專利名稱：均勻高k金屬閘極堆棧藉由在閘極圖案化之前擴(kuò)散金屬成分調(diào)整精密晶體管的臨限電壓的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般而言，本發(fā)明系關(guān)于制造包含先進(jìn)晶體管組件的機(jī)密集成電路，該晶體管組件包含復(fù)雜的閘極電極結(jié)構(gòu)，該閘極電及結(jié)構(gòu)包含精密閘極介電材料(如高k閘極介電材料)及含金屬電極材料。
背景技術(shù)：
制造先進(jìn)的集成電路(如CPU、儲(chǔ)存器件、特殊應(yīng)用集成電路(ASIC)等)必須根據(jù)特定電路布局在給定的芯片面積上形成大量的電路組件。在各式各樣的電子電路中，場(chǎng)效晶體管代表一種很重要的電路組件類型，其實(shí)質(zhì)上決定集成電路的效能。一般而言，目前用于形成場(chǎng)效晶體管的復(fù)數(shù)種制程技術(shù)，其中，有鑒于操作速度及/或功率消耗及/或成本效益上的優(yōu)越特性，使得對(duì)于許多種類的復(fù)雜電路系統(tǒng)而言，MOS技術(shù)系目前最具有前景的其中一種方法。利用例如MOS技術(shù)制造復(fù)雜集成電路的期間，于包含結(jié)晶半導(dǎo)體層的基板上形成有數(shù)百萬個(gè)晶體管(例如N信道晶體管及/或P信道晶體管)。場(chǎng)效晶體管(無論考量N信道晶體管或P信道晶體管)典型上包括所謂的PN接面，該P(yáng)N接面系由高摻雜區(qū)域 (稱為汲極與源極區(qū)域)與配置于該等高摻雜區(qū)域之間的輕摻雜區(qū)域或未摻雜區(qū)域(如信道區(qū)域)之接口所形成。在場(chǎng)效晶體管中，該信道區(qū)域的導(dǎo)電性(亦即，該導(dǎo)電信道的電流驅(qū)動(dòng)能力)系由形成于該信道區(qū)域附近且藉由薄絕緣層與該信道區(qū)域隔離之閘極電極所控制。該信道區(qū)域的導(dǎo)電性(由于施加適當(dāng)控制電壓至該閘極電極而形成導(dǎo)電信道)取決于摻雜物濃度、電荷載體之遷移率，而對(duì)于晶體管中給定的信道區(qū)域延伸而言，該信道區(qū)域之導(dǎo)電率取決于該源極區(qū)域與該汲極區(qū)域之間的距離(也稱為”信道長度”)。因此，結(jié)合在施加控制電壓至該閘極電極后于該絕緣層下方快速產(chǎn)生導(dǎo)電信道之能力，該信道區(qū)域之導(dǎo)電性實(shí)質(zhì)地影響MOS晶體管之效能。因此，當(dāng)產(chǎn)生信道之速度(取決于該閘極電極之導(dǎo)電性)與信道電阻率實(shí)質(zhì)上決定該晶體管特性時(shí)，信道長度之微縮化及與其相關(guān)聯(lián)的信道電阻率降低(由于縮減尺寸造成閘極電阻率增加)系用以加快集成電路操作速度之支配性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。目前，由于硅具有能夠近乎無限制地取得、經(jīng)良好認(rèn)知的特性以及相關(guān)材料與制程、以及過去50多年來所累積的經(jīng)驗(yàn)，故大多數(shù)復(fù)雜的集成電路系以硅為基礎(chǔ)。因此，硅很可能仍是未來的電路世代所采用之量產(chǎn)材料選項(xiàng)。硅對(duì)于半導(dǎo)體器件制造所扮演的支配性角色在于硅/二氧化硅接口能夠使得不同區(qū)域互相可靠地電性絕緣之優(yōu)異特性。該硅/二氧化硅接口于高溫下系穩(wěn)定的，因此如果需要的話，則能夠?qū)嵤┖罄m(xù)的高溫制程，例如，在退火循環(huán)期間激活摻雜物且修復(fù)晶體損傷而不會(huì)犧牲該接口之電性特性。