用于半导体器件的栅极堆叠的制造方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106169418A(43)申请公布日2016.11.30(21)申请号201610725262.3H01L29/49(2006.01)(22)申请日2009.11.23H01L29/78(2006.01)(30)优先权数据09100027.32009.01.12EP(62)分案原申请数据200980157988.X2009.11.23(71)申请人台湾积体电路制造股份有限公司地址中国台湾新竹市(72)发明人马库斯·慕勒瑞格胡那斯·辛加那马拉(74)专利代理机构隆天知识产权代理有限公司72003代理人石海霞李昕巍(51)Int.Cl.H01L21/265(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称用于半导体器件的栅极堆叠的制造方法(57)摘要提供了一种用于半导体器件的栅极堆叠的制造方法。此方法包括：沉积多个栅极堆叠形成层于半导体表面上；依照预期的栅极堆叠的尺寸图案化附加栅极层，露出金属层的上表面；将功函数调控杂质从金属层露出的上表面掺入该金属层中且掺入该图案化的附加栅极层中；在掺入功函数调控杂质之后，以图案化的附加栅极层作为硬掩模，图案化金属层及该栅极绝缘层以形成栅极堆叠；移除该附加栅极层；以及在移除该附加栅极层之后，降低该源极区及该漏极区中所述功函数调控杂质的浓度。采用本申请的方案，通过在金属层中掺入具有在器件的源极区及漏极区之间变化的浓度轮廓的杂质，来调控包括金属层及栅极绝缘层的栅极堆叠的有效功函数。CN106169418ACN106169418A权利要求书1/2页1.一种用于半导体器件的栅极堆叠的制造方法，该半导体器件包括在源极区及漏极区之间延伸的沟道区，该方法包括：沉积多个栅极堆叠形成层于半导体表面上，所述栅极堆叠形成层包括位于该半导体表面上的栅极绝缘层、金属层及位于该金属层的上表面上的附加栅极层，其中该金属层包括Mo、Ru、TaC或W；依照预期的该栅极堆叠的尺寸图案化该附加栅极层，露出该金属层的该上表面；将功函数调控杂质从该金属层露出的该上表面掺入该金属层中且掺入该图案化的附加栅极层中，其中该图案化的附加栅极层遮挡一部分该金属层免于掺入所述功函数调控杂质，且其中所述功函数调控杂质包括用于n型调控的As、P、Sb或Te或是用于p型调控的Al或B；在掺入所述功函数调控杂质之后，以该图案化的附加栅极层作为硬掩模，图案化该金属层及该栅极绝缘层以形成栅极堆叠，该栅极堆叠包括该栅极绝缘层、该金属层及该附加栅极层的剩余部分，其中该金属层的剩余部分包含所述功函数调控杂质，其具有从该源极区至该漏极区沿着该金属层的长度而变化的浓度轮廓，且其中该栅极堆叠在该源极区具有第一有效功函数，在朝向该沟道区的中央处具有第二有效功函数，及在该漏极区具有第三有效功函数，该第二有效功函数不同于该第一有效功函数和第三有效功函数；移除该附加栅极层；以及在移除该附加栅极层之后，降低该源极区及该漏极区中所述功函数调控杂质的浓度。2.如权利要求1所述的方法，其中在降低该源极区及该漏极区中所述功函数调控杂质的浓度时，该沟道区中所述功函数调控杂质的浓度增加。3.如权利要求1所述的方法，其中通过退火工艺降低该源极区及该漏极区中所述功函数调控杂质的该浓度。4.如权利要求3所述的方法，其中该退火工艺包括进行快速热退火工艺和/或激光退火工艺。5.如权利要求1所述的方法，其中通过第一倾斜离子注入工艺以第一方向将所述功函数调控杂质从该金属层露出的该上表面掺入该金属层中且掺入该图案化的附加栅极层中，且通过第二倾斜离子注入工艺以不同于第一方向的第二方向将所述功函数调控杂质从该金属层露出的该上表面掺入该金属层中且掺入该图案化的附加栅极层中，并且在所述第二倾斜离子注入工艺中所使用的剂量不同于所述第一倾斜离子注入工艺中所使用的剂量。6.如权利要求1所述的方法，其中通过等离子体掺杂工艺将所述功函数调控杂质从该金属层露出的该上表面掺入该金属层中且掺入该图案化的附加栅极层中。7.如权利要求1所述的方法，其中通过在该金属层露出的该上表面及该图案化的附加栅极层上沉积包括所述功函数调控杂质的固体层，将所述功函数调控杂质由该固体层向外扩散而掺入该金属层及该图案化的附加栅极层中。8.如权利要求1所述的方法，其中在图案化该金属层时移除一部分的所述功函数调控杂质。9.如权利要求1所述的方法，其中所述栅极堆叠形成层还包括介于该金属层及该附加栅极层之间的膜层，且该金属层及该附加栅极层未直接接触。10.如权利要求1所述的方法，还包括在移除该附加栅极层及降低该源极区及该漏极区2CN106169418A权利要求书2/2页中所述功函数调控杂质的浓度之后，在该栅极堆叠的两侧形成间隔物。3CN106169418A说明书1/6页