專利名稱：穩(wěn)定柵極介電層前藉由擴散柵極介電覆蓋層調(diào)整復(fù)雜晶體管的閾值電壓的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括先進晶體管組件的復(fù)雜集成電路的制造，該先進晶體管組件包括復(fù)雜柵極電極結(jié)構(gòu)以及含金屬電極材料，該復(fù)雜柵極電極結(jié)構(gòu)包括復(fù)雜柵極介電層，例如高k柵極介電層。
背景技術(shù)：
制造例如中央處理單元(CPU)、儲存裝置、專用集成電路(application specific ihtegrated circuit ；ASIC)等先進集成電路必須依據(jù)特定的電路布局在特定的芯片面積上形成大量電路組件。在各種電子電路中，場效應(yīng)晶體管代表一種重要的電路組件類型，其基本確定集成電路的性能。一般來說，當(dāng)前采用多種制程技術(shù)形成場效應(yīng)晶體管，其中，對于多種類型的復(fù)雜電路系統(tǒng)，MOS(金屬氧化半導(dǎo)體)技術(shù)因其在操作速度和/或功耗和/ 或成本效益方面的優(yōu)越特性而成為當(dāng)前最有前景的其中一種技術(shù)。在使用例如MOS技術(shù)制造復(fù)雜集成電路的期間，數(shù)百萬的晶體管，例如N溝道晶體管和/或P溝道晶體管，形成于包括結(jié)晶半導(dǎo)體層的襯底上。場效應(yīng)晶體管，不論是N溝道晶體管還是P溝道晶體管，通常包括PN結(jié)(PN junction)，其由高摻雜區(qū)域與輕摻雜或非摻雜區(qū)之間的接口形成，該高摻雜區(qū)域亦即源極區(qū)和漏極區(qū)，該輕摻雜或非摻雜區(qū)(例如溝道區(qū))設(shè)于該高摻雜區(qū)域之間。 在場效應(yīng)晶體管中，溝道區(qū)的電導(dǎo)率，亦即導(dǎo)電溝道的電流驅(qū)動能力，是由鄰近該溝道區(qū)并藉由薄絕緣層與該溝道區(qū)隔離的柵極電極控制。在該柵極電極施加合適的控制電壓而形成導(dǎo)電溝道時，該溝道區(qū)的電導(dǎo)率取決于摻雜濃度、電荷載體遷移率以及(對于該溝道區(qū)沿晶體管寬度方向的特定延伸來說)源極區(qū)和漏極區(qū)之間的距離，亦即溝道長度。因此，結(jié)合施加控制電壓于該柵極電極而在絕緣層下方快速形成導(dǎo)電溝道的能力，該溝道區(qū)的電導(dǎo)率大大影響MOS晶體管的性能。因此，由于溝道形成速度(依賴于柵極電極的電導(dǎo)率)以及溝道電阻率基本確定晶體管性能，因此溝道長度的縮小以及與其關(guān)聯(lián)的溝道電阻率的降低是實現(xiàn)集成電路的操作速度增加的主要設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，其中因尺寸縮小而相應(yīng)導(dǎo)致柵極電阻率增加。目前，由于硅的取得基本不受限制、硅及相關(guān)材料的已知特性及制程以及過去50 年期間所積累的經(jīng)驗，因此大量集成電路基于硅制造。因此，硅將有可能繼續(xù)作為下一代電路批量生產(chǎn)技術(shù)的材料選擇。在半導(dǎo)體裝置制造中，硅作為主要角色的一個原因是硅/ 二氧化硅接口的優(yōu)越特性，其使不同的區(qū)域之間能夠可靠地電性隔離。該硅/ 二氧化硅接口在高溫下穩(wěn)定，因此允許執(zhí)行后續(xù)的高溫制程，例如高溫制程為退火周期所需以激活摻雜物并消除結(jié)晶損傷，而不犧牲該接口的電性特性。由于上述原因，在場效應(yīng)晶體管中，較佳地使用二氧化硅作為柵極絕緣層的基材， 以隔離通常由多晶硅及含金屬材料構(gòu)成的柵極電極與硅溝道區(qū)。在穩(wěn)步提升場效應(yīng)晶體管的裝置性能的過程中，溝道區(qū)的長度不斷縮小，以提升切換切換速度及驅(qū)動電流能力。由于晶體管性能由施加于柵極電極的電壓控制以反轉(zhuǎn)溝道區(qū)的表面至足夠高的電荷密度，從而針對特定的供應(yīng)電壓提供所欲的的驅(qū)動電流，因此必須使柵極電極、溝道區(qū)及設(shè)于二者之間的二氧化硅保持一定程度的電容耦合。結(jié)果是，降低溝道長度需要增加電容耦合，以避免晶體管操作期間發(fā)生所謂的短溝道行為。該短溝道行為可導(dǎo)致漏電流增加并導(dǎo)致閾值電壓顯著依賴于溝道長度。具有較低供應(yīng)電壓及降低閾值電壓的尺寸大幅縮小的晶體管裝置可遭受呈指數(shù)增加的漏電流，同時也要求增強柵極電極與溝道區(qū)之間的電容耦合。因此，必須相應(yīng)降低二氧化硅層的厚度，以提供柵極與溝道區(qū)之間所需的高電容。例如，約80納米的溝道長度需要厚度約1. 2納米由二氧化硅構(gòu)成的柵極介電層。盡管具有極短溝道的高速晶體管組件的使用限于高速信號路徑，而具有較長溝道的晶體管組件用于不太關(guān)鍵的電路部分(例如儲存晶體管組件)，即使僅速度關(guān)鍵路徑中的晶體管基于極薄的柵極氧化物形成， 但對于1至2納米范圍內(nèi)的氧化物厚度來說，由電荷載體直接隧穿極薄二氧化硅柵極絕緣層所引起的較高漏電流值可能不符合性能驅(qū)動電路的要求。因此，業(yè)界已提出各種措施以增加介電強度及二氧化硅材料的有效介電常數(shù)，例如執(zhí)行基于氮的處理以納入一定量的氮。盡管基本氧化物材料藉由這樣的處理可得到顯著改善，但晶體管尺寸的進一步縮小可能需要更加復(fù)雜的技術(shù)。為此，業(yè)界已考慮替代作為柵極絕緣層材料的二氧化硅，尤其對于極薄的二氧化硅基柵極層?？赡艿奶娲牧习ň哂酗@著較高介電常數(shù)的材料，其相應(yīng)形成的柵極絕緣層的物理較大厚度提供可藉由極薄的二氧化硅基層獲得的電容耦合。因此，業(yè)界建議將傳統(tǒng)二氧化硅材料的至少一部分替換為高介電常數(shù)材料，例如k值約為25的氧化鉭(Tii2O5)、k值約為150的氧化鈦鍶(SrTiO3)、氧化鉿(HfO2)、氧化硅鉿(HfSiO)、氧化鋯(&02)等。另外，由于多晶硅在與柵極介電層的接口附近可能遭受載體耗盡，從而降低溝道區(qū)與柵極電極之間的有效電容，因此針對柵極電極，以適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電材料替代通常使用的多晶硅材料可增加晶體管性能。因此，業(yè)界已提出一種柵極堆迭，其中，高k介電材料基于與二氧化硅基層相同或較大的厚度提供增加的電容，同時保持漏電流在可接受的程度。