[發(fā)明專(zhuān)利]金屬柵極結(jié)構(gòu)及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010167177.2
• 申請(qǐng)日: 2010-04-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102237270A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊玉如;李宗穎;林進(jìn)富;許啟茂
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 聯(lián)華電子股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/28
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/28;H01L21/336
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 彭久云

1.一種金屬柵極結(jié)構(gòu)的制造方法，包括：

于半導(dǎo)體基底上形成柵介電層，其中該柵介電層具有高介電常數(shù)；

于該柵介電層上方形成第一含金屬層，其中該第一含金屬層具有遠(yuǎn)離該柵介電層的表面；

對(duì)該第一含金屬層的該表面進(jìn)行表面處理，以提高該表面的含氮量；

于該第一含金屬層的該表面上形成硅層；以及

圖案化該柵介電層、該第一含金屬層以及該硅層，以形成堆疊結(jié)構(gòu)。

2.如權(quán)利要求1所述的金屬柵極結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該表面處理為快速高溫氮化處理工藝。

3.如權(quán)利要求2所述的金屬柵極結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該快速高溫氮化處理工藝的工作溫度大于攝氏500度。

4.如權(quán)利要求2所述的金屬柵極結(jié)構(gòu)的制造方法，其中快速高溫氮化處理工藝的工作氣體包括氮?dú)饣虬睔狻?/p>

5.如權(quán)利要求1所述的金屬柵極結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該表面處理包括干式處理或濕式處理。

6.如權(quán)利要求5所述的金屬柵極結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該表面處理采用等離子體進(jìn)行干式處理。

7.如權(quán)利要求5所述的金屬柵極結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該表面處理采用含銨的液體進(jìn)行濕式處理。

8.如權(quán)利要求1所述的金屬柵極結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該第一含金屬層的材料包括氮化鈦、氮化鉭或氮化鋁。

9.如權(quán)利要求1所述的金屬柵極結(jié)構(gòu)的制造方法，其中形成該第一含金屬層的方法包括物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積或原子層沉積。

10.如權(quán)利要求1所述的金屬柵極結(jié)構(gòu)的制造方法，還包括在形成該第一含金屬層時(shí)，改變含氮?dú)怏w的通入濃度，以使所形成的該第一含金屬層中的含氮量在垂直該表面的方向上非均化。

11.如權(quán)利要求1所述的金屬柵極結(jié)構(gòu)的制造方法，還包括：

在該半導(dǎo)體基底上形成介電層，其中該介電層具有開(kāi)口，暴露出該堆疊結(jié)構(gòu)；

移除該硅層以暴露出該第一含金屬層的該表面；

在該開(kāi)口內(nèi)填入第二含金屬層，使其覆蓋該開(kāi)口的側(cè)壁及該第一含金屬層的該表面；以及

于該第二含金屬層上形成導(dǎo)電層。

12.如權(quán)利要求1所述的金屬柵極結(jié)構(gòu)的制造方法，還包括在形成該柵介電層前，在該半導(dǎo)體基底上形成中介層。

13.如權(quán)利要求1所述的金屬柵極結(jié)構(gòu)的制造方法，還包括在形成該第一含金屬層之前，在該柵介電層上形成頂蓋層，而該第一含金屬層形成于該頂蓋層上。

14.如權(quán)利要求1所述的金屬柵極結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該硅層包括多晶硅層、非晶硅層或摻雜硅層。

15.一種金屬柵極結(jié)構(gòu)，包括：

柵介電層，設(shè)置于半導(dǎo)體基底之上，并具有高介電常數(shù)；

第一含金屬層，設(shè)置于該柵介電層的上方，且該第一含金屬層具有遠(yuǎn)離該柵介電層的表面，且該表面的含氮量高于50％；以及

硅層，設(shè)置于該第一含金屬層的該表面上。

16.如權(quán)利要求15所述的金屬柵極結(jié)構(gòu)，其中該第一含金屬層的材料包括氮化鈦、氮化鉭或氮化鋁。

17.如權(quán)利要求15所述的金屬柵極結(jié)構(gòu)，還包括中介層，其設(shè)置于該半導(dǎo)體基底與該柵介電層之間。

18.如權(quán)利要求15所述的金屬柵極結(jié)構(gòu)，還包括頂蓋層，其設(shè)置于該柵介電層與該第一含金屬層之間。

19.如權(quán)利要求15所述的金屬柵極結(jié)構(gòu)，其中該第一含金屬層中的含氮量在垂直該表面的方向上非均化。

20.如權(quán)利要求15所述的金屬柵極結(jié)構(gòu)，其中該硅層包括多晶硅層、非晶硅層或摻雜硅層。

21.一種金屬柵極結(jié)構(gòu)，包括：

柵介電層，設(shè)置于半導(dǎo)體基底上，并具有高介電常數(shù)；

第一含金屬層，設(shè)置于該柵介電層的上方，且該第一含金屬層具有遠(yuǎn)離該柵介電層的表面，而該表面的含氮量高于50％；

第二含金屬層，設(shè)置于該第一含金屬層的該表面上，且該第二含金屬層具有中央凹陷部；以及

導(dǎo)電層，填于該中央凹陷部?jī)?nèi)。