對(duì)于以上所指出之理由，二氧化硅宜用作場(chǎng)效晶體管的閘極絕緣層的基底材料， 以分隔該閘極電極(經(jīng)常由多晶硅及含金屬材料所組成)與硅信道區(qū)域。為了不斷改善場(chǎng)效晶體管之器件效能，該信道區(qū)域之長度持續(xù)地縮短以改善切換速度和電流驅(qū)動(dòng)能力。由于該晶體管的效能系藉由施加于該閘極電極的電壓所控制以將該信道區(qū)域之表面轉(zhuǎn)換至足夠高的電荷密度并用以對(duì)于給定之電源電壓提供所欲之驅(qū)動(dòng)電流，所以必須維持某種程度的電容耦合(藉由該閘極電極、該信道區(qū)域及配置于其間的二氧化硅所形成的電容器提供)。這證明了縮短該信道長度必須增加電容耦合以避免于晶體管運(yùn)作期間發(fā)生所謂的短 /[言道行為(short channel behavior) 0短 言道行為可能導(dǎo)至文漏電流(leakage current)的增加，并導(dǎo)致該臨限電壓(threshold voltage)將非常明顯地取決于該信道長度。大幅度微縮化之晶體管具有相對(duì)較低的電源電壓，并因此得到更低的臨限電壓，在面對(duì)漏電流以指數(shù)上升的同時(shí)也必須增加該閘極電極至該信道區(qū)之電容耦合。因此，該二氧化硅層的厚度必須對(duì)應(yīng)地降低以提供該閘極與該信道區(qū)域之間所需之電容值。舉例而言，大約80奈米 (μ m)的信道長度需要厚度大約1. 2奈米(nm)的閘極介電材料(由二氧化硅所制成)。雖然一般而言具有極短信道之高速晶體管組件宜用作高速之應(yīng)用，而具有長信道的晶體管組件可用于較不關(guān)鍵之應(yīng)用(如儲(chǔ)存晶體管組件)，但是對(duì)于厚度介于1至2奈米范圍的氧化物而言，即便僅有速度關(guān)鍵路徑中的晶體管系基于極薄間極氧化物形成，電荷載體直接穿隧(direct tunneling)通過極薄二氧化硅閘極絕緣層所造成的相對(duì)高漏電流數(shù)值可能不符合效能驅(qū)動(dòng)電路(performance driven circuit)的需求。因此，已經(jīng)提出各種用于增進(jìn)該二氧化硅材料的介電強(qiáng)度及有效介電常數(shù)之測(cè)量，如為了并入某數(shù)量的氮而實(shí)施以氮為基礎(chǔ)的處理。盡管這些基底氧化材料的處理提供了明顯的改善，但是晶體管尺寸的進(jìn)一步微縮可能需要更進(jìn)一步的精密方法?；诖四康模?已經(jīng)考慮取代作為間極絕緣層材料之二氧化硅，尤其是對(duì)于以極薄二氧化硅為基礎(chǔ)的閘極層而言?？赡艿奶娲牧习@現(xiàn)出明顯較高介電常數(shù)的材料，使得極薄的二氧化硅基層能夠得到實(shí)際上由較厚相應(yīng)間極絕緣層所提供的電容耦合。因此，建議以高介電常數(shù)材料 (如五氧化二鉭(Tei2O5，k值大約25)、鈦酸鍶(SrTiO3, k值大約150)、氧化鉿(HfO2)、氧化硅鉿(HfSiO)、氧化鋯(ZrO2)與類似材料)取代二氧化硅。此外，由于多晶硅可能于閘極介電材料的接口附近遭遇電荷載體空乏(charge carrier cbpletion)，進(jìn)而降低該信道區(qū)域與該閘極電極之間的有效電容，故可藉由提供適當(dāng)之導(dǎo)電材料作為閘極電極以取代常用之多晶硅材料來增進(jìn)晶體管效能。因此，建議于閘極堆棧中之高k值介電材料基于與二氧化硅層相同或更厚厚度提供更高的電容值，同時(shí)額外維持漏電流于可接受之水準(zhǔn)。另一方面，可形成非多晶硅材料(如氮化鈦及類似材料)，以便連接至該高k介電材料，進(jìn)而實(shí)質(zhì)地避免空乏區(qū)(cbpletion zone)的出現(xiàn)。由于精密晶體管組件的臨限電壓強(qiáng)烈地取決于該閘極電極材料的功函數(shù)，該功函數(shù)明顯由該介電閘極材料所決定，故為了分別得到P信道晶體管與N信道晶體管所欲的功函數(shù)數(shù)值，典型上必須實(shí)施電子特性的適當(dāng)調(diào)適。