[发明专利]完全和均匀地硅化的栅极结构及其形成方法

权利要求书

1.一种在半导体器件上形成完全和均匀地硅化的栅极导体的方法，包括的步骤是：

提供包括硅基板(202、302)和形成于所述硅基板上的一或更多的栅极叠层(216、226、316、326)的半导体器件，所述一或更多的栅极叠层各自还包括覆盖薄栅极电介质(214、224、314、324)的栅极导体(212、222、312、322)，所述薄栅极电介质将所述栅极导体与在所述硅基板中所界定的对应的沟道区(210、220、310、320)间隔开；

设置覆盖所述一或更多的栅极导体的自组装双嵌段共聚物层(238、338)；

退火所述双嵌段共聚物层以导致所述双嵌段共聚物层将其自身组织为纳米尺度聚合物结构的重复图案；

显影所述双嵌段共聚物层以在其中形成纳米尺度开口(238A、338A)的重复图案；

使用所述被显影的双嵌段共聚物层作为蚀刻模板而选择性地蚀刻，以便形成延伸进入一或更多的栅极导体的纳米尺度穿孔(240、340)并且所述纳米尺度穿孔在到达所述薄栅极电介质之前停止，

随后在所述一或更多的栅极导体上方沉积硅化物形成金属，所述硅化物形成金属填充所述纳米尺度穿孔；并且

自对准多晶硅化以便转换所述一或更多的栅极导体为硅化物(212A、222A、312A、322A)。

2.根据权利要求1的方法，其中所述一或更多的栅极导体在自对准多晶硅化之前是多晶硅。

3.根据权利要求1的方法，其中所述自对准多晶硅化通过高温快速热退火(RTA)而完成。

4.根据权利要求1的方法，其中所述双嵌段共聚物是PS-PMMA嵌段共聚物。

5.根据权利要求1的方法，其中所述硅化物形成金属选自由Ni、Ti、Pt、Co、Ta和所述金属的合金构成的组。

6.根据权利要求1的方法，其中所述选择性蚀刻工艺包括反应离子蚀刻(RIE)。

7.根据权利要求1的方法，还包括在设置双嵌段共聚物层(238、338)之前设置覆盖所述一或更多的栅极导体的硬掩模层(236、336)的步骤。

8.一种在半导体器件上形成的完全和均匀硅化的栅极导体的方法，包括的步骤是：

提供包括硅基板(202、302)和形成于所述硅基板上的一或更多的栅极叠层(216、226、316、326)的半导体器件，所述一或更多的栅极叠层各自还包括覆盖薄栅极电介质(214、224、314、324)的栅极导体(212、222、312、322)，所述薄栅极电介质将所述栅极导体与在所述硅基板中所界定的对应的沟道区(210、220、310、320)间隔开，所述沟道区具有在其相对端界定的源极和漏极区；

在所述半导体器件上方设置平化层(234、334)；

设置覆盖所述平化层的自组装双嵌段共聚物层(238、338)；

退火所述双嵌段共聚物层以便引起所述双嵌段共聚物层将其自身组织为纳米尺度的聚合物结构的重复图案；

显影所述双嵌段共聚物层以便在其中形成纳米尺度的开口(238A、338A)的重复图案；

通过所述共聚物层中的开口选择性地蚀刻，以便形成延伸进入一或更多的栅极导体的纳米尺度穿孔(240、340)并且所述纳米尺度穿孔在到达所述薄栅极电介质之前停止；

在所述半导体器件上方沉积硅化物形成金属且所述硅化物形成金属填充所述纳米尺度穿孔；并且

自对准多晶硅化以便转换所述一或更多的栅极导体和所述源极和漏极区为硅化物(212A、222A、312A、322A、319A-B、329A-B)。

9.根据权利要求8的方法，其中所述一或更多的栅极导体在自对准多晶硅化之前是多晶硅。

10.根据权利要求8的方法，还包括在设置双嵌段共聚物层(238、338)之前设置覆盖所述平化层的硬掩模层(236、336)的步骤。

11.根据权利要求10的方法，其中所述选择性的蚀刻工艺还包括将所述共聚物层中的开口的图案转移至所述硬掩模层的步骤。

12.根据权利要求8的方法，其中所述自对准多晶硅化步骤包括高温快速热退火(RTA)。

13.根据权利要求8的方法，其中所述双嵌段共聚物是PS-PMMA嵌段共聚物。