另一方面，可形成非多晶硅材料(例如氮化鈦等)以連接該高k介電材料，從而實質(zhì)上避免出現(xiàn)耗盡區(qū)。不過，在形成包括高k介電材料的復(fù)雜柵極結(jié)構(gòu)后，必要的高溫處理及其它制程可能顯著影響該高k材料?；谠撛?，可對許多高k介電材料執(zhí)行后沉積處理(post-d印osition treatment)，以在進一步處理期間達到具有優(yōu)越穩(wěn)定性的材料特性。例如，通常必須封裝該高k介電材料，以降低與含金屬電極材料以及對該裝置進行進一步處理期間所遇到的其它制程環(huán)境問題。而且，可能必須增加該高k介電材料的結(jié)晶溫度，以在完成基本晶體管組態(tài)通常所需的后續(xù)高溫制程期間提供優(yōu)越的穩(wěn)定性。其它材料變化可能牽涉到該高k介電材料的相分離(Phase s印aration)，且可能必須阻止植入的成分種類的擴散，其可在進一步處理期間納入該柵極電極結(jié)構(gòu)的上半部分中。而且，高k介電材料的功函數(shù)的變化以及介電常數(shù)的降低可能與層厚度增加有關(guān)，且可導(dǎo)致晶體管的閾值電壓的顯著變化，其被認(rèn)為是由柵極堆迭材料與氧的基本交互引起。例如，氧化鉿與氧化鋯在有氧及高溫的情況下可呈極高的氧化速率，從而導(dǎo)致材料特性的顯著變化，進而導(dǎo)致晶體管特性的顯著變化。因此，難以基于早期制造階段中提供的高k介電材料準(zhǔn)確調(diào)整晶體管的閾值電壓。在一些傳統(tǒng)方法中，可在沉積后立即處理該高k介電材料，例如采用氮化形式等，以增強對該敏感柵極介電材料的進一步處理，從而在一定程度上穩(wěn)定材料特性。另一方面，可能必須基于特定的功函數(shù)金屬結(jié)合該高k介電材料專門調(diào)整晶體管的閾值電壓。在一些傳統(tǒng)方法中，可透過將特定的金屬成分種類納入該高k介電材料中，從而獲得所欲的的功函數(shù)并結(jié)合形成于該高k介電材料上的含金屬材料而實現(xiàn)閾值電壓的調(diào)整。將所欲的金屬成分種類納入該高 k介電材料中的有效技術(shù)是提供包括所欲的擴散成分種類的覆蓋層，以及執(zhí)行熱處理以啟動該金屬成分種類向該高k介電材料中的擴散。針對N溝道晶體管及P溝道晶體管來說， 將所欲的金屬成分種類納入通常可在任意適當(dāng)?shù)闹圃祀A段執(zhí)行，例如在完成基本晶體管組態(tài)之后的較遲階段或在早期制造階段中執(zhí)行，亦即在提供穩(wěn)定的高k介電材料并在其上形成覆蓋層后，其可包含所考慮的晶體管的所欲的金屬成分種類。不過，由于該高k介電材料的優(yōu)越穩(wěn)定性，因此使得所欲的金屬成分種類需要較高的制程溫度及濃度，如此可能可負(fù)面影響晶體管特性，從而降低最終獲得的晶體管總體性能。本發(fā)明針對可避免或至少減輕上述一個或多個問題的影響的各種方法及裝置。

發(fā)明內(nèi)容
以下提供本發(fā)明的簡要總結(jié)，以提供對于本發(fā)明的其中一些態(tài)樣的基本理解。本發(fā)明內(nèi)容并非詳盡概述本發(fā)明。其并非意圖識別本發(fā)明的關(guān)鍵或重要組件或劃定本發(fā)明的范圍。其唯一目的在于提供一些簡化的概念，作為后面所討論的更詳細(xì)說明的前序。一般來說，本發(fā)明提供技術(shù)及半導(dǎo)體裝置，其中，可基于例如氮化、氧化等適當(dāng)?shù)奶幚韥碓鰪姼遦介電材料的完整性及穩(wěn)定性，其中，在穩(wěn)定該材料特性之前，可將所欲的的閾值調(diào)整成分種類納入該高k介電材料中。為此，可在執(zhí)行該穩(wěn)定處理之前形成該高k介電材料以及適當(dāng)?shù)囊粚踊蚨鄬痈采w層，以使擴散制程達到優(yōu)越的性能，其中，在將該閾值調(diào)整成分種類納入該高k介電材料中后，該后續(xù)的穩(wěn)定制程可提供最終閾值電壓的優(yōu)越完整性及穩(wěn)定性。因此，將該所欲的閾值調(diào)整成分種類納入該高k介電材料中納入后，可在該高 k介電材料上沉積任意適當(dāng)?shù)碾姌O材料，其可在早期制造階段中實施或在完成基本晶體管組態(tài)后實施。這里所揭露的一種方法包括在半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體區(qū)域上方形成柵極介電材料， 其中，該柵極介電材料包括高k介電材料。該方法還包括在該柵極介電材料上方形成含金屬材料，其中，該含金屬材料包括閾值電壓調(diào)整成分種類。而且，執(zhí)行熱處理以使部分該閾值調(diào)整成分種類擴散至該柵極介電材料中。該方法還包括自該柵極介電材料上方移除該含金屬材料以及執(zhí)行處理以穩(wěn)定該柵極介電材料。另外，在該柵極介電材料上形成含金屬電極材料。另外，該方法包括基于該含金屬電極材料及該柵極介電材料形成晶體管的柵極電極結(jié)構(gòu)。這里所揭露的另一種方法包括在第一有源區(qū)及第二有源區(qū)上方形成柵極介電材料。另外，在該第一有源區(qū)上方選擇性形成第一含金屬材料。該方法還包括在該第二有源區(qū)上方形成第二含金屬材料。而且，該方法包括執(zhí)行熱處理以啟動該第一含金屬材料的第一成分種類在該第一有源區(qū)上方的柵極介電材料中的擴散以及啟動該第二含金屬材料的第二成分種類在該第二有源區(qū)上方的柵極介電材料中的擴散。另外，該方法包括移除該第一及第二含金屬材料，以及執(zhí)行處理以穩(wěn)定該柵極介電材料。這里所揭露的一種半導(dǎo)體裝置包括第一有源區(qū)以及形成于該第一有源區(qū)上的第一柵極電極結(jié)構(gòu)。該第一柵極電極結(jié)構(gòu)包括介電基材以及形成于該介電基材上的高k介電材料，其中，該高k介電材料在該第一柵極電極結(jié)構(gòu)中包括第一閾值調(diào)整金屬成分種類。該半導(dǎo)體裝置還包括第二有源區(qū)以及形成于該第二有源區(qū)上的第二柵極電極結(jié)構(gòu)。該第二柵極電極結(jié)構(gòu)包括該介電基材以及形成于該介電基材上的該高k介電材料，其中，該高k介電材料在該第二柵極電極結(jié)構(gòu)中包括第二閾值調(diào)整金屬成分種類。另外，該半導(dǎo)體裝置包括含金屬電極材料，其形成于該第一及第二柵極電極結(jié)構(gòu)中的該高k介電材料上。