為此目的，典型上，可于該閘極介電材料附近設(shè)置適當(dāng)?shù)慕饘俪煞?，且可于任何適當(dāng)制造階段擴(kuò)散向及擴(kuò)散進(jìn)入該間極介電材料， 以便得到所欲得到的功函數(shù)數(shù)值。因此，可能必須于該閘極介電材料附近放置不同的金屬成分，如此一來，通常可能造成非常復(fù)雜的制造序列。舉例而言，在一些習(xí)知方法中，由于P 信道晶體管與N信道晶體管的閘極電極中的復(fù)數(shù)層擴(kuò)散與罩蓋層可能必須設(shè)置不同的組成成分，且可于高溫退火制程期間開始所需的擴(kuò)散，該高溫退火制程典型上施加用以激活該汲極與源極區(qū)域中的摻雜物且將由布植所誘發(fā)的損傷再結(jié)晶，故功函數(shù)的調(diào)整及實(shí)際電極材料的形成系于初期制造階段中完成(也就是說，在圖案化該閘極電極結(jié)構(gòu)之后)，可能造成非常復(fù)雜的閘極層堆棧。在其它習(xí)知方法中，可藉由省略該閘極電極中的任何擴(kuò)散與罩蓋層基于明顯較不復(fù)雜的閘極層堆棧而實(shí)施制程，藉此對(duì)N信道電晶與P信道晶體管提供實(shí)質(zhì)上均勻的制程序列，其中，然而，在非常先進(jìn)的制造階段中，必須移除并藉由適當(dāng)?shù)墓瘮?shù)金屬與電極金屬取代相應(yīng)的占位(placeholder)材料(如多晶硅)，對(duì)于P信道晶體管與N信道晶體管而言，需要不同的功函數(shù)金屬與電極金屬，進(jìn)而在先進(jìn)的制造階段中亦需要非常復(fù)雜的制程序列。因此，于初期制造階段(亦即，在設(shè)置高k介電材料之后)以所謂取代閘極方法省略該擴(kuò)散層與罩蓋層，系與非常先進(jìn)的制造階段中的非常復(fù)雜的制程序列有關(guān)，同時(shí)，也可能在用于曝露占位材料、移除該占位材料及形成不同類型功函數(shù)與含金屬電極材料的制程序列期間引進(jìn)顯著的不規(guī)則性與晶體管可變動(dòng)性。另一方面，于初期制造階段調(diào)整功函數(shù)可能造成非常復(fù)雜且不同結(jié)構(gòu)的閘極電極，如同將參照第1圖所說明。
第1圖示意地描繪包括基板101的半導(dǎo)體器件100之剖面圖，于該基板101上方形成有半導(dǎo)體層102，于該半導(dǎo)體層102中設(shè)置有例如由隔離結(jié)構(gòu)(未顯示)所局限的第一主動(dòng)區(qū)域102A與第二主動(dòng)區(qū)域102B。典型上，該半導(dǎo)體層102代表硅材料，在所示的制造階段中，為了定義基本的晶體管特性(如導(dǎo)電類型等)，該硅材料可包括適當(dāng)?shù)膿诫s物成分。 再者，為了提供額外的價(jià)帶偏移(valence band offset)以得到所欲的臨限結(jié)合欲調(diào)整的閘極電極結(jié)構(gòu)135A功函數(shù)，該第一主動(dòng)區(qū)域102A(代表P信道晶體管)可額外地包括(至少部份地，于該基本主動(dòng)區(qū)域102A上方)臨限調(diào)整半導(dǎo)體合金102D(例如具有硅/鍺材料的形式)。該閘極電極結(jié)構(gòu)135A包括閘極介電材料110，可包括"習(xí)知具氧化硅基材料形式的“閘極介電材料111(如氮氧化硅及類似材料)，伴隨亦如先前所述的高k介電材料 112(如二氧化鉿(hafnium oxide)、鉿硅氧化物(hafnium silicon oxide)及類似材料)。 此外，該閘極電極結(jié)構(gòu)135A包括復(fù)數(shù)個(gè)罩蓋與擴(kuò)散層(如氮化鈦層122與擴(kuò)散層123)，該罩蓋與擴(kuò)散層可包括適當(dāng)?shù)慕饘俪煞?