[发明专利]形成CMOS全硅化物金属栅的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种CMOS(互补金属氧化物半导体)全硅化物金属栅制备方法。 

背景技术

互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，简称CMOS)通常使用于超大规模集成电路(VLSI)装置中。降低CMOS的尺寸有有利于改善集成电路的速度性能、密度以及每单位功能的成本，所以降低CMOS的尺寸已成为目前的发展趋势。随着特征尺寸的不断缩小，特别是特征尺寸小到45nm或以下时，传统的多晶硅栅极结构会出现栅极漏电等问题，所以出现了新型金属栅极技术来取代传统的多晶硅栅极技术。 

目前CMOS全硅化物金属栅分为两种：1.第一全硅化物金属栅极和第二全硅化物金属栅极为材质不同的全硅化物金属栅；2.第一全硅化物金属栅极和第二全硅化物金属栅极为材质相同但金属浓度不同的全硅化物金属栅。现有技术中这两种全硅化物金属栅的制备方法都存在一定问题，首先，第一种全硅化物金属栅的制备方法需要分别沉积两种材质不同的金属层，工艺繁琐；其次，第二种全硅化物金属栅因为只有一种金属，所以不需要积两种材质不同的金属层，但为了实现不同的金属浓度，往往通过制备不同高度的多晶硅栅极，再经过热退火进行硅化过程来实现，这种方法制备的第一全硅化物金属栅极和第二全硅化物金属栅极高度不同，不利于后续工艺的进行。 

所以，如何提供一种可以克服以上问题的CMOS全硅化物金属栅的制备方法，已成为本领域技术人员需要解决的问题。 

发明内容

本发明的目的在于，解决现有的形成CMOS全硅化物金属栅的方法工艺复 杂，及全硅化物金属栅极高度不同的问题。 

为解决上述技术问题，本发明提供一种形成CMOS全硅化物金属栅的方法，包括： 

提供基底，所述基底包括第一装置制造区和第二装置制造区，在所述第一装置制造区上形成第一多晶硅栅极，在所述第二装置制造区上形成第二多晶硅栅极； 

在所述基底上及所述第一多晶硅栅极和第二多晶硅栅极的侧壁上制备电介质层； 

沉积金属层，以覆盖所述第一多晶硅栅极、第二多晶硅栅极及电介质层； 

在所述第二多晶硅栅极上制备反射层； 

进行第一次热退火，所述金属层与所述第一多晶硅栅极和所述第二多晶硅栅极反应，使所述第一多晶硅栅极和所述第二多晶硅栅极部分金属化； 

去除所述反射层和在第一次热退火过程之后未反应的所述金属层；以及 

进行第二次热退火，使所述第一多晶硅栅极和所述第二多晶硅栅极全部金属化，以分别形成第一全硅化物金属栅极和第二全硅化物金属栅极，所述第一全硅化物金属栅极和第二全硅化物金属栅极的功函数不同。 

进一步的，在所述基底上及所述第一多晶硅栅极和第二多晶硅栅极的侧壁上制备电介质层的步骤中，包括： 

在所述基底上沉积所述电介质层，所述电介质层覆盖所述第一多晶硅栅极和所述第二多晶硅栅极；及 

去除部分所述电介质层，以露出所述第一多晶硅栅极和第二多晶硅栅极。 

进一步的，采用化学机械研磨工艺去除部分所述电介质层。 

进一步的，所述电介质层的材料包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、二氧化锆或二氧化铪中的一种或几种。 

进一步的，在所述第二多晶硅栅极上制备反射层的步骤中，包括： 

在所述金属层上沉积所述反射层，所述反射层覆盖所述第一装置制造区和所述第二装置制造区；及 

去除所述第一装置制造区上的所述反射层，保留第二多晶硅栅极上的所述反射层。 

进一步的，所述反射层的材料包括铝、银、镍、铂的一种或几种。 

进一步的，所述反射层的厚度为 

进一步的，在制备电介质层和沉积金属层的步骤之间，还包括在所述金属层和所述反射层之间沉积一层阻挡层。 

进一步的，所述阻挡层的材料为氮化钛。 

进一步的，所述阻挡层的厚度为 

进一步的，所述第一全硅化物金属栅极和所述第二全硅化物金属栅极具有相同的高度和不同的金属浓度。 

进一步的，所述第一次热退火为快速热退火，温度为150℃～550℃，时间为0.1秒～300秒。 

进一步的，所述第二次热退火为快速热退火，温度为250℃～850℃，时间为0.1秒～300秒。 

进一步的，采用湿法刻蚀工艺法去除所述反射层和未反应的所述金属层。