金属栅极的形成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体制造领域，尤其是涉及一种金属栅极的形成方法。
【背景技术】
[0002] 集成电路尤其是超大规模集成电路中的主要器件是金属-氧化物-半导体(metal oxidesemiconductor,M0S)场效应晶体管，简称M0S晶体管。自从M0S晶体管被发明以来， 其几何尺寸一直在不断缩小。在此情况下，各种实际的和基本的限制和技术挑战开始出现， 器件尺寸的进一步缩小正变得越来越困难。
[0003] 在M0S晶体管器件和电路制备中，最具挑战性的是互补型金属-氧化物-半导体 (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)晶体管器件在缩小的过程中，由于二 氧化硅(或氮氧化硅）构成的栅氧化层厚度减小带来的较高的栅极漏电流。为此，现已提出 的解决方案是，采用金属栅极和高介电常数（K)栅介质层替代传统的重掺杂多晶硅栅极和 二氧化硅(或氮氧化硅）栅介质层。
[0004] 请参考图1至图3,图1至图3为现有金属栅极形成示意图。
[0005] 图1中，提供半导体衬底100,半导体衬底100中具有浅沟槽隔离区101，浅沟槽隔 离区101的左侧形成有NM0S管的伪栅极120,右侧形成有PM0S管的伪栅极110,伪栅极120 与半导体衬底1〇〇之间具有高K介质层102和帽盖层103。同样的，伪栅极110与半导体衬 底100之间具有高K介质层102和帽盖层103,伪栅极120、伪栅极110和半导体衬底100 的表面被蚀刻停止层104覆盖，而蚀刻停止层104被层间介质层105覆盖。经过平坦化后， 伪栅极120、伪栅极110、蚀刻停止层104和层间介质层105上表面齐平。
[0006] 在图2中，由于PM0S晶体管所使用的功函数金属层与NM0S晶体管所使用的功函 数金属层不同，因此，在NM0S管的伪栅极120上形成光刻胶层106,以保护NM0S管的伪栅极 120,并以光刻胶层106为掩模，蚀刻去除图1中PM0S管的伪栅极110,形成沟槽111，沟槽 111的底部暴露帽盖层103。
[0007] 图3中，在形成沟槽111之后，需要去除光刻胶层106,以便于后续功函数金属层和 金属栅极的形成。但是，现有金属栅极形成方法中，去除光刻胶层160时，通常无法完全去 除干净，即光刻胶层160会有残留，残留的为光刻胶残留物160'，如图3所示，光刻胶残留物 160'会造成对后续金属沉积设备的污染。
[0008] 为此，亟需一种新的金属栅极的形成方法，以克服防止光刻胶层残留对后续金属 沉积设备造成污染的问题。
【发明内容】
[0009] 本发明解决的问题是提供一种金属栅极的形成方法，以防止光刻胶层残留，从而 解决金属沉积设备受到污染或者破坏的问题。
[0010] 为解决上述问题，本发明提供一种金属栅极的形成方法，包括：
[0011]提供半导体衬底；
[0012] 在所述半导体衬底上形成第一伪栅极和第二伪栅极；
[0013] 在所述半导体衬底上形成层间介质层，且所述层间介质层表面与所述第一伪栅极 和所述第二伪栅极顶部齐平；
[0014] 在所述层间介质层、第一伪栅极和第二伪栅极上形成金属氮化物材料层；
[0015] 对所述金属氮化物材料层的表面进行氧化直至形成氧化物层；
[0016] 在所述第二伪栅极上方的所述氧化物层上形成光刻胶层；
[0017] 以所述光刻胶层为掩模去除所述第一伪栅极形成第一沟槽；
[0018] 去除所述光刻胶层和剩余的所述氧化物层；
[0019] 在所述第一沟槽内形成第一金属栅极。
[0020] 可选的，所述金属氮化物层的材料包括氮化钛和氮化钽的至少其中之一。
