢弃闸极层包括有多晶的矽(多晶矽)。11.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该掺杂氧化矽层系使用无水HF蒸气蚀刻而被移除。12.如申请专利范围第11项所述之方法,其中该无水HF蒸气蚀刻具有一个选择性掺杂氧化矽比无掺杂氧化矽大于50:1。13.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该可丢弃闸极层包括有多晶矽,且该可丢弃闸极层系使用一电浆辅助蚀刻而被移除,该电浆辅助蚀刻具有一个选择性多晶矽比无掺杂氧化矽至少为2:1.及多晶矽比氮化矽至少为2:1。14.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该可丢弃闸极层包括有氮化矽,且移除该第一氮化矽层。15.如申请专利范围第1项所述之方法,尚随后形成一金属闸极层,系包括步骤:l.使用一化学机械研磨制程而平坦化该金属闸极层及该阻障层,停止于该第二氮化矽层上;m.形成一第二介电层覆盖于该金属闸极层,该阻障层及该第二氮化矽层上;及n.图案化该第二介电层,以形成该闸极结构的接触窗开口,且图案化该第二介电层、该第二氮化矽层、该第一介电层、及该渗填层,以形成源极及汲极接触窗开口。16.如申请专利范围第15项所述之方法,其中该第二介电层包括有无掺杂氧化矽。17.如申请专利范围第15项所述之方法,其中该第二介电层包括有有掺杂氧化矽。18.一种形成一延伸金属闸极及一自行对准接触窗之方法,系包括有:a.提供一半导体结构;该半导体结构系具有一个闸极介电层于其上;该闸极介电层包括有一闸极矽化层于其上;该闸极矽化层系具有一掺杂氧化矽层于其上;该掺杂氧化矽层系具有一可丢弃闸极层于其上;b.图案化该可丢弃闸极层、该掺杂氧化矽层、该闸极矽化属及该闸极介电层以形成浅沟槽隔离(STI)的沟槽;c.藉由沈积及平坦化一介电层而形成浅沟槽隔离(STI)结构;d.图案化该可丢弃闸极层、该掺杂氧化矽层、该闸极矽化层及该闸极介电层,以形成具有侧壁的闸极结构;e.形成介电间隙壁于该闸极结构的侧壁上;f.形成一渗填层覆盖于该半导体结构及该闸极结构上,且平坦化该渗填层,停止于该可丢弃闸极层上;g.形成一氮化矽层于该可丢弃闸极层及该渗填层上;h.形成一介电层覆盖于该氮化矽层上;i.图案化该介电层,以形成一沟槽覆盖于该闸极结构上;该沟槽具有一个宽度大于该闸极结构宽度的宽度;j.移除在该沟槽底部的该氮化矽层;k.移除该可丢弃闸极层;藉以暴露出该掺杂氧化矽层;l.使用一选择性的蚀刻到无该掺杂氧化矽层以移除该掺杂氧化矽层;m.形成一阻障层覆盖于该闸极多晶矽层上;及n.形成一金属闸极层于该阻障层上。19.如申请专利范围第18项所述之方法,其中该闸极介电层系包括有具有介电常数大于3的任何材料。20.如申请专利范围第18项所述之方法,其中该闸极矽化层系包括有多晶的矽(多晶矽)。21.如申请专利范围第18项所述之方法,其中该闸极矽化层系包括有非晶矽。22.如申请专利范围第18项所述之方法,其中该掺杂氧化矽层系包括有磷矽玻璃(PSG)。23.如申请专利范围第18项所述之方法,其中该掺杂氧化矽层系包括有硼磷矽玻璃(BPSG)。24.如申请专利范围第18项所述之方法,其中该可丢弃闸极层系包括有氮化矽。25.如申请专利范围第18项所述之方法,其中该渗填层系包括有无掺杂氧化矽。26.如申请专利范围第18项所述之方法,其中该介电层系包括有无掺杂氧化矽。27.如申请专利范围第18项所述之方法,其中该掺杂氧化矽层系使用无水HF蒸气蚀刻而被移除。28.如申请专利范围第27项所述之方法,其中该无水HF蒸气蚀刻具有一个选择性掺杂氧化矽比无掺杂氧化矽大于50:1。29.如申请专利范围第10项所述之方法,其中该氮化矽及该可丢弃闸极层系使用HBR/CL2/O2.或CH3F2/O2.或CH3F/O2而被蚀刻,其具有一氮化矽比掺杂氧化矽在10:1到30:1之间的选择性蚀刻,且具有一氮化矽比无掺杂氧化矽在10:1到30:1之间的选择性蚀刻。30.如申请专利范围第6项所述之方法,尚包括有随后形成一金属闸极层,其步骤包括有:o.使用一化学机械研磨制程而平坦化该金属闸极层及该阻障层,停止于该介电层上;p.形成一第二介电层覆盖于该金属闸极层及该第一介电层上;及q.图案化该第二介电层,以形成该闸极结构的接触窗开口,且图案化该第二介电层、该介电层、该第一氮化矽层、及该渗填层,以形成自行对准源极及汲极接触窗开口。31.如申请专利范围第29项所述之方法,其中该第二介电层系包括有无掺杂氧化矽。32.如申请专利范围第29项所述之方法,其中该第二介电层系包括有掺杂氧化矽。图式简单说明:第1图到第6B图说明本发明第一个较佳实施例之连续剖面图,说明一种形成一自行对准延伸金属闸极之制程。第7A图到第11A图系说明本发明第二个较佳实施例之连续俯面图,说明一种形成一自行对准延伸金属闸极之制程。第7B图到第11B图、及第12图到第16图系说明本发明第二个较佳实施例之连续剖面图,其中第7B图系为如第7A图中轴线7B-7B'之剖面图,第8B图系为如第8A图中轴线8B-8B'之剖面图,第9B图系为如第9A图中轴线9B-9B'之剖面图,第10B图系为如第10A图中轴线10B-10B'之剖面图,第11B图到第12图到第16图系为如第11A图中轴线11B-11B'之剖面图。
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