专利名称：T型金属栅极的mos晶体管制作工艺方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体集成电路的制造工艺方法，特别是涉及一种M0S 晶体管的制作工艺方法。
背景技术：
M0S晶体管是半导体集成电路的基本器件，它包括源极、漏极和栅极。 目前的M0S晶体管中栅极最常用的材料是多晶硅。然而随着半导体制造工 艺的发展，业界已逐渐采用金属栅极来替代传统的多晶硅栅极。
无论是采用多晶硅栅极还是金属栅极，M0S晶体管的开启速度都受制于 栅极线宽尺寸。为了提高M0S晶体管的开启速度，就需要不断减少MOS晶 体管的栅极线宽尺寸，而目前半导体集成电路的光刻、刻蚀等工艺无法无 限制地縮小M0S晶体管的栅极线宽尺寸。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种T型金属栅极的M0S晶体管制 作工艺方法，所述方法可以制作具有T型金属栅极的M0S晶体管。
为解决上述技术问题，本发明T型金属栅极的M0S晶体管制作工艺方 法应用于硅衬底的两个浅沟槽隔离区之间，所述硅衬底之上具有一氧化硅 层，所述方法包括如下步骤
第1步，在所述氧化硅层之上淀积一多晶硅层；
第2步，刻蚀所述多晶硅层与氧化硅层，刻蚀出T型多晶硅栅极，仅保留所述T型多晶硅栅极的下底面与硅衬底之间的氧化硅层；
第3步，在所述硅衬底之上和所述T型多晶硅栅极四周形成氧化硅层， 所形成的氧化硅层与第2步保留的氧化硅层融为一体，所述融为一体的氧 化硅层作为所述T型多晶硅栅极的衬垫层；
第4步，在所述T型多晶硅栅极两侧的硅衬底先进行光刻形成源区、 漏区，再对源区、漏区进行轻掺杂漏注入；
第5步，在所述T型多晶硅栅极两侧的氧化硅层之外形成侧墙，在所 述侧墙之外的源区、漏区进行源/漏注入形成所述MOS晶体管的源极和漏极；
第6步，在所述侧墙之外的所述源极和漏极之上制作一金属硅化物层；
第7步，在所述源极、漏极、侧墙和T型多晶硅栅极之上的氧化硅层 之上淀积一金属前电介质层；
第8步，化学机械研磨所述金属前电介质层和所述T型多晶硅栅极之 上的氧化硅层，直至露出所述T型多晶硅栅极为止；
第9步，刻蚀去除所述T型多晶硅栅极形成一 T型孔洞；
第10步，向所述T型孔洞中填充金属形成所述MOS晶体管的T型金属 栅极。
本发明制作的T型金属栅极，縮小了栅极底部线宽尺寸，减小了源极 和漏极之间的实际沟道长度，满足了 MOS晶体管日益提高的开启速度需求， 减轻了传统了縮小栅极线宽尺寸对于光刻、刻蚀等工艺的压力。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明图1是本发明T型金属栅极的M0S晶体管制作工艺方法的流程图2 (a) (j)是本发明T型金属栅极的M0S晶体管制作工艺方法的 各步骤示意图。
图中附图标记为IO —硅衬底；ll一浅沟槽隔离区；12 —氧化硅层； 13 —多晶硅层；131—T型多晶硅栅极；132 — T型金属栅极；14一源区；141 一源极；15 —漏区；151—漏极；16 —侧墙；17 —金属硅化物层；18 —金属
前电介质层；19一T型孔洞。
具体实施例方式
请参阅图1，本发明T型金属栅极的M0S晶体管制作工艺方法包括如下 步骤
本发明的应用环境请参阅图2 (a)，在硅衬底10上具有两个浅沟槽隔 离区11，本发明所述方法就应用于硅衬底(silicon substrate) 10在两 个浅沟槽隔离区11之间的区域，硅衬底10之上还具有氧化硅层12。
第1步，请参阅图2 (a)，在氧化硅层12之上淀积多晶硅(poly)层 13。例如，可以采用化学气相淀积工艺。
第2步，请参阅图2 (b)，刻蚀多晶硅层13与氧化硅层12，将多晶硅 层13刻蚀出T型多晶硅栅极131，将氧化硅层12刻蚀为仅保留T型多晶硅 栅极131的下底面与硅衬底10之间的氧化硅层12。
T型多晶硅栅极131的截面形状可以认为是一个矩形在上、 一个倒梯形 在下的结合体。倒梯形的上底边较长，下底边较短。矩形与倒梯形接触的 边，与倒梯形的上底边等长。刻蚀T型栅极已经为现有技术。例如，可以采用特殊程序的光刻工艺。
第3步，请参阅图2 (c)，在硅衬底10之上和T型多晶硅栅极131四 周形成氧化硅层，所形成的氧化硅层与第2步保留的氧化硅层12融为一体， 融为一体的氧化硅层12作为T型多晶硅栅极131的衬垫层(liner oxide)。
本步工艺相当于将第2步保留的氧化硅层12扩大至硅衬底IO之上和T 型多晶硅栅极131四周。