如鋁)，伴隨其它罩蓋層，亦即，氮化鈦層121。此外， 進(jìn)一步的擴(kuò)散層126(如鑭層)系結(jié)合氮化鈦罩蓋層127而設(shè)置，其中，該層1 ，127可代表欲形成于該第二主動(dòng)區(qū)域102B中及上方的N信道晶體管的閘極電極結(jié)構(gòu)135B所需的材料。最終，該閘極電極結(jié)構(gòu)135A可包括非晶硅或多晶硅材料114與115，取決于整體制程策略。同樣地，該閘極電極結(jié)構(gòu)135B可包括閘極介電材料111與112，伴隨該擴(kuò)散層126(亦艮口，該鑭層)，結(jié)合該氮化鈦層127，伴隨該硅層114與115。因此，由于復(fù)數(shù)個(gè)罩蓋層與擴(kuò)散層，造成該閘極電極結(jié)構(gòu)135A，135B可能具有由先前制程所造成的相當(dāng)不同的組構(gòu)。也就是說，典型上，該閘極介電材料110系藉由氧化與沉積技術(shù)結(jié)合其它任何適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚砑邦愃萍夹g(shù)而設(shè)置，伴隨沉積包括層123、122及121的層系統(tǒng)，該層系統(tǒng)隨后將藉由(設(shè)置蝕刻屏蔽并選擇性地移除相對(duì)于閘極介電材料110的材料)自該第二主動(dòng)區(qū)域102B上方選擇性地移除。在那之后，沉積有層1 與127，接著沉積硅材料114與115。在那之后， 必須基于精密的微影與蝕刻技術(shù)實(shí)施非常復(fù)雜的圖案化序列，其中，該閘極電極結(jié)構(gòu)135A， 135B在高度與組構(gòu)上可能有所不同，因而造成制程與器件變動(dòng)性的增加。舉例而言，在具有閘極長度(亦即，第1圖中該閘極電極結(jié)構(gòu)135A，135B的40奈米及更短之水平延伸) 的半導(dǎo)體器件中，取決于相應(yīng)的制程處理，可于該閘極電極結(jié)構(gòu)135A的腳邊觀察到材料殘留，同時(shí)該結(jié)構(gòu)135B可能受到額外下切(undercut)。因此，繼續(xù)進(jìn)行用于完成該主動(dòng)區(qū)域 102A, 102B中的晶體管之進(jìn)一步制程，可能進(jìn)一步增加與制程相關(guān)的不規(guī)則性。最終，在形成汲極與源極區(qū)域之后，為了得到所欲的功函數(shù)，后續(xù)的退火制程可能造成該層123的金屬成分經(jīng)由該罩蓋層123向該閘極介電材料110擴(kuò)散，同時(shí)，在該閘極電極結(jié)構(gòu)135B中，該層126中的鑭成分可擴(kuò)散進(jìn)入該介電材料110。盡管參照第1圖所描述的制程策略原則上可能造成精密的晶體管組件，但是事實(shí)證明就量產(chǎn)而言，與制程相關(guān)的不規(guī)則性可能造成良率的顯著降低，進(jìn)而使得此方法較不
王困相本發(fā)明所揭露的內(nèi)容系關(guān)于能夠避免或至少降低上述問題的其中一者或多者所造成的影響之各種方法與器件。

發(fā)明內(nèi)容
為了對(duì)本發(fā)明的一些態(tài)樣提供基本的了解，以下提供本發(fā)明的簡短概要。此概要并非本發(fā)明的詳盡概觀。此概要并非意圖確認(rèn)本發(fā)明的主要或關(guān)鍵組件，或者局限本發(fā)明的范疇。其唯一的目的在于以簡化的形式呈現(xiàn)一些概念，作為稍后詳細(xì)說明書內(nèi)容的序言。