[发明专利]金属栅极的形成方法

权利要求书

1.一种金属栅极的形成方法，其特征在于，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有替代栅；

在所述半导体衬底上形成介质层，所述介质层表面与替代栅表面平齐；

在介质层和替代栅表面形成氮化钛层；

对所述氮化钛层进行氧化处理，在氮化钛层表面形成二氧化钛层；

在二氧化钛层上形成图形化的光刻胶层，所述图形化的光刻胶层具有对应替代栅的第一开口；

以所述图形化的光刻胶层为掩膜，依次刻蚀二氧化钛层和氮化钛层，形成暴露替代栅表面的第二开口；

以所述图形化的光刻胶层和氮化钛层为掩膜，去除所述替代栅，形成凹槽，在凹槽内填充满金属，形成金属栅极。

2.如权利要求1所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述对氮化钛层的氧化处理为灰化工艺或炉管工艺。

3.如权利要求2所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述灰化工艺采用的气体为氧气，反应温度为40摄氏度～250摄氏度，氧气流量为10sccm～1000sccm。

4.如权利要求2所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述炉管工艺采用的气体为氧气，反应温度为400摄氏度～800摄氏度，氧气流量为10sccm～30sccm。

5.如权利要求1所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述氮化钛层的厚度为20埃～200埃。

6.如权利要求1所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述氮化钛层的形成工艺为物理气相沉积。

7.如权利要求1所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述替代栅表面和侧壁以及半导体衬底表面形成有刻蚀停止层。

8.如权利要求7所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述刻蚀停止层的材料为拉应力的氮化硅或压应力的氮化硅。

9.如权利要求7所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述介质层的形成过程为：在刻蚀停止层表面形成介质材料层；化学机械研磨所述介质材料层和刻蚀停止层，以替代栅表面为停止层，形成介质层，介质层的表面与替代栅表面平齐。

10.如权利要求9所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述金属栅极的形成过程为：以所述图形化的光刻胶层和氮化钛层为掩膜，去除所述替代栅，形成凹槽；去除所述图形化的光刻胶层、二氧化钛层和氮化钛层；形成覆盖凹槽、刻蚀停止层、介质层表面的金属层；化学机械研磨所述金属层，以介质层表面为停止层，形成金属栅极。

11.如权利要求1所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述替代栅和半导体衬底之间还形成有栅介质层。

12.如权利要求11所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述栅介质层的材料为氧化硅、氮氧化硅或高K介质材料。

13.如权利要求1所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述金属栅极的材料为Al、Cu、Ag、Au、Pt、Ni其中一种或几种。

14.如权利要求1所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述在形成金属栅极之前，还包括步骤：在凹槽的侧壁和底部形成扩散阻挡层。

15.如权利要求14所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述扩散阻挡层的材料为TiN或TaN。

16.如权利要求14所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述扩散阻挡层表面形成有功能层。

17.如权利要求16所述的金属栅极的形成方法，其特征在于，所述功能层的材料为Ti、Ta、TiN、TaN、TiAl、TaC、TaSiN其中一种或几种。