[發(fā)明專利]替換性金屬柵極晶體管

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010344243.2
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號(hào): CN111490103B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張郢;絲特芬·舍曼
• 申請（專利權(quán)）人: 瓦里安半導(dǎo)體設(shè)備公司
• 主分類號(hào): H01L29/78
• 分類號(hào): H01L29/78;H01L21/28;H01L29/40;H01L29/423;H01L29/49;H01L29/51;H01L21/336;H01L21/311;H01L21/3213
• 代理公司: 北京同立鈞成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11205
• 代理人: 楊貝貝;臧建明

本發(fā)明提供一種替換性金屬柵極晶體管，包括溝槽以及層。溝槽，具有底部、第一側(cè)壁以及第二側(cè)壁。層設(shè)置于溝槽內(nèi)，其中所述層具有設(shè)置于溝槽底部上的底部區(qū)域，以及設(shè)置于第一及第二側(cè)壁上的側(cè)壁區(qū)域，其中所述層的側(cè)壁區(qū)域比所述層的底部區(qū)域更薄至少50％。于制作替換性金屬柵極晶體管時(shí)，可減少溝槽的長寬比。

相關(guān)分案申請

本申請案是發(fā)明名稱為“替換性金屬柵極晶體管”，申請?zhí)枮?01480034680.7的發(fā)明專利申請案的分案申請，原申請案的申請日是2014年06日13日。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的實(shí)施例大致涉及半導(dǎo)體制作，更具體而言，涉及一種替換性金屬柵極晶體管。

背景技術(shù)

典型制作替換性金屬柵極(replacement?metal?gate,RMG)晶體管的制造流程可包括移除暫時(shí)性柵極(temporary?gate,有時(shí)稱為虛擬柵極)，并留下其中沉積有各種材料層以形成RMG的溝槽。例如，介電層可沉積至溝槽內(nèi)，接著為第一金屬層、第二金屬層以及導(dǎo)電層。將可理解的是，當(dāng)每一層沉積至溝槽內(nèi)時(shí)，材料可沉積至溝槽的底部和側(cè)壁上。然而，對(duì)于RMG晶體管正常運(yùn)作而言，并不需要使材料堆積在側(cè)壁上。在某些情況下，堆積在側(cè)壁上的材料實(shí)際上可能降低晶體管的性能。例如，在溝槽的側(cè)壁上堆積的一些高K介電質(zhì)可能增加RMG晶體管內(nèi)的寄生電容，并引起與鄰近接點(diǎn)的串?dāng)_(cross-talking)。

當(dāng)按照比例縮小裝置結(jié)構(gòu)和尺寸時(shí)，晶體管柵極寬度亦縮小。因此，前述所述RMG晶體管的溝槽寬度也隨之縮小。隨著每一層的材料沉積至溝槽內(nèi)，堆積于溝槽的側(cè)壁上的材料還會(huì)縮小用于隨后的層沉積的溝槽開口。此外，每一層的材料需要一最小厚度以正常運(yùn)作。因此，最小柵極寬度、層數(shù)以及每一層各別的最小厚度存在有理論上的限制。

此外，將可理解的是，溝槽的長寬比可能影響沉積。溝槽的長寬比通常表示為溝槽高度以及溝槽寬度的比例。在較高長寬比時(shí)沉積可能不均勻，其可能表現(xiàn)為如在側(cè)壁上較高處具有較厚的沉積，且在側(cè)壁上較低處以及溝槽底部具有較薄的沉積。隨著RMG中每一層的連續(xù)沉積，溝槽的長寬比將增加，可能進(jìn)一步加劇不均勻沉積且更縮小溝槽的寬度。

因此，有必要移除沉積于溝槽側(cè)壁上至少一些材料的部分，以改善晶體管設(shè)備的性能、減少溝槽的長寬比、改善沉積品質(zhì)和均勻性，并可制作出具有較小柵極寬度的裝置。

發(fā)明內(nèi)容

此內(nèi)容以一簡化的形式介紹概念選擇，其將于以下詳細(xì)說明中更進(jìn)一步描述。此內(nèi)容并非意圖標(biāo)示關(guān)鍵特征或所要求保護(hù)標(biāo)的的必要特征，也非意圖用以協(xié)助確認(rèn)要求保護(hù)標(biāo)的范圍。

一般而言，本發(fā)明的多種實(shí)施例提供一種替換性金屬柵極晶體管，包括：溝槽，具有底部、第一側(cè)壁以及第二側(cè)壁；以及層，設(shè)置于所述溝槽內(nèi)，所述層具有設(shè)置于所述溝槽的所述底部上的底部區(qū)域，以及設(shè)置于所述第一側(cè)壁及第二側(cè)壁上的側(cè)壁區(qū)域，其中所述層的所述側(cè)壁區(qū)域比所述層的所述底部區(qū)域更薄至少50％。

又一個(gè)實(shí)施例包括一種替換性金屬柵極晶體管，包括：溝槽，具有底部、第一側(cè)壁以及第二側(cè)壁；介電層，設(shè)置于所述溝槽內(nèi)，所述介電層具有設(shè)置于所述溝槽的所述底部上的底部區(qū)域，以及設(shè)置于所述第一側(cè)壁及第二側(cè)壁上的側(cè)壁區(qū)域；以及金屬層，設(shè)置于所述溝槽內(nèi)，所述金屬層具有設(shè)置于所述介電層的所述底部區(qū)域的底部區(qū)域，以及設(shè)置于所述介電層的所述側(cè)壁區(qū)域上的側(cè)壁區(qū)域，其中所述金屬層的所述側(cè)壁區(qū)域部分延伸至所述第一側(cè)壁及所述第二側(cè)壁上，使至少部分的所述介電層的所述側(cè)壁區(qū)域不會(huì)被所述金屬層覆蓋。

于制作RMG晶體管時(shí)，可應(yīng)用本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例于移除沉積于溝槽側(cè)壁上至少一些材料的部分，以改善晶體管設(shè)備的性能、減少溝槽的長寬比、改善沉積品質(zhì)和均勻性，并可制作出具有較小柵極寬度的裝置。

附圖說明

現(xiàn)在將通過舉例的方式并參考附圖以描述本發(fā)明裝置的各種實(shí)施例，其中：

圖1A-圖1E為RMG晶體管的步驟圖；