[发明专利]一种调节全硅化金属栅的栅功函数的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子超深亚微米技术互补金属氧化物半导体器件(CMOS)及超大规模集成技术领域，尤其涉及一种调节全硅化金属栅的栅功函数的方法。

背景技术

随着微电子产业的发展，多晶硅栅电极将被金属栅电极所替代。金属栅电极较多晶硅栅电极而言具有以下优点：消除了多晶硅耗尽效应、消除了PMOS管的硼穿透效应、栅电阻低。另外，金属栅电极能够与高K栅介质材料具有良好的兼容性。

为了满足高性能器件的需要，金属栅还应该具有栅功函数调节能力。迄今为止，研究人员已经提出了多种金属栅集成技术，如单功函数金属栅方法、双金属法、金属互扩散法、单金属双功函数法、全硅化法。在这些方法中，全硅化法通过硅化前向多晶硅栅内注入杂质，然后通过全硅化反应过程使杂质分凝至栅电极/栅介质界面附近形成堆积，从而能方便的调节栅功函数；并且全硅化方法工艺简单、与CMOS工艺兼容性好，使其成为一种很有希望应用于下一代CMOS工艺的技术。

全硅化方法通常采用注入常规的B、BF₂、As、P、Sb等杂质来调节全硅化金属栅的栅功函数。但是研究发现，常规杂质B、BF₂、As、P、Sb等的栅功函数调节能力有限，很难将全硅化金属栅的栅电极的栅功函数调节到导带底或价带顶，无法满足高性能体硅互补金属氧化物半导体器件(CMOS)对栅电极功函数的要求。而且注入的As、Sb杂质也会造成栅介质与栅电极之间的黏附性问题。

研究还发现，向栅内引入金属杂质也能有效的调节全硅化金属栅的栅功函数，但是金属杂质的引入一般采用溅射的方法，该方法将在整个硅片上都沉积一层金属，需要引入额外金属刻蚀工艺将不需要的地方的金属刻蚀掉。这增加了工艺的复杂性和难度，不利于器件的制备和集成。

因此，有必要寻找新的、易于集成的全硅化金属栅的栅功函数调节方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种调节全硅化金属栅的栅功函数的方法，以实现与CMOS工艺的良好兼容，并易于集成。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种调节全硅化金属栅的栅功函数的方法，该方法包括：

局部氧化隔离或浅槽隔离，进行注入前氧化，然后注入¹⁴N⁺；

漂净注入前氧化膜，栅氧化，并沉积多晶硅；

光刻、刻蚀形成多晶硅栅电极；

注入金属杂质，该金属杂质为镱Yb；

淀积金属镍Ni，退火硅化，使金属镍和多晶硅完全反应形成全硅化物金属栅；

选择去除未反应的金属镍Ni。

上述方案中，所述局部氧化隔离或浅槽隔离的步骤中，氧化温度为1000℃，隔离层厚度为3000至所述注入前氧化的步骤中，氧化厚度为100至所述注入¹⁴N⁺的步骤中，注入条件为：注入能量为10至30Kev，注入剂量为1×10¹⁴至6×10¹⁴cm^-2。

上述方案中，所述漂净注入前氧化膜的步骤中，采用体积比为H₂O∶HF＝9∶1的溶液进行漂洗，然后采用3^#腐蚀液清洗10分钟，1^#腐蚀液清洗5分钟，HF/异丙醇IPA溶液室温下浸渍5分钟；该3^#腐蚀液是体积比为5∶1的H₂SO₄与H₂O₂溶液；该1^#腐蚀液是体积比为0.8∶1∶5的NH₄OH+H₂O₂+H₂O溶液；氢氟酸/异丙醇/水是体积比为百分之0.2至0.7∶百分之0.01至0.04∶1的HF+IPA+H₂O溶液。

上述方案中，所述栅氧化并沉积多晶硅的步骤中，栅氧化的厚度为15至沉积多晶硅采用低压化学气相淀积(LPCVD)方法，沉积的多晶硅的厚度为1000至

上述方案中，所述在光刻、刻蚀形成多晶硅栅电极之前进一步包括：去背面多晶硅，并漂净背面氧化层，然后进行背面注入，注入杂质³¹P，注入能量为50至100Kev，注入剂量为3×10¹⁵至6×10¹⁵cm^-2