結(jié)合附圖參照以下的說明可理解本發(fā)明，該些附圖中類似的附圖標(biāo)記代表類似的組件。圖Ia至Ig依據(jù)本發(fā)明的說明實施例示意地描繪半導(dǎo)體裝置在基于高k介電材料及金屬電極材料形成復(fù)雜柵極電極結(jié)構(gòu)的各制造階段期間的剖視圖，其中，可在穩(wěn)定該高k 介電材料的材料特性之前將閾值調(diào)整成分種類納入該高k介電材料中。圖加至2j依據(jù)本發(fā)明的其它說明實施例示意地描繪半導(dǎo)體裝置在形成不同晶體管類型的柵極電極結(jié)構(gòu)的各制造階段期間的剖視圖，其中，可在穩(wěn)定高k介電材料之前納入閾值調(diào)整成分種類。盡管這里揭露的發(fā)明內(nèi)容容許各種修改及替代形式，但附圖中以示例形式顯示其特定的實施例，并在此進行詳細(xì)描述。不過，應(yīng)當(dāng)理解，這里對特定實施例的說明并非意圖將本發(fā)明限于所揭露的特定形式，相反，是意圖涵蓋落入由所附權(quán)利要求定義的精神及范圍內(nèi)的所有修改、等同及替代。
具體實施例方式以下描述本發(fā)明的各實施例。為了清楚起見，并非實際實施中的全部特征都描述于本說明書中。當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)了解，在任意此類實際實施例的開發(fā)中，必須作大量的特定實施決定以滿足開發(fā)者的特定目標(biāo)，例如符合與系統(tǒng)相關(guān)及與商業(yè)相關(guān)的約束條件，該些約束條件因不同實施而異。而且，應(yīng)當(dāng)了解，此類開發(fā)努力可能復(fù)雜而耗時，但其仍然是本領(lǐng)域技術(shù)人員借助本說明書所執(zhí)行的常規(guī)程序。下面參照附圖描述本發(fā)明內(nèi)容。附圖中示意各種結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)及裝置是為了說明起見以及避免模糊本發(fā)明與本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的細(xì)節(jié)。但是，本發(fā)明包括該些附圖以描述并解釋實施例。這里所用的詞語和詞組的意思應(yīng)當(dāng)解釋為與相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員對該些詞語及詞組的理解一致。這里的術(shù)語或詞組的連貫使用并不意圖暗含特別的定義，亦即并不意圖暗含與本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的通常慣用意思不同的定義。若術(shù)語或詞組意圖具有特定意義，亦即不同于本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的意思，則此類特別定義會以直接明確地提供該術(shù)語或詞組的特定定義的定義方式明確表示于說明書中。本發(fā)明提供半導(dǎo)體裝置及技術(shù)，其中，在執(zhí)行處理以穩(wěn)定柵極介電層的材料特性之前，可處理敏感柵極介電材料以接收適當(dāng)?shù)某煞址N類，從而調(diào)整總體的晶體管特性，例如閾值電壓等。如前所述，這里所揭露的原理可方便應(yīng)用于敏感高k介電材料，其暴露于進一步處理半導(dǎo)體裝置的期間所施加的特定環(huán)境條件或制程條件時趨向于改變材料特性。依據(jù)本發(fā)明所揭露的原理，在沉積該敏感介電材料之后以及進行任意穩(wěn)定處理之前，可調(diào)整所欲的的晶體管特性，例如閾值電壓，以增強納入所欲的成分種類(例如金屬成分種類)的效率。因此，可藉由基于要求不高的制程條件(亦即基于降低的制程溫度及濃度)的擴散而納入該所欲的成分種類，以使其它裝置特性不太受該閾值調(diào)整的影響。隨后藉由任意適當(dāng)?shù)淖兓绲缺３植牧咸匦?，以此為基礎(chǔ)，接著執(zhí)行為兩成分種類型的晶體管提供單一柵極金屬的還制程，以增加總體制程的效率。在一些說明實施例中，基于在穩(wěn)定之前將成分種類納入該敏感介電材料中而調(diào)整晶體管特性，還可應(yīng)用于復(fù)雜的“傳統(tǒng)”柵極介電材料(例如基于二氧化硅的材料)結(jié)合適當(dāng)?shù)臇艠O電極材料，例如多晶硅、硅/鍺等。因此，除非這里所述的實施例或所附權(quán)利要求中專門規(guī)定，否則不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為介電柵極材料限定于高k介電材料。圖Ia示意地描繪半導(dǎo)體裝置100的剖視圖，該半導(dǎo)體裝置100包括襯底101，在該襯底101上方可形成半導(dǎo)體層102。襯底101可代表任意適當(dāng)?shù)妮d體材料(用以在其上方形成半導(dǎo)體層10 且可包括結(jié)晶襯底材料、絕緣材料等。例如，絕緣埋層(buried insulating layer)可形成于實質(zhì)上結(jié)晶的襯底材料上，接著形成半導(dǎo)體層102，從而形成絕緣體上硅 (silicon-on-insulator ；SOI)組態(tài)。半導(dǎo)體材料102可代表任意適當(dāng)?shù)牟牧?，例如硅材料?可結(jié)合其它組分，例如鍺、碳等，以獲得所欲的的晶體管特性。在圖Ia所示的制造階段，所示的部分半導(dǎo)體層102可代表晶體管的有源區(qū)，且為了定義基本的晶體管特性例如其導(dǎo)電類型，可因此包括特定的基本摻雜水平(doping level)。在這點上，將有源區(qū)理解為半導(dǎo)體層102的一部分，其可由適當(dāng)?shù)母綦x結(jié)構(gòu)(未圖示)橫向劃定，且為了在其中形成一個或多個PN結(jié)，可包括或接受適當(dāng)?shù)膿诫s物分布(dopant profile)。而且，半導(dǎo)體裝置100可包括形成于半導(dǎo)體層102上的柵極介電材料110。在一些說明實施例中，柵極介電材料Iio可包括高k介電材料112，例如氧化鉿、氧化鋯、氧化硅鉿等，取決于總體制程及裝置要求。當(dāng)因例如考慮熱穩(wěn)定性等而認(rèn)為高k介電材料112與半導(dǎo)體層102的直接接觸并不適當(dāng)時，可提供介電基層111，以作為高k介電材料112與半導(dǎo)體層102之間的接口。