[发明专利]T型金属栅极的MOS晶体管制作工艺方法

说明书

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MOS晶体管的制作工艺方法。

背景技术

MOS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MOS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，MOS晶体管的开启速度都受制于栅极线宽尺寸。为了提高MOS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缩小MOS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MOS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MOS晶体管。

为解决上述技术问题，本发明T型金属栅极的MOS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；

所述衬垫层在所述硅衬底之上和所述T型多晶硅栅极四周；

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；

所述侧墙在所述T型多晶硅栅极两侧的衬垫层之外；

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；

所述金属前电介质层在所述硅片的整个表面；

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，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，减轻了传统了缩小栅极线宽尺寸对于光刻、刻蚀等工艺的压力。

附图说明

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是本发明了型金属栅极的MOS晶体管制作工艺方法的流程图；

图2(a)～(j)是本发明T型金属栅极的MOS晶体管制作工艺方法的各步骤示意图。

图中附图标记为：10-硅衬底；11-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-源区；141-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-T型孔洞。

具体实施方式

请参阅图1，本发明T型金属栅极的MOS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)。