[發明專利]制造混合高k/金屬柵堆疊件的方法

有效

• 申請號: 201310005524.5
• 申請日: 2013-01-07
• 公開（公告）號: CN103311185A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 黃仁安;陳柏年;鐘升鎮;楊寶如;莊學理
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L21/8238
• 分類號: H01L21/8238;H01L21/28;H01L27/092;H01L29/423
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;孫征

1.一種制造半導體器件的方法，所述方法包括：

提供帶有多個絕緣部件和第一高k(HK)介電材料的半導體襯底；

在所述半導體襯底上形成第一多晶硅柵極堆疊件、第二多晶硅柵極堆疊件和第三多晶硅柵極堆疊件；

在所述多晶硅柵極堆疊件上形成側壁間隔件；

在所述半導體襯底上形成源極和漏極；

在所述半導體襯底上形成層間介電(ILD)層；

對ILD層實施化學機械平坦化(CMP)；

在所述第一多晶硅柵極堆疊件上形成經圖案化的硬掩模以限定所述半導體襯底上的高電阻器；

在所述半導體襯底上圖案化和限定帶有所述第二多晶硅柵極堆疊件的n-型場效應晶體管(NFET)區域和帶有所述第三多晶硅柵極堆疊件的p-型場效應晶體管(PFET)區域；

實施第一柵極蝕刻以部分地去除位于PFET區域中的所述第三多晶硅柵極堆疊件；

所述第一柵極蝕刻完成后，暴露出NFET區域、PFET區域和高電阻器；

實施第二柵極蝕刻以部分地去除位于NFET區域中的所述第二多晶硅柵極堆疊件以形成NFET柵極溝槽；以及

去除位于PFET區域中的多晶硅以形成PFET柵極溝槽；

去除位于所述第一多晶硅柵極堆疊件上的所述經圖案化的硬掩模；

用第二HK介電材料填充所述PFET柵極溝槽和所述NFET柵極溝槽；

在所述PFET柵極溝槽和所述NFET柵極溝槽上的所述第二HK介電材料上沉積p-型功函數(p-WF)金屬；

在p-WF金屬層上沉積填充金屬層；

實施金屬CMP以去除多余的金屬層和多余的第二HK介電材料以在所述NFET區域和所述PFET區域中形成HK/金屬柵極堆疊件。

2.根據權利要求1所述的方法，其中所述高電阻器的硬掩模在所述第一柵極蝕刻期間提供高蝕刻電阻。

3.根據權利要求1所述的方法，其中在沉積所述ILD層之前，通過濕法蝕刻技術將所述側壁間隔件的厚度減薄。

4.根據權利要求1所述的方法，其中在所述ILD層和所述半導體襯底之間設置接觸蝕刻停止層(CESL)。

5.一種具有混合HK/金屬柵極的半導體器件，包括：

包括多個源極和漏極部件的半導體襯底，和

多個隔離部件，以將所述半導體襯底分隔成NFET區域和PFET區域；

形成在所述半導體襯底上方并設置在所述源極和漏極部件之間的多個柵極堆疊件，其中所述PFET區域中的柵極堆疊件包括：

形成在所述半導體襯底上方的界面層；

形成在所述界面層上方的高k(HK)介電層；

形成在HK介電層頂部上的p-型功函數(p-WF)金屬層；

形成在p-WF金屬層上方的填充金屬層；

而位于所述NFET區域中的柵極堆疊件包括：

形成在所述半導體襯底上方的界面層；

形成在所述界面層上方的HK介電層；

形成在所述HK介電層上方的保護層；

形成在所述保護層上方的多晶硅層；

形成在所述多晶硅層的頂部上的p-WF金屬層；

形成在p-WF層上的金屬層。

6.根據權利要求5所述的器件，還包括形成在所述柵極堆疊件的側壁上的間隔件，其中所述間隔件包括密封間隔件和主間隔件。

7.根據權利要求6所述的器件，其中所述密封間隔件包含氮化硅。