例如，材料111可代表“傳統(tǒng)的”基于二氧化硅的材料，其具有所欲的較低厚度(例如約1納米及更小厚度)。另一方面，可選擇柵極介電材料110的組合厚度及相對介電常數(shù)以對應(yīng)所欲的的晶體管特性，可能的話，可結(jié)合后期制造階段中介電材料110 的特性的特定變化。如前面所說明，可就一個或多個上述影響適當(dāng)?shù)刈兓殡姴牧?10的材料特性，以在后期制造階段中提供穩(wěn)定的材料特性，其中，還可納入適當(dāng)成分種類(例如氮、氧等)以進行額外的調(diào)整，例如總體介電常數(shù)。而且，在所示制造階段中，覆蓋層120可形成于介電材料110上并可包括任意適當(dāng)成分種類，為了例如針對必須基于柵極介電材料110形成的晶體管的閾值電壓而調(diào)整該介電材料的特性，可將該任意適當(dāng)成分種類納入介電材料110中。另外，在進一步處理期間， 覆蓋層120亦可提供柵極介電材料110的優(yōu)越完整性。在一個說明實施例中，覆蓋層120 可包括第一層121，該第一層121可包括所欲的擴散成分種類(例如金屬)，可將該所欲的擴散成分種類納入介電材料110中以獲得所欲的的功函數(shù)并因此實現(xiàn)仍欲形成于半導(dǎo)體層102之中及上方的晶體管的閾值電壓調(diào)整。例如，層121可包括具有鋁、鉭等形式的擴散成分種類，該擴散成分種類可代表用以分別調(diào)整P溝道晶體管及N溝道晶體管的閾值的適當(dāng)候選物。例如，當(dāng)基于柵極介電材料110形成N溝道晶體管時，層121可由厚度為數(shù)埃的鑭層構(gòu)成。而且，為了在進一步處理期間有效提供優(yōu)越的完整性，可提供具有例如氮化鈦等形式的第二層122。應(yīng)當(dāng)了解，如認(rèn)為適于后續(xù)處理的話，則覆蓋層120可包括額外的層，例如直接形成于高k介電材料112上的額外氮化鈦層?？苫谙铝兄瞥绦纬扇鐖DIa所示的半導(dǎo)體裝置100。在形成相應(yīng)的隔離結(jié)構(gòu)(未圖示)并向?qū)?02內(nèi)引入摻雜成分種類以調(diào)整基本的晶體管特性后，可例如基于復(fù)雜沉積技術(shù)并可能結(jié)合氧化制程等形成柵極介電材料110。例如，當(dāng)欲提供二氧化硅材料時，可基于熱氧化、濕化學(xué)氧化等形成層111(如提供該層的話)。隨后，可基于成熟的沉積技術(shù)，例如化學(xué)氣相沉積(chemical vapor deposition ；CVD)等，沉積高k介電材料112。例如，在復(fù)雜應(yīng)用中，當(dāng)例如使用氧化鉿作為高k介電材料時，該高k介電材料的沉積厚度為10至 20埃。隨后，可基于任意成熟的沉積配方，例如基于化學(xué)氣相沉積等形成氮化鈦，從而形成覆蓋層120。類似地，可利用化學(xué)氣相沉積等沉積技術(shù)沉積含擴散成分種類層，例如層121。圖Ib示意地描繪在進一步先進制造階段中的半導(dǎo)體裝置100，其中，裝置100可暴露于其它沉積環(huán)境104中，以在覆蓋層120上形成保護層103。保護層103可由任意適當(dāng)?shù)牟牧辖M成(例如硅材料等)，可在后期制造階段中有效地移除，而不會不當(dāng)犧牲柵極介電材料110的完整性。當(dāng)認(rèn)為在進一步處理期間使覆蓋層120暴露于制程環(huán)境并不合適時，保護層103可增加覆蓋層120的完整性。例如，氮化鈦暴露于高溫環(huán)境時具有顯著的氧化速率。在其它情況下，例如在進一步處理裝置100期間所使用的復(fù)雜退火技術(shù)中，保護層103 可充當(dāng)有效的熱分布層。應(yīng)當(dāng)了解，有多種成熟的制程配方可在沉積制程104期間使用。例如，層103的厚度可選擇在10至30納米范圍內(nèi)，如認(rèn)為合適的話，還可選擇其它值。圖Ic示意地描繪在退火制程105期間暴露于高溫的半導(dǎo)體裝置100，在該退火制程期間，所欲的擴散成分種類開始自覆蓋層120向介電材料110中擴散。在退火制程105期間，可適當(dāng)選擇有效的制程溫度及持續(xù)時間以獲得所欲的濃度的擴散成分種類，亦即介電材料110內(nèi)的閾值調(diào)整成分種類，不過，其中，如前所述，介電材料110較不顯著的“穩(wěn)定性” 可在制程105期間提供優(yōu)越的制程條件。因此，在約900°C及更高的溫度下，可開始有效的擴散，其中，可選擇持續(xù)時間及溫度以在柵極介電材料110內(nèi)的所欲的深度適當(dāng)定位所考慮的成分種類，例如鑭、鋁等。因此，如前所述可包括于層121或122中的成分種類121A可以所欲的濃度向介電材料110內(nèi)擴散。在一些說明實施例中，若認(rèn)為使一定數(shù)量的該成分種類擴散至基層111內(nèi)有助于調(diào)整介電材料110的總體特性的話，還可控制制程105以使一定數(shù)量的成分種類擴散至基層111內(nèi)?？苫趯嶒炤p易地確定退火制程105的適當(dāng)制程參數(shù)，其中，針對介電材料110可獲得所欲的成分種類的擴散速率。退火制程105可基于任意適當(dāng)?shù)耐嘶鸺夹g(shù)執(zhí)行，例如快速熱退火制程、基于激光的退火制程、基于閃光的退火制程等。在一些說明實施例中，退火制程105可以基于激光的系統(tǒng)為基礎(chǔ)執(zhí)行，其中，可以局部分解方式向裝置100提供輻射，從而有可能以局部不同的方式調(diào)整晶體管的閾值電壓。例如，在一些裝置區(qū)，可能需要較高的閾值電壓，其可藉由適當(dāng)調(diào)整制程105期間的有效暴露時間及溫度實現(xiàn)，從而相應(yīng)改變成分種類121A向介電材料110中的擴散。因此，藉由以局部不同的方式調(diào)整介電材料110中成分種類121A的量和/或滲透深度，可獲得具不同“特色”的晶體管。為此目的，可使用基于激光的成熟退火系統(tǒng)結(jié)合相應(yīng)的位置信息，從而例如藉由調(diào)整該相應(yīng)退火系統(tǒng)的掃描運動而適當(dāng)調(diào)整退火參數(shù)。如前所述，在退火制程105期間，保護層103(若有提供的話)可確保覆蓋層120的完整性，并且如有需要的話，例如，若覆蓋層120具有增加的反射率，則可在吸收輻射能量方面增強退火制程105的性能。
