[發明專利]半導體器件的金屬柵極結構

有效

• 申請號: 201210093769.3
• 申請日: 2012-03-31
• 公開（公告）號: CN103066073A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 朱鳴;林慧雯;莊學理;楊寶如;黃淵圣;陳嘉仁;陳昭成
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L27/092
• 分類號: H01L27/092;H01L29/49;H01L21/8238
• 代理公司: 北京德恒律師事務所 11306
• 代理人: 陸鑫;房嶺梅

1.一種互補金屬氧化物半導體(CMOS)半導體器件，包括：

襯底，包括鄰近P有源區域和N有源區域并且將所述P有源區域和所述N有源區域分隔開的隔離區域；

P金屬柵電極，位于所述P有源區域上方并且在所述隔離區域上方延伸，其中，所述P金屬柵電極包括P功函金屬以及位于所述P功函金屬和所述襯底之間的含氧TiN層；以及

N金屬柵電極，位于所述N有源區域上方并且在所述隔離區域上方延伸，其中，所述N金屬柵電極包括N功函金屬以及位于所述N功函金屬和所述襯底之間的富氮TiN層，其中，在所述隔離區域上方，所述富氮TiN層與所述含氧TiN層相連接。

2.根據權利要求1所述的CMOS半導體器件，還包括：含氧TaN層，位于所述含氧TiN層和所述P功函金屬之間。

3.根據權利要求1所述的CMOS半導體器件，還包括：富氮TaN層，位于所述富氮TiN層和所述N功函金屬之間。

4.根據權利要求1所述的CMOS半導體器件，還包括：含氮柵極介電層，位于所述富氮TiN層和所述襯底之間。

5.根據權利要求1所述的CMOS半導體器件，其中，所述N金屬柵電極具有凹部，所述P金屬柵電極具有延伸到所述凹部中的凸部。

6.根據權利要求1所述的CMOS半導體器件，其中，所述P金屬柵電極的最大寬度與所述N金屬柵電極的最小寬度的比率從大約1.05至1.2。

7.根據權利要求1所述的CMOS半導體器件，還包括：含氧TaN層，位于所述N功函金屬和所述P功函金屬之間。

8.根據權利要求1所述的CMOS半導體器件，還包括：富氮TaN層，位于所述N功函金屬和所述P功函金屬之間。

9.根據權利要求1所述的CMOS半導體器件，其中，所述N功函金屬包括選自由Ti、Ag、Al、TiAl、TiAlN、TaC、TaCN、TaSiN、Mn、和Zr所構成的組中的材料。

10.一種制造CMOS半導體器件的方法，包括：

提供包括鄰近P有源區域和N有源區域并且將所述P有源區域和所述N有源區域分隔開的隔離區域的襯底；

在層間介電(ILD)層內形成柵極帶，所述柵極帶包括位于所述P有源區域、所述隔離區域、和所述N有源區域上方的偽柵電極和TiN層；

去除所述偽柵電極的第一部分，以形成位于所述P有源區域的整個長度上方并且在所述ILD層內的所述隔離區域上方延伸的第一開口，所述第一開口暴露出所述TiN層的第一部分；

對所述TiN的所述第一部分實施含氧等離子體處理；

利用第一金屬材料填充所述第一開口；

去除所述偽柵電極的第二部分，以形成位于所述N有源區域的整個長度上方并且在所述ILD層中的所述隔離區域上方延伸的第二開口，所述第二開口暴露出所述TiN層的第二部分；

對所述TiN層的所述第二部分實施含氮等離子體處理；以及

利用第二金屬材料填充所述第二開口。