一般而言，本發(fā)明提供半導(dǎo)體技術(shù)與器件，其中，可基于適當(dāng)?shù)臄U(kuò)散與罩蓋層調(diào)整不同導(dǎo)電類型(conductivity type)之晶體管之功函數(shù)及臨限(threshold)，該罩蓋層可在設(shè)置含金屬電極材料之前被移除，接著可在共同制程(common process)中對(duì)兩種類似的閘極電極結(jié)構(gòu)皆施加含金屬電極材料。因此，對(duì)于N信道晶體管與P信道晶體管的閘極電極結(jié)構(gòu)而言可得到相同的組構(gòu)，進(jìn)而顯著地降低該閘極圖案化制程的復(fù)雜度。為此目的，可在沉積該電極材料之前基于該罩蓋與擴(kuò)散層實(shí)施退火制程，且可基于適當(dāng)?shù)奈g刻化學(xué)藥劑 (如濕式化學(xué)蝕刻配方)移除這些含金屬材料，以對(duì)于隨后的電極材料(可能結(jié)合半導(dǎo)體材料，如硅與類似材料)沉積提供類似的條件。藉由適當(dāng)?shù)睾饬吭撜稚w與擴(kuò)散層的材料特性 (如材料組成成分、層厚度及類似特性)，可達(dá)到獲得所欲功函數(shù)之所欲高度靈活性，其中， 可藉由選定不同器件范圍內(nèi)的罩蓋與擴(kuò)散層堆棧的組成成分而提供不同”風(fēng)味”的晶體管。 再者，在本說明書中所討論的一些說明態(tài)樣中，由于已經(jīng)在初期制造階段中調(diào)整基本的晶體管特性，故可于非常先進(jìn)的制造階段中，藉由含金屬電極材料取代半導(dǎo)體材料，該含金屬電極材料可于共同制程序列中完成。因此，在于初期制造階段中針對(duì)不同晶體管類型設(shè)定功函數(shù)數(shù)值之后，有關(guān)臨限電壓的晶體管特性可與在用于激活該汲極與源極區(qū)之退火制程期間所建立的制程條件脫鉤，該用于激活該汲極與源極區(qū)之退火制程在精密的應(yīng)用當(dāng)中， 為了在設(shè)置擴(kuò)散與罩蓋層的習(xí)知策略(其中，可基于該汲極與源極激活退火制程完成最終的臨限調(diào)整)中降低退火溫度，需要顯著的制程調(diào)適。本發(fā)明所揭露的一種說明方法包括在半導(dǎo)體器件的第一主動(dòng)區(qū)域與第二主動(dòng)區(qū)域上方形成間極介電材料。該方法復(fù)包括在該第一主動(dòng)區(qū)域上方選擇性地形成第一含金屬材料以及在該第二主動(dòng)區(qū)域上方形成第二含金屬材料。該方法亦包括實(shí)施熱處理，以便在該第一主動(dòng)區(qū)域上方開始將第一成分自該第一含金屬材料擴(kuò)散進(jìn)入該間極介電材料以及以便在該第二主動(dòng)區(qū)域上方開始將第二成分自該第二含金屬材料擴(kuò)散進(jìn)入該間極介電材料。接著，移除該第一與第二含金屬材料，且在移除該第一與第二含金屬材料之后，在該閘極介電材料上方形成間極電極材料。此外，該方法包括自該間極電極材料，在該第一主動(dòng)區(qū)域上方形成第一閘極電極結(jié)構(gòu)以及在該第二主動(dòng)區(qū)域上方形成第二閘極電極結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所揭露的進(jìn)一步說明方法系關(guān)于形成半導(dǎo)體器件的閘極電極結(jié)構(gòu)。該方法包括將鋁金屬成分?jǐn)U散進(jìn)入間極介電材料的第一部份中以及將鑭金屬成分?jǐn)U散進(jìn)入該閘極介電材料的第二部份中，其中，該間極介電材料的該第一部份系形成在第一主動(dòng)區(qū)域上方，且該間極介電材料的該第二部份系形成在第二主動(dòng)區(qū)域上方。該方法復(fù)包括在擴(kuò)散該鋁金屬成分與該鑭金屬成分之后，自該間極介電材料的該第一與第二部份上方移除材料， 其中，該經(jīng)移除的材料包括該鋁金屬成分與該鑭金屬成分。該方法額外包括在該間極介電材料的該第一與第二部份上方共同形成間極電極材料。