圖Id示意地描繪在進一步先進制造階段中的半導(dǎo)體裝置100。如圖所示，該裝置 100可暴露于一個或多個反應(yīng)制程106，在該制程期間可移除保護層103及覆蓋層120(圖 lc) 0例如，為了對該覆蓋層選擇性移除硅材料，蝕刻序列106可包括用以移除保護層103 的任意適當(dāng)?shù)奈g刻化學(xué)，例如基于氫氧化氨及類似物、四甲基氫氧化氨及類似物。在其它情況下，可使用任意其它適當(dāng)?shù)奈g刻配方，取決于圖Ic中所示的保護層103的材料組成。 隨后，可移除覆蓋層120(圖Ic)，例如基于使用氨-過氧化氫混合物(ammonium peroxide mixture ；APM)的濕化學(xué)蝕刻配方，可有效移除例如氮化鈦等材料以及擴散層121(圖Ic)， 同時停止于介電材料110，例如多個高k介電材料相對多個蝕刻配方顯現(xiàn)出增強的蝕刻停止功能。因此，在一些說明實施例中，在蝕刻序列106期間，可暴露柵極介電材料110并準(zhǔn)備進一步處理，以提供柵極介電材料110的優(yōu)越穩(wěn)定性。應(yīng)當(dāng)了解，由于前面的退火制程 105(圖lc)，介電材料110中可包含一定量的成分種類121A。例如，擴散成分種類121A可形成于層112中，而其它實施例中，成分種類121A還可延伸至基層111中。圖Ie示意地描繪在進一步處理107期間的半導(dǎo)體裝置100，該處理可基于任意適當(dāng)?shù)闹瞥碳夹g(shù)執(zhí)行，如前所說明，用以針對進一步的高溫制程、暴露于其它制程條件下等增加?xùn)艠O介電材料110的穩(wěn)定性。尤其，制程107可就其它成分種類的互擴散增加?xùn)艠O介電材料110的穩(wěn)定性，以穩(wěn)定并實質(zhì)上保持成分種類121A在介電材料110內(nèi)的分布， 從而降低最終獲得的閾值電壓的變化程度。在一些說明實施例中，為了將氮(可能結(jié)合氧)納入柵極介電材料110的至少上半部分中，處理107可包括氮化制程，并可能結(jié)合氧化步驟。為此目的，可使用任意適當(dāng)?shù)闹瞥碳夹g(shù)，例如在含氮大氣等環(huán)境中執(zhí)行基于等離子 (plasma-based)的處理。類似地，如認(rèn)為適當(dāng)?shù)脑?，則可進行氧化，其中，可使用基于等離子的氧化配方，以避免不當(dāng)?shù)母邷?，否則，該不當(dāng)?shù)母邷乜蓪?dǎo)致在處理107的初始階段中，成分種類121A發(fā)生顯著擴散。在一些說明實施例中，可選擇處理107的制程參數(shù)，以便在基層111(如提供的話)中納入所欲的成分種類(例如氮)，從而增強其特性，例如最終介電常數(shù)、擴散阻擋行為等。因此，在處理107期間，可調(diào)整層110的特性，并且如前所述，由于介電材料110在進一步處理期間具有顯著增強的穩(wěn)定性，因此層110的特性同時得以“保存”。圖If示意地描繪在進一步沉積制程108期間的半導(dǎo)體裝置100，在該制程期間， 可在柵極介電材料Iio上提供任意適當(dāng)?shù)暮饘匐姌O材料113。例如，含金屬電極材料113 可由厚度約為1至10納米的氮化鈦所構(gòu)成，不過，其中，還可選擇其它任意值，取決于總體制程策略。沉積制程108可基于任意的成熟制程配方執(zhí)行。圖Ig示意地描繪在進一步先進制造階段中的半導(dǎo)體裝置100。如圖所示，柵極電極結(jié)構(gòu)115可形成于半導(dǎo)體層102上方并可包括柵極介電材料110，柵極介電材料110具有優(yōu)越的穩(wěn)定性及適當(dāng)設(shè)置的特性，例如前述的閾值電壓。而且，含金屬電極材料113可形成于介電材料110上，接著形成其它電極材料或持位材料(placeholder material) 114(例如硅、硅/鍺等形式)。應(yīng)當(dāng)了解，如需要進一步處理半導(dǎo)體裝置100的話，材料114還可包括額外的材料，例如覆蓋層。而且，可在半導(dǎo)體層102及柵極電極結(jié)構(gòu)115上形成例如由氮化硅構(gòu)成的保護襯里(protection liner) 109，以在后續(xù)制程期間提供柵極電極結(jié)構(gòu)115 的優(yōu)越完整性。例如，在后續(xù)制造階段中，保護襯里109可暴露于非等向性蝕刻環(huán)境，以形成柵極電極結(jié)構(gòu)115的相應(yīng)側(cè)間隙壁組件，從而在進一步處理期間保持該柵極電極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁的完整性。
如圖Ig所示的半導(dǎo)體裝置100可基于成熟的制程技術(shù)形成，其中，可在電極材料 113上沉積材料114，并可能結(jié)合額外的覆蓋材料等。接著，為了形成柵極電極結(jié)構(gòu)115，可執(zhí)行復(fù)雜的圖案化制程序列(包括復(fù)雜的光刻及蝕刻技術(shù))。接著沉積材料109，該沉積制程可基于熱活化式化學(xué)氣相沉積技術(shù)等實現(xiàn)。因此，柵極電極結(jié)構(gòu)115可設(shè)有處于穩(wěn)定狀態(tài)的柵極介電材料110，同時針對欲基于柵極電極結(jié)構(gòu)115形成的晶體管，可基于介電材料 110及電極材料113調(diào)整閾值電壓。請參照圖加至2」，現(xiàn)在描述其它說明實施例，其中，針對不同類型的晶體管，可在穩(wěn)定敏感介電材料之前調(diào)整晶體管特性(例如閾值電壓)。圖加示意地描繪半導(dǎo)體裝置200的剖視圖，該半導(dǎo)體裝置200可包括襯底201，在襯底201上方形成半導(dǎo)體層202。襯底201及半導(dǎo)體層202可適用如前參照裝置100所述的相同標(biāo)準(zhǔn)。而且，隔離結(jié)構(gòu)202C可隔離第一有源區(qū)202A與第二有源區(qū)202B。例如，第一有源區(qū)202A可代表N摻雜阱區(qū)，并在進一步處理期間在其中及其上方形成P溝道晶體管。 類似地，有源區(qū)202B可代表N溝道晶體管的有源區(qū)。不過，應(yīng)當(dāng)了解，下列制程序列還可應(yīng)用于有源區(qū)202A代表N溝道晶體管而有源區(qū)202B代表P溝道晶體管的組態(tài)。而且，在所示制造階段中，可在第一及第二有源區(qū)202A、202B上方形成柵極介電材料210，接著形成覆蓋層220。在所示的實施例中，介電材料210可包括介電基層211，例如基于二氧化硅的材料等以及高k介電材料層212。