[發(fā)明專利]具有TiAlN阻擋/潤濕層的金屬柵疊層

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210021706.7
• 申請日: 2012-01-30
• 公開（公告）號: CN103022101A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張簡旭珂;吳斯安;王英郎;劉繼文
• 申請（專利權(quán)）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L29/423
• 分類號: H01L29/423;H01L29/51;H01L29/78;H01L21/285;H01L21/336
• 代理公司: 北京德恒律師事務(wù)所 11306
• 代理人: 陸鑫;房嶺梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，更具體地，涉及具有TiAlN阻擋/潤濕層的金屬柵疊層。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體集成電路(IC)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)經(jīng)歷了快速增長。IC材料和設(shè)計(jì)的技術(shù)進(jìn)步產(chǎn)生了多代IC，每一代都具有比前一代更小且更復(fù)雜的電路。然而，這些進(jìn)步增加了加工和制造IC的復(fù)雜度，并且對于實(shí)現(xiàn)這些進(jìn)步來說，需要在加工和制造IC方面的類似發(fā)展。在集成電路演進(jìn)的過程中，功能密度(即，每芯片面積互連器件的數(shù)量)通常增加而幾何尺寸(即，使用制造工藝可生產(chǎn)的最小部件(或線))減小。通常，這種按比例縮小工藝通過提高生產(chǎn)效率和降低相關(guān)成本而帶來益處。這種按比例縮小工藝也增加了加工和制造IC的復(fù)雜度，并且對于實(shí)現(xiàn)這些進(jìn)步來說，需要在加工和制造IC方面的類似發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種集成電路器件，包括：

半導(dǎo)體襯底；以及

柵疊層，被設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底上方，其中，所述柵疊層包括：

柵極介電層，被設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底上方；

功函數(shù)層，被設(shè)置在所述柵極介電層上方；

多功能潤濕/阻擋層，被設(shè)置在所述功函數(shù)層上方，其中，所述多功能潤濕/阻擋層是氮化鈦鋁層；以及

導(dǎo)電層，被設(shè)置在所述多功能潤濕/阻擋層上方。

在一實(shí)施例的集成電路器件中，所述柵極介電層包括高k介電層。

在一實(shí)施例的集成電路器件中，所述柵極介電層包括界面介電層，所述界面介電層被設(shè)置在所述高k介電層和所述半導(dǎo)體襯底之間。

在一實(shí)施例的集成電路器件中，所述氮化鈦鋁層具有阻止金屬雜質(zhì)滲入所述柵極介電層的氮原子濃度。

在一實(shí)施例的集成電路器件中，所述氮原子濃度為約10％至約50％。

在一實(shí)施例的集成電路器件中，所述導(dǎo)電層是鋁層。

在一實(shí)施例的集成電路器件中，所述氮化鈦鋁層具有優(yōu)化所述氮化鈦鋁層和所述鋁層之間的潤濕性的鈦、鋁、和氮的比率。

在一實(shí)施例的集成電路器件中，所述氮化鈦鋁層具有約1∶1至約1∶3的Ti∶Al比率。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種集成電路器件，該集成電路器件包括設(shè)置在半導(dǎo)體襯底上方的柵疊層，其中，所述柵疊層包括：

高k介電層，被設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底上方；

功函數(shù)層，被直接設(shè)置在所述高k介電層上；

氮化鈦鋁層，被直接設(shè)置在所述功函數(shù)層上；以及

鋁層，被直接設(shè)置在所述氮化鈦鋁層上。

在一實(shí)施例的集成電路器件中，所述氮化鈦鋁層具有約10％至約50％的氮原子濃度。

在一實(shí)施例的集成電路器件中，所述氮化鈦鋁層具有約1∶1至約1∶3的Ti∶Al比率。

在一實(shí)施例中，集成電路器件進(jìn)一步包括沿著所述柵疊層的側(cè)壁設(shè)置的間隔件。

在一實(shí)施例的集成電路器件中，所述柵疊層介于設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底中的源極部件和漏極部件之間。

在一實(shí)施例的集成電路器件中，所述柵疊層進(jìn)一步包括設(shè)置在所述高k介電層和所述半導(dǎo)體襯底之間的界面介電層。

根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，還提供了一種方法，所述方法包括：

在半導(dǎo)體襯底上方形成柵極結(jié)構(gòu)，其中，所述柵極結(jié)構(gòu)具有柵疊層，所述柵疊層包括設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底上方的高k介電層和設(shè)置在所述高k介電層上方的偽柵極；

從所述柵極結(jié)構(gòu)去除所述偽柵極，從而形成開口；以及

在所述高k介電層上方形成功函數(shù)層，在所述功函數(shù)層上方形成多功能潤濕/阻擋層，以及在所述多功能潤濕/阻擋層上方形成導(dǎo)電層，其中，所述功函數(shù)層、所述多功能潤濕/阻擋層和所述導(dǎo)電層填充所述開口，并且進(jìn)一步地所述多功能潤濕/阻擋層是氮化鈦鋁層。

在一實(shí)施例的方法中，在所述功函數(shù)層上方形成所述多功能潤濕/阻擋層包括實(shí)施物理汽相沉積工藝。

在一實(shí)施例的方法中，所述實(shí)施物理汽相沉積工藝包括調(diào)節(jié)所述物理汽相沉積工藝以使所述氮化鈦鋁層具有約10％至約50％的氮原子濃度。

在一實(shí)施例的方法中，所述實(shí)施物理汽相沉積工藝包括調(diào)節(jié)所述物理汽相沉積工藝以使所述氮化鈦鋁層具有約1∶1至約1∶3的Ti∶Al比率。

在一實(shí)施例的方法中，所述實(shí)施物理汽相沉積工藝包括在約20mTorr至約40mTorr的腔室壓強(qiáng)下實(shí)施所述物理汽相沉積工藝。