[發(fā)明專利]具有輪廓化功函金屬柵電極的半導(dǎo)體器件及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410734195.2
• 申請日: 2014-12-04
• 公開（公告）號(hào): CN104701310B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李達(dá)元;劉冠廷;鐘鴻欽;李顯銘;張文;章勛明;羅唯仁
• 申請（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): H01L27/02
• 分類號(hào): H01L27/02;H01L21/8238
• 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;李偉

1.一種半導(dǎo)體器件，包括：

金屬柵極結(jié)構(gòu)，形成在絕緣層的開口中，所述金屬柵極結(jié)構(gòu)包括：

柵極介電層；

阻擋層；

功函金屬層，位于所述柵極介電層和所述阻擋層之間，其中，功函金屬具有有序的晶粒取向；以及

功函調(diào)整層，位于所述阻擋層上方，其中，所述功函調(diào)整層的靠近所述阻擋層的部分中的具有均勻一致的分布的金屬材料擴(kuò)散穿過所述阻擋層的底部和側(cè)壁，所述功函金屬層的中心以及邊緣處具有增大的所述金屬的濃度，使得所述功函金屬層具有凹形功函輪廓或凸形功函輪廓。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，包括：

覆蓋層，位于所述柵極介電層和所述功函金屬層之間。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述功函金屬包括結(jié)晶化金屬。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述功函金屬包括TiAl或TiAl₃中的至少一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述功函金屬層具有10埃至100埃的厚度。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述功函調(diào)整層包括鋁。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述柵極介電層包括高k材料。

8.一種半導(dǎo)體器件，包括：

金屬柵極結(jié)構(gòu)，形成在絕緣層中的開口中，所述金屬柵極結(jié)構(gòu)包括：

高k柵極介電層；

阻擋層；

功函金屬層，位于所述高k柵極介電層和所述阻擋層之間，其中，功函金屬具有有序的晶粒取向；

覆蓋層，位于所述高k柵極介電層和所述功函金屬層之間；以及

功函調(diào)整層，位于所述阻擋層上方，其中，所述功函調(diào)整層的靠近所述阻擋層的部分中的具有均勻一致的分布的金屬材料擴(kuò)散穿過所述阻擋層的底部和側(cè)壁，所述功函金屬層的中心以及邊緣處具有增大的所述金屬的濃度，使得所述功函金屬層具有凹形功函輪廓或凸形功函輪廓。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述功函金屬是結(jié)晶化的。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述功函金屬是TiAl或TiAl₃。

11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述功函金屬層具有10埃至100埃的厚度。

12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述功函調(diào)整層是鋁。

13.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括：

在絕緣層的第一開口中形成高k柵極介電層；

在大于200℃的溫度下在所述高k柵極介電層上方形成中間功函金屬層；

在所述中間功函金屬層上方形成阻擋層；

在所述阻擋層上方形成功函調(diào)整層；以及

實(shí)施后熱退火以將所述中間功函金屬層轉(zhuǎn)變成具有有序的晶粒取向的功函金屬層，其中，所述功函調(diào)整層的靠近所述阻擋層的部分中的具有均勻一致的分布的金屬材料擴(kuò)散穿過所述阻擋層的底部和側(cè)壁，所述功函金屬層的中心以及邊緣處具有增大的所述金屬的濃度，使得所述功函金屬層具有凹形功函輪廓或凸形功函輪廓。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，在200℃至500℃之間的溫度下沉積所述中間功函金屬層。

15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，在300℃至600℃之間的溫度下實(shí)施所述后熱退火。