不過，應(yīng)當(dāng)了解，如認(rèn)為適當(dāng)?shù)脑挘瑒t介電材料210可為單一材料層或包括三層或更多子層。類似地，覆蓋層220可包括任意適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)以提供材料 221，材料221可包括適當(dāng)選擇的擴散成分種類，以調(diào)整將要形成于有源區(qū)202A中及上方的晶體管的閾值電壓。例如，覆蓋層220可包括材料221以及第一及第二覆蓋層222、223，該第一及第二覆蓋層222、223是例如由氮化鈦等組成且可封閉材料層221。例如，層221可由鑭或鋁組成，取決于晶體管的類型，基于材料層221可調(diào)整該晶體管的閾值電壓。在所示實施例中，層221可代表厚度為0. 5至1. 5納米的鋁層，而層222、223的厚度為1至3納米。 而且，在一說明實施例中，為了提供所欲的的帶隙偏移(band gap offset)，有源區(qū)202A可包括適當(dāng)選擇的半導(dǎo)體材料202D (例如以硅/鍺合金的形式)，從而結(jié)合江成分種類相應(yīng)納入層221中而使P溝道晶體管獲得適當(dāng)?shù)拈撝惦妷骸Ｈ鐖D加所示的半導(dǎo)體裝置200可基于下列制程形成。在形成隔離結(jié)構(gòu)202C后， 可基于成熟的掩模體系(masking regime)結(jié)合植入制程(implantation process)形成有源區(qū)202A、202B的基本摻雜分布。接著，可在有源區(qū)202A上選擇性形成半導(dǎo)體合金202D， 可利用選擇性外延生長技術(shù)結(jié)合用以在沉積制程期間覆蓋有源區(qū)202B的適當(dāng)掩模技術(shù)形成半導(dǎo)體合金202D。接著，可以任意適當(dāng)?shù)姆绞叫纬蓶艠O介電材料，如前參照裝置100所述。隨后，可利用成熟的沉積技術(shù)沉積覆蓋層220，如前所述。圖2b示意地描繪當(dāng)暴露于蝕刻環(huán)境230以基于蝕刻掩模231 (例如抗蝕劑掩模) 選擇性移除覆蓋層220時的半導(dǎo)體裝置200?？苫谌缜皡⒄請DId的蝕刻序列106所述類似的蝕刻技術(shù)執(zhí)行蝕刻制程230。因此，材料221可在有源區(qū)202A上方選擇性形成包括所欲的擴散成分種類，例如鋁。圖2c示意地描繪半導(dǎo)體裝置200具有形成于有源區(qū)202A、202B上方的其它覆蓋層225。覆蓋層225可包括任意適當(dāng)?shù)慕M態(tài)，以在層226中提供擴散成分種類，并可能結(jié)合一個或多個額外的覆蓋材料227。例如，層2 所包括的擴散成分種類能夠適當(dāng)調(diào)整將要形成于有源區(qū)202B之中及上方的晶體管的閾值電壓。在所示示例中，層2 可包括鑭，其可代表用以調(diào)整N溝道晶體管的閾值電壓的適當(dāng)候選物。額外的覆蓋材料227可包括氮化鈦或任意其它適當(dāng)?shù)牟牧铣煞?。有關(guān)形成覆蓋層225的制程技術(shù)，該覆蓋層225可參照上述層221及層121。圖2d示意地描繪在進一步先進制造階段中的半導(dǎo)體裝置200。如圖所示，可在覆蓋層225上方形成例如由硅及任意其它適當(dāng)材料組成的保護層203。而且，在退火制程205 期間，為了使覆蓋層225及220中相應(yīng)的成分種類開始向介電材料210中擴散，裝置200可暴露于高溫下。因此，層226的成分種類(例如鑭)可有效擴散至有源區(qū)202B上方的介電材料210中，同時在有源區(qū)202A上方的覆蓋層220的層222中抑制發(fā)生相應(yīng)顯著的鑭擴散。 另一方面，層221中的成分種類可有效擴散至有源區(qū)202A上方的介電材料210中。以此方式，可在退火制程205期間實現(xiàn)針對不同類型晶體管的閾值電壓調(diào)整，其中，可使擴散行為實現(xiàn)一定程度的個別調(diào)整，例如藉由提供層223而形成特定的“擴散阻力”，從而能夠?qū)χ瞥?05的給定制程參數(shù)進行所欲的的調(diào)整。應(yīng)當(dāng)了解，針對裝置200的不同裝置區(qū)中閾值電壓的調(diào)整，可適用如前所述的相同標(biāo)準(zhǔn)。亦即，如有需要，則可局部應(yīng)用不同的退火參數(shù)， 以獲得具不同“特色”的晶體管組件。圖2e示意地描繪當(dāng)暴露于蝕刻制程序列206時的半導(dǎo)體裝置200，在該制程期間可移除保護層203及覆蓋層225及220 (圖2d)，以暴露柵極介電材料210，該柵極介電材料 210因如前所述納入不同類型的擴散成分種類而在有源區(qū)202A、202B上方具有不同的材料組成210A、210B。可基于如前參照圖Id的蝕刻序列106所述類似的蝕刻配方執(zhí)行蝕刻序列 206。因此，在蝕刻序列206后，可暴露柵極介電材料210并準(zhǔn)備進行進一步處理，以增強其穩(wěn)定性。圖2f示意地描繪在處理207期間的半導(dǎo)體裝置200，該處理207用以穩(wěn)定介電層 210的特性，從而穩(wěn)定相應(yīng)擴散成分種類的分布及濃度，以提供有源區(qū)202A、202B上方的不同介電材料210A、210B。針對處理207，可適用如前所述類似的標(biāo)準(zhǔn)。亦即，可基于適當(dāng)選擇的制程參數(shù)納入氮和/或氧，以調(diào)整柵極介電材料210A、210B的“最終”特性，并在進一步處理期間提供優(yōu)越的穩(wěn)定性。圖2g示意地描繪在處于沉積制程208期間的半導(dǎo)體裝置200，其中，可在有源區(qū) 202A、202B上方形成含金屬電極材料213。亦即，在一些實施例中，電極材料213可直接形成于柵極介電材料210上，亦即不同特性210A、210B的相應(yīng)部分，而無需不同的功函數(shù)金屬， 這與傳統(tǒng)技術(shù)在后期制造階段中需要不同的功函數(shù)金屬調(diào)整實際閾值電壓的情況相反。有關(guān)適當(dāng)?shù)牟牧霞俺练e技術(shù)可參照半導(dǎo)體裝置100。圖池示意地描繪在進一步先進制造階段中的半導(dǎo)體裝置200。如圖所示，第一柵極電極結(jié)構(gòu)235A可形成于有源區(qū)202A上，并可包括柵極介電材料210A、電極材料213以及其它電極材料214，當(dāng)裝置200需要進一步的處理時，第一柵極電極結(jié)構(gòu)235A還可包括任意覆蓋材料及類似材料。類似地，第二柵極電極結(jié)構(gòu)235B可形成于有源區(qū)202B上，并可包括柵極介電材料210B、電極材料213以及其它電極材料214。如當(dāng)裝置200需要進一步處理及所欲的的總體裝置特性時，材料214可包括硅材料、硅/鍺材料及類似材料。應(yīng)當(dāng)了解， 在一些說明實施例中，在后期制造階段中，亦即，在有源區(qū)202A、202B之中及上方完成基本的晶體管組態(tài)后，可使用高導(dǎo)電金屬替代材料214。