最終，該方法包括自該間極電極材料與該閘極介電材料的該第一部份形成第一閘極電極結(jié)構(gòu)，以及自該閘極電極材料與該閘極介電材料的該第二部份形成第二閘極電極結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所揭露的一種半導(dǎo)體器件包括第一主動(dòng)區(qū)域以及形成在該第一主動(dòng)區(qū)域上的第一閘極電極結(jié)構(gòu)，其中，該第一閘極電極結(jié)構(gòu)包括介電基底材料及形成于該介電基底材料上的高k介電材料，該高k介電材料包括第一臨限調(diào)整金屬成分。該半導(dǎo)體器件復(fù)包括第二主動(dòng)區(qū)域以及形成在該第二主動(dòng)區(qū)域上的第二閘極電極結(jié)構(gòu)。該第二閘極電極結(jié)構(gòu)包括該介電基底材料及形成于該介電基底材料上的高k介電材料，其中，該高k介電材料包括第二臨限調(diào)整金屬成分。此外，該半導(dǎo)體器件包括第一含金屬電極材料，該第一含金屬電極材料系形成在該第一與第二閘極電極結(jié)構(gòu)中的該高k介電材料上。此外，第二含金屬電極材料系形成在該第一含金屬電極材料上。


藉由參考以下說明書配合附加圖式，可理解本發(fā)明的內(nèi)容，其中，類似參考編號(hào)代表類似組件，且其中第1圖根據(jù)習(xí)知制程策略示意地描繪包含N信道晶體管與P信道晶體管的精密閘極電極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件之剖面圖，該精密閘極電極結(jié)構(gòu)包含復(fù)數(shù)層擴(kuò)散與罩蓋層；第圖根據(jù)說明實(shí)施例示意地描繪半導(dǎo)體器件于在圖案化該閘極電極結(jié)構(gòu)之前藉由調(diào)整該臨限電壓形成不同晶體管類型的閘極電極結(jié)構(gòu)的各種制造階段期間之剖面圖；以及第2i_2k圖根據(jù)其它進(jìn)一步說明實(shí)施例示意地描繪該半導(dǎo)體器件之剖面圖，其中，系基于初期經(jīng)過調(diào)整的臨限電壓得到具不同最終組構(gòu)的晶體管，該經(jīng)過調(diào)整的臨限電壓系以在圖案化該閘極電極結(jié)構(gòu)之前移除的罩蓋層中的擴(kuò)散為基礎(chǔ)。盡管本說明書所揭露的內(nèi)容可輕易具有各種變化及替代形式，但是其特定實(shí)施例已經(jīng)藉由例示方式顯示于圖式，且詳述于本說明書中。然而，應(yīng)理解到，本說明書所述的特定實(shí)施例并非意圖將本發(fā)明限定于所揭露的特定形式，相反地，本發(fā)明涵蓋落入由本發(fā)明附加申請(qǐng)專利范圍所定義的精神與范疇內(nèi)的所有變化、等效及替代實(shí)施形式。
具體實(shí)施例方式以下描述本發(fā)明之多個(gè)說明實(shí)施例。為清楚起見，于本說明書中并未描述實(shí)際實(shí)施方式的所有特征。將當(dāng)然體認(rèn)到，在任何此類實(shí)際實(shí)施例的研發(fā)之中，必須作出許多根據(jù)實(shí)施方式所特定的決定，以達(dá)到研發(fā)者的特定目標(biāo)(如順從與系統(tǒng)相關(guān)以及與商業(yè)相關(guān)之限制條件)，此等特定目標(biāo)將隨實(shí)施方式而有所變化。此外，將體認(rèn)到，此類研發(fā)的負(fù)擔(dān)可能相當(dāng)復(fù)雜并且耗時(shí)，但透過本發(fā)明所揭露之內(nèi)容與優(yōu)點(diǎn)，于所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者可將此類研發(fā)視為例行性工作?，F(xiàn)在將參照附加圖式描述本發(fā)明所揭露之內(nèi)容。各種結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)及器件僅為了說
