[發明專利]穩定柵極介電層前藉由擴散柵極介電覆蓋層調整復雜晶體管的閾值電壓

有效

• 申請號: 201080026437.2
• 申請日: 2010-05-10
• 公開（公告）號: CN102460681A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: R·卡特;M·特倫切;S·貝耶爾;R·波爾
• 申請（專利權）人: 格羅方德半導體公司
• 主分類號: H01L21/8234
• 分類號: H01L21/8234;H01L21/3115;H01L21/28;H01L29/51
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;王錦陽

1.一種方法，包括：

在半導體裝置的半導體區域上方形成柵極介電材料(110)，該柵極介電材料(110)包括高k介電材料；

在該柵極介電材料(110)上方形成含金屬材料(121)，該含金屬材料(121)包括閾值調整成分種類；

執行熱處理(105)以使部分該閾值調整成分種類擴散進入該柵極介電材料(110)；

自該柵極介電材料(110)上方移除該含金屬材料(121)；

執行處理(107)以穩定該柵極介電材料(110)；

在該柵極介電材料(110)上形成含金屬電極材料(113)；以及

基于該含金屬電極材料(113)及該柵極介電材料(110)形成晶體管的柵極電極結構(115)。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，執行處理(107)以穩定該柵極介電材料(110)包括將氮和氧的至少其中一者納入該高k介電材料(110)中。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，執行處理(107)以穩定該柵極介電材料(110)包括將氮和氧的至少其中一者納入該柵極介電材料(110)的基層(111)中。

4.如權利要求1所述的方法，還包括在該含金屬材料(121)上方形成保護層(103)以及在有該保護層(103)的情況下執行該熱處理(105)。

5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，該含金屬材料(121)包括鑭和鋁的其中一者。

6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，該含金屬材料(121)包括鑭，以及該方法還包括基于該柵極電極結構(115)形成N溝道晶體管。

7.如權利要求5所述的方法，其特征在于，該含金屬材料(121)包括鋁，以及該方法還包括基于該柵極電極結構(115)形成P溝道晶體管。

8.一種半導體裝置，包括：

第一有源區(202A)；

第一柵極電極結構(235A)，形成于該第一有源區(202A)上，該第一柵極電極結構包括介電基材(211)以及形成于該介電基材(211)上的高k介電材料(210)，該高k介電材料(210)在該第一柵極電極結構中包括第一閾值調整金屬成分種類；

第二有源區(202B)；

第二柵極電極結構(235B)，形成于該第二有源區(202B)上，該第二柵極電極結構包括該介電基材(211)以及形成于該介電基材(211)上的該高k介電材料(210)，該高k介電材料(210)在該第二柵極電極結構中包括第二閾值調整金屬成分種類；以及

含金屬電極材料(213)，該含金屬電極材料(213)形成于該第一及第二柵極電極結構中的該高k介電材料(210)上。

9.如權利要求8所述的半導體裝置，其特征在于，該第一閾值調整成分種類包括鋁，且該第二閾值調整成分種類包括鑭。

10.如權利要求8所述的半導體裝置，其特征在于，該第一柵極電極結構形成于閾值調整半導體合金上。

11.如權利要求8所述的半導體裝置，其特征在于，該含金屬電極材料(213)包括鈦和氮。

12.如權利要求8所述的半導體裝置，其特征在于，該第一及第二柵極電極結構還包括形成于該含金屬電極材料(213)上的其它電極材料。

13.如權利要求12所述的半導體裝置，其特征在于，該其它電極材料包括硅。

14.如權利要求8所述的半導體裝置，其特征在于，該第一及第二柵極電極結構中的該高k介電材料(210)形成與該含金屬電極材料(213)的接口，且該高k介電材料(210)在該接口處包括氮和氧的至少其中一者，以穩定該接口。