如圖池所示的半導(dǎo)體裝置200可基于如前參照半導(dǎo)體裝置100所述類似的技術(shù)形成。亦即，在形成含金屬電極材料213后，可沉積材料214并隨后基于復(fù)雜的光刻及蝕刻技術(shù)進行圖案化以獲得尺寸符合設(shè)計規(guī)則的柵極電極結(jié)構(gòu)235A、235B。例如，對于復(fù)雜半導(dǎo)體裝置，柵極長度(亦即圖池中電極材料213的水平延伸)可約為50納米及更小，例如 40納米及更小。接著，可形成保護襯里209，以在進一步處理期間保持柵極電極結(jié)構(gòu)235A、 235B的側(cè)壁的完整性。圖2i以更詳細(xì)的方式示意地描繪部分柵極電極結(jié)構(gòu)235A、235B。如圖所示，柵極電極結(jié)構(gòu)235A可包括基層211以及高k介電材料212，其中，基層211因納入例如氮成分種類及類似材料而具有增強的穩(wěn)定性，該納入制程可在前述處理207(圖2f)期間實現(xiàn)。而且，可于介電材料212中納入擴散成分種類(例如鋁226A)，從而結(jié)合半導(dǎo)體合金202D，而使P溝道晶體管具有適當(dāng)?shù)拈撝惦妷?。而且，介電?12還可包括適當(dāng)?shù)某煞址N類(例如氮、氧等)，可預(yù)先納入該適當(dāng)?shù)某煞址N類以提供材料212的優(yōu)越穩(wěn)定性。類似地，柵極電極結(jié)構(gòu)235B可包括形成于基層211上方的高k介電材料212，其中，可納入擴散成分種類221A9例如鑭成分種類及類似材料)，以獲得所欲的的閾值電壓。 類似地，層212可包括成分種類212D，以增強材料212的穩(wěn)定性。應(yīng)當(dāng)了解，如有需要，還可在基層211中納入成分種類226A及221A，以改變該基層的特性。例如，可將二氧化硅材料轉(zhuǎn)化為硅酸鹽，以增加基材211的介電常數(shù)。因此，上述制程序列藉由適當(dāng)變化敏感柵極介電材料而提供調(diào)整總體晶體管特性的高度靈活性，同時在同一制程序列期間針對N溝道晶體管及P溝道晶體管提供不同的特性。圖2j示意地描繪在進一步先進制造階段中的半導(dǎo)體裝置200。如圖所示，可基于柵極電極結(jié)構(gòu)235A形成第一晶體管250A。類似地，可基于柵極電極結(jié)構(gòu)235B形成第二晶體管250B。如前所述，晶體管250A、250B可分別代表P溝道晶體管和N溝道晶體管。晶體管 250A、250B可包括源極區(qū)和漏極區(qū)251，其依據(jù)所欲的的晶體管特性具有任意適當(dāng)?shù)拇怪奔皺M向摻雜分布。例如，可基于形成于柵極電極結(jié)構(gòu)235A、235B的側(cè)壁上的側(cè)間隙壁結(jié)構(gòu) 255形成源極區(qū)和漏極區(qū)251的摻雜分布。而且，硅化金屬區(qū)(metal silicide) 252可形成于源極區(qū)和漏極區(qū)251中，并可能形成于柵極電極結(jié)構(gòu)235A、235B中，同時，在其它情況下， 如前所述，材料214可包括覆蓋材料，該覆蓋材料可在當(dāng)欲使用高導(dǎo)電金屬替代材料214的其余部分時的后期制造階段中移除。而且，在一些說明實施例中，晶體管250A、250B的其中一者或兩者可包括嵌入相應(yīng)有源區(qū)中的應(yīng)變誘導(dǎo)半導(dǎo)體材料254。例如，晶體管250A中可形成例如采用硅/鍺合金形式的半導(dǎo)體合金254，以在溝道區(qū)253中誘發(fā)壓縮應(yīng)變，從而進一步增強晶體管250A的總體性能。在其它情況下，可在晶體管250B中提供相應(yīng)的材料(例如硅/碳合金及類似材料)，以增強其性能。如圖2j所示的半導(dǎo)體裝置200可基于下列制程技術(shù)形成。在圖案化柵極電極結(jié)構(gòu)235A、235B后，如有必要，可藉由成熟的制程技術(shù)形成材料254，其中，可在有源區(qū)202A中形成開口，接著基于選擇性外延生長技術(shù)使用材料2M填充該開口。接著，利用間隙壁結(jié)構(gòu) 255作為植入掩模(implantation mask)，藉由離子植入形成源極區(qū)和漏極區(qū)251。隨后可進行任意退火制程，其中，柵極介電材料210A、210B的增強穩(wěn)定性可基本保持先前調(diào)整的特性，如前所述。接著，可基于成熟的硅化技術(shù)形成硅化金屬區(qū)252。隨后，可沉積層間介電材料，其可包括應(yīng)力誘導(dǎo)介電材料，以增強晶體管250A、250B的其中一者或兩者的性能。在一些說明實施例中(未圖示)，為了移除材料241并填充任意所欲的的金屬(例如鋁、鎢等)，可圖案化該層間介電材料，以暴露柵極電極結(jié)構(gòu)235A、235B的頂部表面。因此，本發(fā)明提供半導(dǎo)體裝置及制造技術(shù)，其中，可在較傳統(tǒng)技術(shù)降低的溫度及劑量下使閾值調(diào)整成分種類擴散至晶體管組件的介電材料中。可藉由隨后的處理(例如基于氮化或任意其它適當(dāng)?shù)奶幚?“保存”該材料特性，從而在進一步處理期間提供所需的優(yōu)越穩(wěn)定性。在該覆蓋層成分種類向該介電材料中擴散期間，如有需要的話，該成分種類還可納入基層中，以增強其介電特性。類似地，在用以穩(wěn)定該敏感柵極介電材料的后續(xù)處理期間，可例如藉由納入氮及類似材料以實現(xiàn)該基層的相應(yīng)處理。因此，在穩(wěn)定該敏感柵極介電材料的材料特性后，可藉由沉積單一含金屬電極材料執(zhí)行進一步的處理，以進一步增強總體制程效率。