[發明專利]柵極第一高介電常數金屬柵極堆棧上無氧的快速熱退火

在審

• 申請號: 201310470499.8
• 申請日: 2013-10-10
• 公開（公告）號: CN103730423A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: J·亨治爾;S·Y·翁;R·嚴
• 申請（專利權）人: 新加坡商格羅方德半導體私人有限公司
• 主分類號: H01L21/8238
• 分類號: H01L21/8238
• 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：

在襯底上形成一高介電常數金屬柵極HKMG堆棧；

植入摻雜劑于該襯底的主動區中；以及

在氧氣不超過30%的氮氣環境中進行快速熱退火RTA。

2.根據權利要求1所述的方法，包括在無氧的環境中進行該快速熱退火。

3.根據權利要求2所述的方法，包括于1035℃至1075℃的溫度進行該快速熱退火。

4.根據權利要求1所述的方法，包括植入n型摻雜劑于該襯底的該主動區。

5.根據權利要求1所述的方法，包括通過下列形成該高介電常數金屬柵極堆棧：

在該襯底上形成高介電常數介電層；

在該高介電常數介電層上形成金屬電極層；

在該金屬電極層上形成非晶硅a-Si或多晶硅poly-Si層；以及

圖案化所述層。

6.根據權利要求5所述的方法，包括形成氧化鉿HfO2或氮氧化鉿硅HfSiON的該高介電常數介電層。

7.根據權利要求5所述的方法，包括通過微影蝕刻而圖案化。

8.根據權利要求1所述的方法，進一步包括于該襯底的主動區中植入摻雜劑之前，在該高介電常數金屬柵極堆棧的相對側形成間隔件。

9.根據權利要求1所述的方法，包括于形成該高介電常數金屬柵極堆棧之前，在該襯底中形成淺溝渠隔離STI區域。

10.一種裝置，包括：

襯底；

高介電常數金屬柵極HKMG堆棧，其在該襯底上；

源極/漏極區域，其在該高介電常數金屬柵極堆棧的相對側上的該襯底中；以及

摻雜劑，其植入于源極/漏極區域中，且在氧氣不超過30%的氮氣環境中快速熱退火RTA而活化。

11.根據權利要求10所述的裝置，其中，該摻雜劑在無氧的環境中快速熱退火而活化。

12.根據權利要求10所述的裝置，其中，該摻雜劑為n型摻雜劑。

13.根據權利要求10所述的裝置，其中，該高介電常數金屬柵極包括：

在該襯底上的高介電常數介電層；

在該高介電常數介電層上的金屬電極層；以及

在該金屬電極層上的非晶硅a-Si或多晶硅poly-Si層。

14.根據權利要求10所述的裝置，進一步包括在相鄰該源極/漏極區域的該襯底中的淺溝渠隔離STI區域。

15.根據權利要求10所述的裝置，進一步包括在該高介電常數金屬柵極堆棧的相對側處的間隔件。

16.一種方法，包括：

在襯底中形成淺溝渠隔離STI區域；

在兩個相鄰的淺溝渠隔離區域之間的該襯底上形成高介電常數金屬柵極HKMG堆棧，該高介電常數金屬柵極堆棧包括：

在該襯底上的高介電常數介電層，

在該高介電常數介電層上的金屬電極層，及

在該金屬電極層上的非晶硅a-Si或多晶硅poly-Si層；

在該高介電常數金屬柵極堆棧的相對側處，植入n-型摻雜劑在該兩個淺溝渠隔離區域之間的該襯底的源極/漏極區域中；以及

在氧氣不超過30%的氮氣環境中進行快速熱退火RTA。

17.根據權利要求16所述的方法，包括在無氧的環境中進行該快速熱退火。

18.根據權利要求16所述的方法，包括形成氧化鉿HfO2或氮氧化鉿硅HfSiON的該高介電常數介電層。

19.根據權利要求16所述的方法，包括于1035℃至1075℃的溫度進行該快速熱退火。

20.根據權利要求16所述的方法，包括通過微影蝕刻該高介電常數介電層、該金屬電極層以及該非晶硅或多晶硅層而形成該高介電常數金屬柵極堆棧。