[發(fā)明專(zhuān)利]作為高K SiO2柵極疊層上的熱穩(wěn)定P型金屬碳化物的TiC

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200580046522.4
• 申請(qǐng)日: 2005-12-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101443918A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·C·卡勒伽里;M·A·格里伯佑;D·L·拉賽;F·R·麥克菲力;K·L·森格爾;S·扎法爾
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L29/94
• 分類(lèi)號(hào): H01L29/94;H01L29/76;H01L31/062;H01L31/113;H01L31/119
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所
• 代理人: 于 靜;劉瑞東

1.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括：

含硅半導(dǎo)體襯底；

所述半導(dǎo)體襯底上的包括SiO₂的界面層，所述界面層具有從0.1到5nm的厚度，并且具有低于1×10¹¹電荷/cm²的低界面狀態(tài)；

所述界面層上的高k介質(zhì)，所述高k介質(zhì)包括HfO₂、硅酸鉿或者鉿硅氮氧化物；以及

所述高k介質(zhì)上的TiC柵極金屬，其中所述TiC的功函數(shù)在4.75到5.3eV之間。

2.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述界面層具有從1到80原子百分比的Si含量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述界面層的Si含量是漸變的。

4.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述高k介質(zhì)的介電常數(shù)大于4.0并且其厚度從0.5到10nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，還包括在所述TiC柵極金屬上的含Si導(dǎo)電材料。

6.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中將所述界面層、所述高k介質(zhì)和所述TiC柵極金屬構(gòu)圖為柵極區(qū)域。

7.一種形成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法，包括如下步驟：

在襯底表面上形成包括SiO₂的界面層；

在所述界面層上形成高k介質(zhì)，所述高k介質(zhì)包括HfO₂、硅酸鉿或者鉿硅氮氧化物；

在所述高k介質(zhì)上形成TiC膜，其中通過(guò)提供Ti靶和包括Ar和用He稀釋的C源的氣氛形成所述TiC膜，并且在所述氣氛中從所述Ti靶濺射TiC膜；以及

對(duì)所述界面層、高k介質(zhì)和TiC膜的疊層進(jìn)行在N₂氣中、1000℃下的快速熱退火和在450℃下的形成氣體退火，以使所述界面層具有低于1×10¹¹電荷/cm²的低界面狀態(tài)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述C源是烷烴、烯烴或者炔。

9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述C源是炔，并且是C₂H₂。

10.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述C源是固態(tài)、液態(tài)或者氣態(tài)。

11.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中使用從70％到99％的量的所述He以稀釋所述C源。

12.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中以從1到100sccm的流量提供所述Ar，并且以從1到100sccm的流量提供所述He稀釋的C源。

13.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，還包括在所述TiC膜上形成含Si導(dǎo)電材料。

14.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，還包括將包括所述界面層、高k介質(zhì)和TiC膜的所述疊層構(gòu)圖為構(gòu)圖的柵極區(qū)域的步驟。

15.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，還包括將所述含Si導(dǎo)電材料和包括所述界面層、高k介質(zhì)和TiC膜的所述疊層構(gòu)圖為構(gòu)圖的柵極區(qū)域的步驟。