第4步，请参阅图2 (d)，在T型多晶硅栅极131两侧的硅衬底10区 域先进行光刻，以形成源区14和漏区15 (源区14和漏区15的位置可以互 换)。除源区14和漏区15以外的区域为光刻胶所保护。再对源区14、漏区 15进行轻惨杂漏注入(LDD)，其特征是低能量、浅结。
第5步，请参阅图2 (e)，在T型多晶硅栅极131两侧的氧化硅层12 之外形成侧墙16。
例如，可以先在整个硅片表面淀积一氧化硅层，再利用干法刻蚀工艺 去除氧化硅层来形成侧墙16。由于各项异性刻蚀特性，就会形成氧化硅的 侧墙16。此时，氧化硅层12仅保留T型多晶硅栅极131的下底面、斜面与 硅衬底10之间的部分、以及侧墙16与硅衬底10之间的部分。
在侧墙16之外的源区14、漏区15进行源/漏注入形成所述MOS晶体管 的源极141和漏极151。
第6步，请参阅图2 (f)，在侧墙16之外的源极141和漏极151之上 制作金属硅化物(salicide)层17。制作金属硅化物已经为现有技术。例 如，可以先将难熔金属淀积在侧墙16之外的源极141和漏极151之上，然后进行高温退火处理以形成金属硅化物。
第7步，请参阅图2 (g)，在源极141、漏极151、侧墙16、 T型多晶 硅栅极131之上的氧化硅层12之上淀积金属前电介质(PMD， pre-metal dielectric)层18。
本步工艺相当于在整个硅片上淀积一层金属前电介质，金属前电介质 可以是氧化硅或旋涂玻璃。优选情况下，金属前电介质层18在T型多晶硅 栅极131之上的氧化硅层12之上的高度为1000至5000A。
第8步，i青参阅图2 (h)，以化学机械研磨(CMP， chemical mechanical planarization)工艺平坦、去除金属前电介质层18和T型多晶硅栅极131 之上的氧化硅层12，采用终点监测方法(EPD， end point detect)监测， 直至露出T型多晶硅栅极131为止。
第9步，请参阅图2(i)，刻蚀去除T型多晶硅栅极131形成一T型孔 洞19。
第10步，请参阅图2(j)，向T型孔洞中19填充金属形成所述M0S晶 体管的T型金属栅极132。例如，可先用淀积工艺向T型孔洞19中淀积金 属，再用化学机械研磨工艺将T型孔洞19周围的、及凸出于T型孔洞19 之外的金属研磨为平坦表面。
权利要求
1.一种T型金属栅极的MOS晶体管制作工艺方法，所述方法应用于硅衬底的两个浅沟槽隔离区之间，所述硅衬底之上具有一氧化硅层，其特征是所述方法包括如下步骤第1步，在所述氧化硅层之上淀积一多晶硅层；第2步，刻蚀所述多晶硅层与氧化硅层，刻蚀出T型多晶硅栅极，仅保留所述T型多晶硅栅极的下底面与硅衬底之间的氧化硅层；第3步，在所述硅衬底之上和所述T型多晶硅栅极四周形成氧化硅层，所形成的氧化硅层与第2步保留的氧化硅层融为一体，所述融为一体的氧化硅层作为所述T型多晶硅栅极的衬垫层；第4步，在所述T型多晶硅栅极两侧的硅衬底先进行光刻形成源区、漏区，再对源区、漏区进行轻掺杂漏注入；第5步，在所述T型多晶硅栅极两侧的氧化硅层之外形成侧墙，在所述侧墙之外的源区、漏区进行源/漏注入形成所述MOS晶体管的源极和漏极；第6步，在所述侧墙之外的所述源极和漏极之上制作一金属硅化物层；第7步，在所述源极、漏极、侧墙和T型多晶硅栅极之上的氧化硅层之上淀积一金属前电介质层；第8步，化学机械研磨所述金属前电介质层和所述T型多晶硅栅极之上的氧化硅层，直至露出所述T型多晶硅栅极为止；第9步，刻蚀去除所述T型多晶硅栅极形成一T型孔洞；第10步，向所述T型孔洞中填充金属形成所述MOS晶体管的T型金属栅极。
2.根据权利要求1所述的T型金属栅极的M0S晶体管制作工艺方法， 其特征是所述方法的第7步中，所述金属前电介质层在所述T型多晶硅栅极之上的氧化硅层之上的高度为1000至5000A。
全文摘要
本发明公开了一种T型金属栅极的MOS晶体管制作工艺方法，包括如下步骤第1步，淀积一多晶硅层；第2步，刻蚀出T型多晶硅栅极；第3步，在T型多晶硅栅极四周形成氧化硅层；第4步，光刻形成源区、漏区，对源区、漏区进行轻掺杂漏注入；第5步，形成侧墙，在源区、漏区进行源/漏注入形成源极和漏极；第6步，在源极和漏极之上制作一金属硅化物层；第7步，淀积一金属前电介质层；第8步，化学机械研磨金属前电介质层；第9步，刻蚀形成T型孔洞；第10步，向T型孔洞中填充金属形成T型金属栅极。本发明制作的T型金属栅极，缩小了栅极底部线宽尺寸，减小了源极和漏极之间的实际沟道长度，满足了MOS晶体管日益提高的开启速度需求。
文档编号H01L21/336GK101656212SQ20081004372
公开日2010年2月24日 申请日期2008年8月21日 优先权日2008年8月21日
发明者骏 朱, 陈福成 申请人:上海华虹Nec电子有限公司