8明起見而示意地描繪于該等圖式中，以免本發(fā)明所揭露之內(nèi)容與熟悉此項(xiàng)技藝的人士所習(xí)知的細(xì)節(jié)發(fā)生混淆，所包含的該等附加圖式系用以描述并說明本發(fā)明內(nèi)容之說明范例。本說明書中的詞句與措辭應(yīng)了解并解釋成具有與所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者所理解的詞句與措辭相同的意義。無特殊定義的詞句或措辭(亦即，不同于熟悉此項(xiàng)技藝的人士所了解的通常與習(xí)慣意義之定義)系意指與本說明書中所使用的詞句或措辭有一致的使用方式。對(duì)于意指具有特殊意義(亦即，不同于熟悉此項(xiàng)技藝的人士所了解的意義)的詞句或措辭而言，將于本說明書中明確地提出，以定義的方式直接且明確地提供該詞句或措辭之特殊定義。本發(fā)明說明書提供多種半導(dǎo)體器件及技術(shù)，其中，敏感閘極介電材料可經(jīng)處理，以在實(shí)際形成該閘極電極結(jié)構(gòu)之前接收用于調(diào)整功函數(shù)與臨限電壓及類似特性的適當(dāng)成分， 可藉由以擴(kuò)散層與罩蓋層的形式設(shè)置能夠使個(gè)別功函數(shù)調(diào)整金屬成分?jǐn)U散進(jìn)入介電材料的適當(dāng)材料而完成上述處理(該介電材料可設(shè)置為高k介電材料及/或氧化硅基材料之形式)，以及藉由在實(shí)際沉積電極材料之前(如含金屬電極材料，可結(jié)合半導(dǎo)體材料)移除這些材料而完成上述處理。以此方式，該功函數(shù)可于初期制造階段中得到基本設(shè)定，藉此提供對(duì)于兩種類型晶體管皆得到具有實(shí)質(zhì)相同組構(gòu)的間極層堆棧之可能性，可因此在隨后的復(fù)雜圖案化制程期間造成優(yōu)越的制程條件。如此一來，由于可以高度可靠度與均勻性達(dá)到所欲的晶體管特性，故可明顯降低與制程相關(guān)的不規(guī)則性，藉此使得此方法非常有利于量產(chǎn)策略。此外，由于在初期制造階段藉由利用適當(dāng)溫度的退火制程進(jìn)行擴(kuò)散而”穩(wěn)定 (stabilizing)”該功函數(shù)特性，可能造成退火制程對(duì)于激活該汲極與源極區(qū)域的影響較不顯著，藉此在摻雜物激活(dopant activation)與功函數(shù)特性之間達(dá)到的某種程度的獨(dú)立性，由于無須明顯變化先前的閘極圖案化序列，故能夠相當(dāng)有利于可能需要在汲極與源極區(qū)中降低退火溫度之制程策略。此外，在本說明書所討論的一些說明實(shí)施例中，由于可施加單一金屬在兩種類型的晶體管，由于兩種晶體管的基本特性已經(jīng)于較早制造階段中設(shè)定完成，故可基于明顯較少的關(guān)鍵制程條件在非常后期的制造階段中合并所欲的含金屬電極材料或其它任何所欲的電極材料。因此，在非常先進(jìn)的制造階段中可藉由取代占位材料 (placeholder material)(如硅材料)完成所欲的高導(dǎo)電性閘極電極結(jié)構(gòu)，而無須沉積不同類型的金屬成分，如習(xí)知”取代閘極方法”中典型上所需要的金屬成分。現(xiàn)在將參照第加圖至第業(yè)圖更詳細(xì)描述本發(fā)明的進(jìn)一步說明實(shí)施例，其中，倘若適當(dāng)?shù)脑?，則亦可參考第1圖。第加圖示意地描繪半導(dǎo)體器件200的剖面圖，該半導(dǎo)體器件200可包括基板201， 在該基板201上方可形成有半導(dǎo)體層202。該基板201與該半導(dǎo)體層202可代表用于在其中及其上方形成電路組件(如晶體管等)的任何適當(dāng)材料。