制作高k金屬柵晶體管的接觸孔的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造工藝，尤其涉及一種制作高k金屬柵晶體管的接觸孔的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體元件尺寸持續(xù)微縮，傳統(tǒng)方法中利用降低柵極層間介電層，例如降低二氧化硅層厚度，以達(dá)到最佳化目的的方法，面臨到因電子的隧穿效應(yīng)(tunnelingeffect)而導(dǎo)致漏電流過(guò)大的物理限制。為了邏輯元件的發(fā)展，高介電常數(shù)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為高k)材料因具有可有效降低物理極限厚度,并且在相同的等效氧化厚度(equivalent oxidethickness, EOT)下，有效降低漏電流并達(dá)成等效電容以控制溝道開(kāi)關(guān)等優(yōu)點(diǎn)，而被用以取代傳統(tǒng)二氧化硅層或氮氧化硅層作為柵極層間介電層。
[0003]傳統(tǒng)的柵極材料多晶娃則面臨硼穿透(boron penetrat1n)效應(yīng),導(dǎo)致元件效能降低等問(wèn)題；且多晶硅柵極更遭遇難以避免的耗盡效應(yīng)(cbplet1n effect)，使得等效的柵極層間介電層厚度增加、柵極電容值下降，進(jìn)而導(dǎo)致元件驅(qū)動(dòng)能力的衰退等困境。針對(duì)此問(wèn)題，半導(dǎo)體業(yè)界更提出以新的柵極材料，例如利用具有功函數(shù)(work funct 1n )金屬層的金屬柵極來(lái)取代傳統(tǒng)的多晶硅柵極，用以作為匹配高k層間介電層的控制電極。
[0004]如圖1所示，襯底100上形成有金屬柵極110，襯底100中形成源極和漏極(均未示出)。接觸孔140和150在有源區(qū)的上方形成在層間介電層130中，其中接觸孔150由金屬柵110與SiGe層120共用。為了增加有源區(qū)與接觸孔140和150內(nèi)將填充的金屬之間的接觸電阻，通常在襯底100的有源區(qū)上形成有NiSi，但是在采用等離子體對(duì)層間介電層130進(jìn)行刻蝕至NiSi中時(shí)，Ni的聚集物會(huì)從刻蝕腔室內(nèi)掉落在器件上，掉落下來(lái)的Ni的聚集物160封住了接觸孔140的開(kāi)口。
[0005]目前，在接觸孔140和150內(nèi)填充金屬之間通常會(huì)對(duì)器件進(jìn)行清洗，為了避免清洗過(guò)程損壞金屬柵極110，所選用的清洗劑大多為弱酸性的清洗劑，然而這些清洗劑對(duì)Ni的聚集物160不起作用，這樣會(huì)導(dǎo)致接觸孔140內(nèi)無(wú)法填充金屬。
[0006]因此，為了解決該問(wèn)題，本發(fā)明提供一種制作高k金屬柵晶體管的接觸孔的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在
【發(fā)明內(nèi)容】
部分中引入了一系列簡(jiǎn)化形式的概念，這將在【具體實(shí)施方式】部分中進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
[0008]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種制作高k金屬柵晶體管的接觸孔的方法，包括:a)提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有高k金屬柵晶體管；b)在所述半導(dǎo)體襯底上形成覆蓋所述高k金屬柵晶體管的層間介電層；c)對(duì)所述層間介電層進(jìn)行圖案化，以形成僅露出所述半導(dǎo)體襯底的表面上的有源區(qū)的第一接觸孔；以及d)采用強(qiáng)酸溶液進(jìn)行清洗工藝。
[0009]優(yōu)選地，所述方法在所述d)步驟之后還包括:e )在所述層間介電層中形成露出所述高k金屬柵晶體管的柵極的第二接觸孔。
[0010]優(yōu)選地，所述第一接觸孔中與所述第二接觸孔相鄰的第一接觸孔與所述第二接觸孔連通，以形成共享接觸孔。
[0011]優(yōu)選地，所述第二接觸孔的底部未到達(dá)所述半導(dǎo)體襯底的表面。
[0012]優(yōu)選地，所述e)步驟包括:在所述第一接觸孔內(nèi)和所述層間介電層上形成犧牲層；以及對(duì)所述犧牲層和所述層間介電層進(jìn)行圖案化以形成所述第二接觸孔。
[0013]優(yōu)選地，所述方法在所述e)步驟之后還包括:進(jìn)行清洗工藝，以去除所述犧牲層。
[0014]優(yōu)選地，所述犧牲層為有機(jī)材料。
[0015]優(yōu)選地，所述待連接區(qū)域上形成有金屬硅化物。
[0016]優(yōu)選地，所述強(qiáng)酸溶液為硫酸溶液或SPM溶液。
[0017]本發(fā)明提供的方法在層間介電層中僅形成露出半導(dǎo)體襯底的表面上的有源區(qū)的第一接觸孔，并利用強(qiáng)酸溶液進(jìn)行清洗，因此可以有效地去除掉落在器件上的金屬聚集物，同時(shí)避免對(duì)金屬柵極產(chǎn)生影響。
【附圖說(shuō)明】