在一些情況下，在早期制造階段中，材料向柵極介電材料中的互擴散 (interdiffusion)還可應(yīng)用于基于二氧化硅的材料，其中，隨后的處理(例如氮化)可因此保持先前調(diào)整的材料特性。接著，可沉積“傳統(tǒng)”電極材料，例如多晶硅、非晶硅、硅/鍺及類似材料。由于本領(lǐng)域技術(shù)人員可借助這里的教導(dǎo)很容易地以不同但等同的方式修改并實施本發(fā)明，因此上述特定的實施例僅為說明性質(zhì)。例如，可以不同的順序執(zhí)行上述制程步驟。而且，本發(fā)明并不限于這里所示架構(gòu)或設(shè)計的細(xì)節(jié)，而是如下面的權(quán)利要求所述。因此，顯然，可對上面揭露的特定實施例進行修改或變更，所有此類變更落入本發(fā)明的范圍及精神內(nèi)。因此，以下的權(quán)利要求規(guī)定本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括在半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體區(qū)域上方形成柵極介電材料(110)，該柵極介電材料(110)包括高k介電材料；在該柵極介電材料(110)上方形成含金屬材料(121)，該含金屬材料(121)包括閾值調(diào)整成分種類；執(zhí)行熱處理(10 以使部分該閾值調(diào)整成分種類擴散進入該柵極介電材料(110)； 自該柵極介電材料(110)上方移除該含金屬材料(121)； 執(zhí)行處理(107)以穩(wěn)定該柵極介電材料(110)； 在該柵極介電材料(110)上形成含金屬電極材料(113)；以及基于該含金屬電極材料(113)及該柵極介電材料(110)形成晶體管的柵極電極結(jié)構(gòu) (115)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，執(zhí)行處理(107)以穩(wěn)定該柵極介電材料 (110)包括將氮和氧的至少其中一者納入該高k介電材料(110)中。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，執(zhí)行處理(107)以穩(wěn)定該柵極介電材料 (110)包括將氮和氧的至少其中一者納入該柵極介電材料(110)的基層(111)中。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在該含金屬材料(121)上方形成保護層(103)以及在有該保護層(10 的情況下執(zhí)行該熱處理(105)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該含金屬材料(121)包括鑭和鋁的其中一者ο
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，該含金屬材料(121)包括鑭，以及該方法還包括基于該柵極電極結(jié)構(gòu)(115)形成N溝道晶體管。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，該含金屬材料(121)包括鋁，以及該方法還包括基于該柵極電極結(jié)構(gòu)(115)形成P溝道晶體管。
8.一種半導(dǎo)體裝置，包括 第一有源區(qū)O02A)；第一柵極電極結(jié)構(gòu)(235A)，形成于該第一有源區(qū)Q02A)上，該第一柵極電極結(jié)構(gòu)包括介電基材011)以及形成于該介電基材011)上的高k介電材料010)，該高k介電材料 (210)在該第一柵極電極結(jié)構(gòu)中包括第一閾值調(diào)整金屬成分種類； 第二有源區(qū)O02B)；第二柵極電極結(jié)構(gòu)(235B)，形成于該第二有源區(qū)Q02B)上，該第二柵極電極結(jié)構(gòu)包括該介電基材011)以及形成于該介電基材011)上的該高k介電材料010)，該高k介電材料(210)在該第二柵極電極結(jié)構(gòu)中包括第二閾值調(diào)整金屬成分種類；以及含金屬電極材料013)，該含金屬電極材料(213)形成于該第一及第二柵極電極結(jié)構(gòu)中的該高k介電材料O10)上。
9.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該第一閾值調(diào)整成分種類包括鋁，且該第二閾值調(diào)整成分種類包括鑭。
10.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該第一柵極電極結(jié)構(gòu)形成于閾值調(diào)整半導(dǎo)體合金上。
11.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該含金屬電極材料(213)包括鈦和氮。
12.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該第一及第二柵極電極結(jié)構(gòu)還包括形成于該含金屬電極材料013)上的其它電極材料。
13.如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該其它電極材料包括硅。
14.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該第一及第二柵極電極結(jié)構(gòu)中的該高k介電材料OlO)形成與該含金屬電極材料013)的接口，且該高k介電材料(210)在該接口處包括氮和氧的至少其中一者，以穩(wěn)定該接口。
全文摘要
為形成復(fù)雜柵極電極結(jié)構(gòu)，可提供包括所欲的成分種類的覆蓋層(121)，在執(zhí)行處理以穩(wěn)定敏感柵極介電材料(110)之前，該所欲的成分種類可擴散進入該柵極介電材料(110)。以此方式，相較傳統(tǒng)技術(shù)，針對閾值調(diào)整成分種類，可基于降低的溫度及劑量形成復(fù)雜高k柵極電極結(jié)構(gòu)。而且，可針對兩種類型的晶體管沉積單一含金屬電極材料。
文檔編號H01L21/28GK102460681SQ201080026437
公開日2012年5月16日 申請日期2010年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月15日
發(fā)明者M·特倫切, R·卡特, R·波爾, S·貝耶爾 申請人:格羅方德半導(dǎo)體公司