[發明專利]半導體裝置與半導體元件的制法

有效

• 申請號: 201010569552.6
• 申請日: 2010-11-30
• 公開（公告）號: CN102315127A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 林秉順;林家彬;許光源
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L21/28;H01L29/78
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 張浴月;劉文意

技術領域

本發明涉及一種半導體裝置與半導體元件的制法，尤其涉及一種半導體元件的柵極結構與其制法。

背景技術

隨著半導體工業朝向高密度、高性能表現與低成本發展的同時，會遭遇工藝與元件設計的問題。解決上述問題的做法之一是發展鰭式場效應晶體管(fin-like?field?effect?transistor，FinFET)。一典型的鰭式場效應晶體管(FinFET)具有一薄且垂直的“鰭”，此“鰭”是借由在基板中蝕刻具有間隔的凹口而形成。源極、漏極與溝道區域形成于此鰭中。沿著鰭的溝道區域并將其包覆以形成晶體管的柵極，且此柵極占據鰭的頂部與側邊。此種結構使得柵極能將電流從三邊導向溝道區域。因此，鰭式場效應晶體管元件具有較高的電流并且可降低短溝道效應(short-channel?effects)。

隨著集成電路材料領域的技術發展，鰭式場效應晶體管(FinFET)與其他金屬氧化物半導體場效應晶體管(metal?oxide?semiconductor?field?effecttransistors，MOSFETs)的尺寸已日益降低。舉例而言，高介電常數金屬柵極工藝(high-k?metal?gate?processes，HKMG?processes)已應用于鰭式場效應晶體管(FinFET)中。然而，高介電常數金屬柵極元件于柵極結構中需要多層的結構。例如，使用復數層以調整金屬柵極的功函數(work?function)值。雖然這些方法適用于特定的需求，但仍無法滿足所有的要求。例如，目前經常被使用作為功函數層的材料會造成柵極堆疊具有高電阻(high?resistivity)。特別對于短溝道(short-channel)元件，因為功函數層可能是組成金屬柵極電極的主體，或甚至是整個金屬柵極電極，因此，過高的柵極電阻會使元件的性能表現劣化。

發明內容

為了解決現有技術的問題，本發明提供一種半導體元件的制法，包括以下步驟：提供一基板；形成一第一凸起(projection)與第二凸起自該基板向上延伸，其中所述凸起(projection)分別各自具有一第一溝道區域與第二溝道區域；形成一第一結構占據該第一凸起(projection)且相鄰于該第一溝道區域，其中該第一結構包括：一第一介電材料位于該第一溝道區域之上；一非金屬導電層位于該第一介電材料之上；以及一第一開口位于該導電層之上；形成一第二結構占據該第二凸起(projection)且相鄰于該第二溝道區域，其中該第二結構包括：一第二介電材料位于該第二溝道區域之上；以及一第二開口大于該第一開口，其中該第二開口位于該第二介電材料與該第二溝道區域之上；以及順應性沉積(conformally?depositing)一具有低電阻率的純金屬于該第一開口與該第二開口之中。

本發明也提供一種半導體元件的制法，包括：提供一基板；形成一第一凸起(projection)與第二凸起自該基板向上延伸，其中所述凸起(projection)各自具有一第一與第二溝道區域；形成一第一結構占據該第一凸起(projection)且相鄰于該第一溝道區域，其中該第一結構包括：一第一介電材料位于該第一溝道區域之上；以及一第一開口位于該第一介電材料與該第一溝道區域之上；形成一第二結構占據該第二凸起(projection)且相鄰于該第二溝道區域，其中該第二結構包括：一第二介電材料位于該第二溝道區域之上；以及一第二開口位于該第二介電材料與該第二溝道區域之上；順應性沉積(conformallydepositing)一純第一金屬(pure?first?metal)于該第一開口之中，其中該純第一金屬(pure?first?metal)具有一n型功函數值(n-type?work?function?value)與低電阻率；以及順應性沉積(conformally?depositing)一純第二金屬(pure?second?metal)于該第二開口之中，其中該純第二金屬(pure?second?metal)具有一p型功函數值(p-type?work?function?value)與低電阻率。