一种互补型金属氧化物半导体场效应晶体管的制备方法

摘要

一种互补型金属氧化物半导体场效应晶体管的制备方法，在完成常规介质隔离后，在硅衬底上形成界面SiO₂-1，接着形成第一种高K栅介质/金属栅叠层，并生长硬掩膜-1，光刻和刻蚀形成硬掩膜图形-1，腐蚀未被图形-1覆盖的第一种金属栅和高K栅介质。然后形成界面SiO₂-2和第二种高K栅介质/金属栅叠层，并生长硬掩膜-2，光刻和刻蚀形成硬掩膜图形-2，腐蚀未被图形-2覆盖的第二种金属栅和高K栅介质，露出第一金属栅上的硬掩膜-1。腐蚀去净硬掩膜-1和硬掩膜-2，淀积多晶硅和硬掩膜-3后进行栅图形光刻和刻蚀，形成叠层栅结构，淀积介质膜并刻蚀形成侧墙-1。然后按常规工艺形成源漏及其延伸区，硅化后完成接触和金属化。

主权项

一种互补型金属氧化物半导体场效应晶体管的制备方法，其主要步骤如下：1)在半导体硅衬底上形成界面层SiO₂‑1，厚度为4‑12埃；2)形成Hf基高介电常数栅介质‑1薄膜，并于400‑1050℃下，4‑120秒N₂中热退火，Hf高介电常数栅介质‑1膜是La₂O₃/HfO₂、HfSiO、HfSiON、HfLaO或HfLaON；3)在Hf基高介电常数栅介质‑1薄膜上淀积金属栅‑1，在金属栅‑1上形成非晶硅硬掩膜‑1，并光刻和刻蚀非晶硅硬掩膜‑1形成硬掩膜图形‑1，对未被硬掩膜图形‑1覆盖的金属栅‑1和Hf基高介电常数栅介质层‑1先后分别实现选择性腐蚀去除，其中，金属栅‑1为TaN或TiN薄膜，对金属栅‑1的选择性腐蚀液为NH₄OH:H₂O₂:H₂O，体积比为1‑2:1‑2:5‑6；Hf基高介电常数栅介质‑1的选择性腐蚀液为含有HF、HCl和水或HF、HCl和有机溶剂的混合溶液，HF:HCl:H₂O或有机溶剂的体积比为0.1‑1:8‑12:100；4)在硅衬底上形成界面层SiO₂‑2，厚度为4‑12埃，接着形成Hf基高介电常数栅介质‑2薄膜，并于400‑600℃下，4‑120秒N₂中热退火，Hf基高介电常数栅介质‑2薄膜是Al₂O₃/HfO₂、HfSiAlON、HfAlO、HfAlON或HfLaON；5)在Hf基高介电常数栅介质‑2上淀积金属栅‑2，在金属栅‑2上形成非晶硅硬掩膜‑2，并光刻和刻蚀非晶硅硬掩膜‑2形成硬掩膜的图形‑2，对未被非晶硅硬掩膜‑2覆盖的金属栅‑2和Hf基高介电常数栅介质层‑2叠层先后进行刻蚀，直到露出金属栅‑1上面的非晶硅硬掩膜‑1；用含NH₄OH的水溶液湿法腐蚀同时去净非晶硅硬掩膜‑1和非晶硅硬掩膜‑2，其中，金属栅‑2是MoAlN、MoAl、TiAlN、TiGaN或TaAlN，对金属栅‑2的刻蚀采用BCl₃/Cl₂基等离子体刻蚀；对Hf基高介电常数栅介质‑2采用BCl₃基等离子体刻蚀；湿法腐蚀去净非晶硅硬掩模‑1和非晶硅硬掩膜‑2的水溶液中NH₄OH:H₂O的体积比为1‑5:10‑60；6)形成多晶硅薄膜和硬掩膜‑3，进行光刻和叠层栅结构刻蚀，其中，硬掩膜‑3采用氟基刻蚀，多晶硅采用Cl基、F基、Br基、Cl+F或Cl+Br基刻蚀，金属栅‑1和金属栅‑2采用BCl₃/Cl₂基高密度等离子体刻蚀，同时形成两种纳米尺度的叠层栅结构，最后Hf基高介电常数栅介质用BCl₃基高密度等离子体刻蚀；7)清洗后淀积介质膜并刻蚀形成侧墙‑1，然后进行常规大角度离子注入和低能离子注入，接着淀积介质膜并刻蚀形成侧墙‑2和源漏注入并激活退火形成源漏区，硅化物形成后完成接触和金属化，其中，清洗采用HF:HCl:H₂O溶液，体积比为0.1‑0.5:10:100，清洗时间10秒‑120秒，以去除刻蚀残留的Hf基高介电常数栅介质和聚合物。