[发明专利]栅极堆叠的制造方法和半导体器件

权利要求书

1.一种具有牺牲金属去氧侧墙的栅极堆叠的制造方法，包括：

在半导体衬底上形成由界面氧化物层、高K介电层和金属栅电极上构成的栅极堆叠结构；

保形地沉积覆盖所述半导体衬底和所述栅极堆叠结构的金属层；以及

对所述金属层选择性刻蚀处理，去除覆盖所述栅极堆叠结构顶部和所述半导体衬底的所述金属层，仅保留在所述栅极堆叠结构的外周围绕所述栅极堆叠结构的牺牲金属去氧侧墙。

2.根据权利要求1所述的具有牺牲金属去氧侧墙的栅极堆叠的制造方法，还包括：

保形地沉积覆盖所述栅极堆叠结构顶部、所述牺牲金属去氧侧墙顶部和所述半导体衬底的电介质层；以及

对所述电介质层进行选择性刻蚀处理，去除覆盖所述栅极堆叠结构顶部、所述牺牲金属去氧侧墙顶部和所述半导体衬底的所述电介质层，仅保留在所述牺牲金属去氧侧墙的外周围绕所述牺牲金属去氧侧墙的电介质侧墙。

3.根据权利要求1所述的具有牺牲金属去氧侧墙的栅极堆叠的制造方法，在保形地沉积所述金属层之后，在对所述金属层进行选择性刻蚀处理之前，还包括：

保形地沉积覆盖所述金属层的电介质层；以及

对所述电介质层进行选择性刻蚀处理，去除覆盖所述金属层顶部的所述电介质层，仅保留在牺牲金属去氧侧墙的外周围绕所述牺牲金属去氧侧墙的电介质侧墙。

4.根据权利要求1～3之一所述的具有牺牲金属去氧侧墙的栅极的制造方法，还包括：

在完成去氧反应过程后，全部去除或部分去除所述牺牲金属去氧侧墙，或者

在完成去氧反应过程后，全部去除或部分去除所述牺牲金属去氧侧墙和所述电介质侧墙。

5.一种具有牺牲金属去氧侧墙的栅极堆叠的制造方法，包括：

去除形成在器件电介质层中的替代栅极堆叠，暴露出半导体衬底的顶部和位于所述器件电介质层中的侧墙的侧壁；

保形地沉积覆盖所述器件电介质层和所述半导体衬底的金属层；

对所述金属层进行选择性刻蚀处理，去除覆盖所述器件电介质层和所述半导体衬底的所述金属层，仅保留位于所述侧墙的内周的牺牲金属去氧侧墙；以及

在所述牺牲金属去氧侧墙内、所述半导体衬底上，顺序形成界面氧化物层、高K介电层和金属栅电极，从而构成栅极堆叠结构。

6.一种具有牺牲金属去氧侧墙的栅极堆叠的制造方法，包括：

去除形成在器件电介质层中的替代栅极堆叠，暴露出半导体衬底的顶部和位于所述器件电介质层中的侧墙的侧壁；

保形地沉积覆盖所述器件电介质层和所述半导体衬底的电介质层；

保形地沉积覆盖所述电介质层的金属层；

顺序地对所述金属层和所述电介质层进行选择性刻蚀处理，去除覆盖所述器件电介质层和所述半导体衬底的金属层和电介质层，从而仅保留位于所述侧墙内周的电介质侧墙、和位于所述电介质侧墙内周的牺牲金属去氧侧墙；以及

在所述牺牲金属去氧侧墙内、所述半导体衬底上，顺序形成界面氧化物层、高K介电层和金属栅电极，从而构成栅极堆叠结构。

7.根据权利要求5或6所述的具有牺牲金属去氧侧墙的栅极堆叠的制造方法，还包括：

在完成去氧反应过程后，全部去除或部分去除高K介电侧墙和所述牺牲金属去氧侧墙，或者

在完成去氧反应过程后，全部去除或部分去除高K介电侧墙、所述牺牲金属去氧侧墙和所述电介质侧墙，或者

在完成去氧反应过程后，全部去除或部分去除高K介电侧墙、所述牺牲金属去氧侧墙、所述电介质侧墙和所述侧墙。

8.根据权利要求1～7之一所述的具有牺牲金属去氧侧墙的栅极堆叠的制造方法，其特征在于：

所述牺牲金属去氧侧墙由Ta、Hf或Ti构成；和/或

所述电介质侧墙由SiO₂、Si₃N₄或SiON构成。

9.根据权利要求1～8之一所述的具有牺牲金属去氧侧墙的栅极堆叠的制造方法，其特征在于：

所述牺牲金属去氧侧墙的宽度为1～10nm，高度为20～90nm；和/或

所述电介质侧墙的宽度为2～50nm，高度为20～90nm。

10.根据权利要求2或5或6所述的具有牺牲金属去氧侧墙的栅极堆叠的制造方法，其特征在于：

所述牺牲金属去氧侧墙具有简单的“D”形剖面形状。