[0018]本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例及其描述，用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。在附圖中，
[0019]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的在具有高k金屬柵極晶體管的器件上制作完接觸孔的示意圖；
[0020]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式制作高k金屬柵晶體管的接觸孔的工藝流程圖；以及
[0021]圖3A-3F為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式制作高k金屬柵晶體管的接觸孔的工藝流程中各步驟所獲得的器件的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]接下來(lái)，將結(jié)合附圖更加完整地描述本發(fā)明，附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例。但是，本發(fā)明能夠以不同形式實(shí)施，而不應(yīng)當(dāng)解釋為局限于這里提出的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例將使公開(kāi)徹底和完全，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚，層和區(qū)的尺寸以及相對(duì)尺寸可能被夸大。自始至終相同附圖標(biāo)記表示相同的元件。
[0023]應(yīng)當(dāng)明白，當(dāng)元件或?qū)颖环Q(chēng)為“在...上”、“與...相鄰”、“連接到”或“耦合到”其它元件或?qū)訒r(shí)，其可以直接地在其它元件或?qū)由稀⑴c之相鄰、連接或耦合到其它元件或?qū)?，或者可以存在居間的元件或?qū)?。相反，?dāng)元件被稱(chēng)為“直接在...上”、“與...直接相鄰”、“直接連接到”或“直接耦合到”其它元件或?qū)訒r(shí)，則不存在居間的元件或?qū)印?br>[0024]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式制作高k金屬柵晶體管的接觸孔的工藝流程圖，圖3A-3F為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式制作高k金屬柵晶體管的接觸孔的工藝流程中各步驟所獲得的器件的剖視圖。下面將結(jié)合圖2和圖3A-3N來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的方法。
[0025]首先，執(zhí)行步驟201，提供半導(dǎo)體襯底，該半導(dǎo)體襯底上形成有高k金屬柵晶體管。
[0026]如圖3A所示，提供半導(dǎo)體襯底300。半導(dǎo)體襯底300可以是以下所提到的材料中的至少一種:硅、絕緣體上硅(SOI)、絕緣體上層疊硅(SSOI)、絕緣體上層疊鍺化硅(S-SiGeOI )、絕緣體上鍺化硅(SiGeOI)以及絕緣體上鍺(GeOI)等。半導(dǎo)體襯底300上可以被定義有源區(qū)。此外，在半導(dǎo)體襯底300中可以形成有隔離結(jié)構(gòu)(未示出)，所述隔離結(jié)構(gòu)為淺溝槽隔離(STI)結(jié)構(gòu)或者局部氧化硅(LOCOS)隔離結(jié)構(gòu)等。為了簡(jiǎn)化，此處僅以一空白來(lái)表示半導(dǎo)體襯底300。
[0027]半導(dǎo)體襯底300上形成有高k金屬柵晶體管，其包括形成在半導(dǎo)體襯底300表面上的金屬柵極310、位于半導(dǎo)體襯底300中的源極和漏極(均未示出)。此外，金屬柵極310兩側(cè)還可以形成有間隙壁。金屬柵極310可以包括位于半導(dǎo)體襯底上的高k介電層和位于高k介電層上的柵極材料層。柵極材料層可以包括金屬層以及包圍金屬層的功函數(shù)層。由于高k金屬柵晶體管已經(jīng)為本領(lǐng)域所已知，因此，不再對(duì)高k金屬柵晶體管進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0028]在半導(dǎo)體襯底300上具有有源區(qū)，在有源區(qū)中的待連接區(qū)域(例如區(qū)域A)的上方可以制作接觸孔。優(yōu)選地，為了將肖特基接觸轉(zhuǎn)變?yōu)闅W姆接觸，以降低接觸電阻，優(yōu)選地，待連接區(qū)域A上形成有金屬硅化物330。該金屬硅化物330優(yōu)選地是通過(guò)自對(duì)準(zhǔn)的方式形成的。金屬硅化物330可以為NiSi。有源區(qū)內(nèi)的待連接區(qū)域A可以為高k金屬柵晶體管的源極、漏極和/或其它待連接器件的結(jié)構(gòu)。當(dāng)高k金屬柵晶體管為PMOS晶體管時(shí)，其源/漏區(qū)域內(nèi)可以形成有SiGe應(yīng)力層320，用于增強(qiáng)PMOS的載流子的遷移率。
[0029]接著，執(zhí)行步驟202，在半導(dǎo)體襯底上形成覆蓋高k金屬柵晶體管的層間介電層。
[0030]如圖3B所不,層間介電層340覆蓋了高k金屬柵晶體管。