[發(fā)明專利]半導(dǎo)體器件的金屬柵電極

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310052078.3
• 申請(qǐng)日: 2013-02-17
• 公開（公告）號(hào): CN103456775B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林志忠;林志翰;黃仁安;張銘慶;陳昭成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/423
• 分類號(hào): H01L29/423;H01L29/78;H01L21/28;H01L21/336
• 代理公司: 北京德恒律治知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11409
• 代理人: 章社杲,孫征

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及集成電路制造，更具體地涉及金屬柵電極。

背景技術(shù)

隨著技術(shù)節(jié)點(diǎn)的縮小，在一些集成電路(IC)設(shè)計(jì)中，期望用金屬柵電極代替普通的多晶硅柵電極以通過減小的部件尺寸改進(jìn)器件性能。形成金屬柵極結(jié)構(gòu)的一個(gè)工藝被稱為“后柵極”工藝，其中，“最后”制造最終的柵極結(jié)構(gòu)，這允許減少在形成柵極之后執(zhí)行的后續(xù)工藝(包括高溫處理)的數(shù)量。

然而，存在在互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)制造中實(shí)現(xiàn)這種部件和工藝的挑戰(zhàn)。隨著柵極寬度和器件之間的間隔的減小，這些問題劇增。例如，在“后柵極”制造工藝中，很難實(shí)現(xiàn)用于半導(dǎo)體器件的低柵極電阻，這是因?yàn)樵谟糜诟呖v橫比溝槽的間隙填充的金屬層沉積之后，在金屬柵電極中生成空隙(void)，由此增加了器件不穩(wěn)定性和/或器件故障的可能性。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括：襯底，包括主表面；第一矩形柵電極，位于主表面上并包括多層材料的第一層；第一介電材料，與第一矩形柵電極的一側(cè)相鄰；以及第二介電材料，與第一矩形柵電極的另外三側(cè)相鄰，其中，第一介電材料和第二介電材料共同圍繞所述第一矩形柵電極。

優(yōu)選地，第一矩形柵電極的一側(cè)包括到主表面的第一楔形側(cè)壁。

優(yōu)選地，第一矩形柵電極的一側(cè)基本垂直于主表面。

優(yōu)選地，第一矩形柵電極的一側(cè)包括不規(guī)則表面。

優(yōu)選地，第一矩形柵電極的另外三側(cè)包括到主表面的第二楔形側(cè)壁。

優(yōu)選地，第一矩形柵電極的所述另外三側(cè)基本垂直于主表面。

優(yōu)選地，該半導(dǎo)體器件進(jìn)一步包括：第二矩形柵電極，位于主表面上并包括多層材料的第二層，其中，第一介電材料與第二矩形柵電極的一側(cè)相鄰。

優(yōu)選地，第二介電材料與第二矩形柵電極的另外三側(cè)相鄰，第一介電材料和第二介電材料共同圍繞第二矩形柵電極。

優(yōu)選地，第二矩形柵電極的一側(cè)包括到主表面的第三楔形側(cè)壁。

優(yōu)選地，第二矩形柵電極的一側(cè)基本垂直于主表面。

優(yōu)選地，第二矩形柵電極的一側(cè)包括不規(guī)則表面。

優(yōu)選地，第二矩形柵電極的另外三側(cè)包括到主表面的第四楔形側(cè)壁。

優(yōu)選地，第二矩形柵電極的另外三側(cè)基本垂直于主表面。

優(yōu)選地，第一層和第二層中的一個(gè)包括N功函數(shù)金屬，而另一個(gè)包括P功函數(shù)金屬。

優(yōu)選地，第一層和第二層中的一個(gè)包括N功函數(shù)金屬，而另一個(gè)包括P功函數(shù)金屬和位于P功函數(shù)金屬之上的N功函數(shù)金屬。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括：提供包括通過隔離區(qū)分離的P有源區(qū)和N有源區(qū)的襯底；在層間介電(ILD)層中形成位于P有源區(qū)、隔離區(qū)和N有源區(qū)之上的虛擬帶；去除虛擬帶，以在ILD層中形成第一開口；用第一金屬合成物部分地填充第一開口；用犧牲層填充第一開口；去除犧牲層的第一部分和第一金屬合成物的第一部分，以在ILD層中和隔離區(qū)之上形成延伸N有源區(qū)的整個(gè)長(zhǎng)度的第二開口；去除犧牲層的第二部分，以在ILD層中和隔離區(qū)之上形成延伸P有源區(qū)的整個(gè)長(zhǎng)度的第三開口，第三開口連接至所述第二開口；用不同于第一金屬合成物的第二金屬合成物填充第二開口和所述第三開口；以及去除第二金屬合成物的一部分，以在隔離區(qū)之上形成第四開口。

優(yōu)選地，將Cl₂、HBr、BCl₃、HF₃、N₂、CF₄和CH₂F₂用作蝕刻氣體來執(zhí)行去除第二金屬合成物的一部分的步驟。

優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括：用不同于ILD層的介電材料填充第四開口。

優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括：在虛擬帶和ILD層之間形成隔離件。

優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括：用不同于隔離件的介電材料填充第四開口。

附圖說明

當(dāng)讀取附圖時(shí)，根據(jù)以下詳細(xì)說明而最好地理解本公開的多個(gè)方面。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各種部件沒有按比例繪制。實(shí)際上，為了論述的清楚，多種部件的尺寸可以任意增加或減小。

圖1是示出根據(jù)本公開的多個(gè)方面的制造半導(dǎo)體器件的金屬柵電極的方法的流程圖；

圖2示出了根據(jù)本公開的多個(gè)方面的包括金屬柵電極的半導(dǎo)體器件的頂視圖；以及

圖3至圖12C示出了根據(jù)本公開的多個(gè)方面的處于制造各個(gè)階段的沿圖2的線a-a截取的半導(dǎo)體器件的截面圖。