在金属镶嵌栅极工艺中形成自对准接触焊盘的方法
2020-01-12

在金属镶嵌栅极工艺中形成自对准接触焊盘的方法

提供一种具有低电阻同时能够形成自对准接触焊盘的金属镶嵌栅电极。具有间隔层和间隔层限定的沟槽的绝缘体提供在半导体衬底上。杂质注入到由沟槽露出的半导体衬底内,形成沟道区。沟槽由导电材料部分地填充形成凹陷的栅电极。沟槽的其余部分由相对于绝缘层有腐蚀选择性的绝缘体填充,形成覆盖栅电极和间隔层的帽盖层。因此,帽盖层作为随后自对准接触工艺中的腐蚀中止层。

接下来,如图7所示,通过深腐蚀技术,完全除去沟槽220外的低阻导电材料230,同时,挖出导电材料进入沟槽内距第一绝缘层200的上表面预定的深度(参考245),由此形成低阻栅电极240。这里,凹陷尺寸取决于栅极的表面电阻和用于自对准接触腐蚀的栅极帽盖层的厚度。优选,凹陷尺寸约2000埃。

即,采用金属镶嵌栅极工艺,可以阻止由栅极构图造成的等离子体损伤,并且可以形成金属栅极,由此提供了高速操作。

图29到33为根据本发明的另一实施例在形成金属镶嵌栅极和自对准接触的方法的选择阶段的半导体衬底的剖面图。在图29到33中,功能与图3到28相同的部分用相同的数字表示,并且省略了对它们的介绍。

发明内容

半导体工业不断进取以提高器件性能,同时不断保持或甚至降低半导体产品的成本。这些目标已通过产业制造出更小的半导体器件的能力而部分地实现,由此能够由起始衬底获得更多的半导体芯片,从而降低了具体半导体芯片的加工成本。制造具有亚微米结构器件的能力对获得较小芯片有主要的贡献,同时较小的芯片的集成度等于较大芯片获得的集成度。

虚拟栅极材料层形成在牺牲绝缘层130上并构图形成虚拟栅极图形140。形成虚拟栅极图形140之后,使用虚拟栅极图形140做注入掩模进行用于轻掺杂漏区(LDD)的杂质注入。优选,以约1×1013atoms/cm2的剂量约20到30keV的能量注入磷。之后,进行退火工艺激活注入的杂质,以消除衬底缺陷,由此形成LDD区160。在虚拟栅极图形140的侧壁上形成绝缘间隔层180。

接下来,除去虚拟侧壁间隔层180a。这里,也除去部分第一绝缘层200,特别是沟槽220的上部边缘,由此扩大了沟槽宽度尺寸,扩大的沟槽220a的侧壁剖面基本上垂直,如图25所示。

图24到28为根据本发明的另一实施例在形成金属镶嵌栅极和自对准接触的方法的选择阶段的半导体衬底的剖面图。在图中,为简化仅示出了一个栅极图形。

优选,每个虚拟栅极图形由牺牲绝缘层和虚拟栅极材料层的叠层形成。这里,形成虚拟栅极图形的步骤之后进行通过使用虚拟栅极图形作为注入掩模以及注入第一种杂质并退火,在虚拟栅极图形外的衬底中形成LDD区的步骤。此外,除去虚拟栅极图形的步骤形成沟槽露出衬底的步骤包括以下步骤:相对于侧壁间隔层、第一绝缘层和牺牲绝缘层选择性除去虚拟栅极图形;将第二种杂质注入到露出的牺牲绝缘层内并退火在衬底中形成自对准沟道区;以及除去露出的牺牲绝缘层露出衬底。