[0021] 可选的，采用远程等离子体工艺对所述金属氮化物材料层的表面进行氧化，所述 远程等离子体工艺所采用的02流量范围为5〇 SCCm?2000SCCm，所述远程等离子体工艺所 采用的温度范围为50°C?300°C，功率范围为100W?3000W。
[0022] 可选的，所述金属氮化物材料层的厚度范围为50人?500A，所述氧化物层的厚度 范围为5人?丨〇A。
[0023] 可选的，所述光刻胶层的厚度范围为丨〇〇〇人?2000A。
[0024] 可选的，采用还原性灰化工艺和湿法刻蚀工艺去除所述光刻胶层和剩余的所述氧 化物层。
[0025] 可选的，所述还原性灰化工艺所采用的气体为氮气和氢气的至少其中之一，所述 湿法刻蚀所采用的溶液为稀盐酸溶液。
[0026] 可选的，采用氢气的等离子体，或者采用溴化氢和氧气的混合等离子体，去除所述 第一伪栅极。
[0027] 可选的，在形成所述第一金属栅极之后，所述方法还包括：
[0028] 对所述金属氮化物层进行平坦化直至去除所述金属氮化物层且暴露所述第二伪 栅极上表面；
[0029] 去除所述第二伪栅极形成第二沟槽；
[0030] 在所述第二沟槽的底部和侧壁形成第二功函数金属层，并用第二金属填充满所述 第二沟槽形成第二金属栅极。
[0031] 可选的，所述第一伪栅极为PM0S晶体管的伪栅极且所述第二伪栅极为NM0S晶体 管的伪栅极，或者所述第一伪栅极为NM0S晶体管的伪栅极且所述第二伪栅极为PM0S晶体 管的伪栅极。
[0032] 与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
[0033] 本发明的技术方案中，先在层间介质层、第一伪栅极和第二伪栅极上形成金属氮 化物材料层，并对金属氮化物材料层表面进行氧化形成氧化物层，然后将光刻胶层形成在 氧化物层上，由于光刻胶层形成在氧化物层上，并且氧化物层可以和光刻胶层一同去除，因 此光刻胶层容易被去除干净，从而防止光刻胶层残留对后续的金属沉积设备造成污染和破 坏。
[0034] 进一步，采用还原性灰化工艺和湿法刻蚀工艺去除光刻胶层，还原性刻蚀工艺能 够防止在去除光刻胶层时对第一沟槽底部的高K介质层造成破坏，从而防止晶体管的阈值 电压升高，而湿法刻蚀工艺能够将光刻胶层和氧化物层一同去除干净，简化了工艺步骤。
【附图说明】
[0035] 图1至图3是现有金属栅极的形成方法示意图；
[0036] 图4至图14是本发明实施例金属栅极的形成方法示意图。
【具体实施方式】
[0037] 现有方法中使用光刻胶层为掩模保护NM0S管的伪栅极，用于去除PM0S管的伪栅 极。但是，去除伪栅极后，形成的沟槽底部会暴露出帽盖层，而帽盖层通常为金属化合物，因 此，此时不能采用硫酸去除光刻胶层，因为硫酸会造成对帽盖层的腐蚀。同时，此时也不能 采用灰化工艺去除光刻胶层，因为灰化工艺同样会对帽盖层造成破坏。因此现有方法无法 将光刻胶层去除干净，通常会残留有光刻胶层。光刻胶层的材料为有机物，在后续功函数金 属层和金属栅极的形成过程中，工艺温度较高，光刻胶层会分解挥发出碳，造成对机台设备 的污染和破坏。
[0038] 为此，本发明提供一种金属栅极的形成方法，所述方法在金属栅极形成过程中，先 在层间介质层、第一伪栅极和第二伪栅极上形成金属氮化物材料层，并对金属氮化物材料 层表面进行氧化形成氧化物层，然后将光刻胶层形成在氧化物层上，由于光刻胶层形成在 氧化物层上，而氧化物层也可以被完全去除，因此光刻胶层变得容易去除干净，解决了金属 栅极形成过程中光刻胶层残留的问题，防止光刻胶残留物对后续的金属沉积设备造成污染 和破坏。
[0039] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明 的具体实施例做详细的说明。
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