舉例而言，在形成該半導(dǎo)體層 202之前，可于實(shí)質(zhì)上結(jié)晶的基板材料上形成埋藏絕緣層(buried insulating layer)，藉此形成絕緣體上硅(SOI)組構(gòu)。為了調(diào)整所欲的晶體管特性，該半導(dǎo)體材料202可代表任何適當(dāng)?shù)牟牧?，如硅材料，可能結(jié)合其它成分，如鍺、碳等。此外，隔離結(jié)構(gòu)202C可于側(cè)向上局限該半導(dǎo)體層202中的第一主動(dòng)區(qū)域202A與第二主動(dòng)區(qū)域202B。舉例而言，該第一主動(dòng)區(qū)域202A可代表N型摻雜的井區(qū)域，在進(jìn)一步制程期間欲在其中及其上方形成P信道晶體管。同樣地，該主動(dòng)區(qū)域202B可代表N信道晶體管的主動(dòng)區(qū)域。然而，應(yīng)該體認(rèn)到，以下的制程序列亦可施加至該主動(dòng)區(qū)域202A可代表N信道晶體管且該主動(dòng)區(qū)域202B同時(shí)可代表
9P信道晶體管之組構(gòu)。再者，在所示實(shí)施例中，該主動(dòng)區(qū)域202A可包括臨限調(diào)整半導(dǎo)體合金 202D (例如硅/鍺合金的形式)，該臨限調(diào)整半導(dǎo)體合金202D具有特定厚度與鍺濃度，以提供所需的價(jià)帶偏移，用以調(diào)整(結(jié)合將在后續(xù)的制造序列中進(jìn)行調(diào)整的適當(dāng)功函數(shù))欲形成于該主動(dòng)區(qū)域202A中及上方的晶體管的臨限電壓。此外，在所示的制造階段中，在形成包含”罩蓋層”結(jié)合擴(kuò)散層221的層堆棧220之前，可在該第一與第二主動(dòng)區(qū)域202A，202B上方形成間極介電材料210。在所示實(shí)施例中， 該介電材料210可包括介電基底層211，如氮氧化硅材料形式之二氧化硅基材料及類似材料。此外，高k介電材料層212可設(shè)置于該閘極介電材料210中。為此目的，如上所提及的任何適當(dāng)材料皆可用作高k介電材料。然而，應(yīng)該體認(rèn)到，倘若需要的話，則該介電材料210 可設(shè)置成單一材料層之形式，或者可包括三層或多層子層(sub-layer)。該層堆棧220可包括采用任何適當(dāng)材料(如氮化鈦材料)之形式的罩蓋層223與222，同時(shí)，該擴(kuò)散層221可包括適于調(diào)整欲形成在該主動(dòng)區(qū)域202A上方的閘極電極結(jié)構(gòu)的功函數(shù)之金屬成分。舉例而言，該擴(kuò)散層221可設(shè)置成包括高濃度鋁原子的鋁層或材料層之形式。應(yīng)該體認(rèn)到，可基于該層堆棧220的材料組成成分與層厚度來調(diào)整后續(xù)退火制程期間的擴(kuò)散特性，在一個(gè)說明實(shí)施例中，該層堆棧220可包括厚度0至30埃的罩蓋層223，同時(shí)該頂部罩蓋層222可設(shè)置成具有大約0至100埃的厚度。也就是說，在一些情況下，倘若認(rèn)為適當(dāng)，則可省略該等罩蓋層222，223的其中一者或兩者，同時(shí)，在其它情況下，可針對(duì)仍待形成的退火制程的制程參數(shù)選定上述范圍中任何適當(dāng)?shù)暮穸?。此外，該擴(kuò)散層221可具有大約1至20埃的厚度，用于包含鋁成分之材料層。如第加圖所描繪的半導(dǎo)體器件200可基于以下制程形成。在形成該隔離結(jié)構(gòu)202C 之后，可利用適當(dāng)?shù)钠帘沃贫冉Y(jié)合布植制程來建立該主動(dòng)區(qū)域202A，202B的基本摻雜物分布。在那之后，倘若需要的話，該半導(dǎo)體合金202D可選擇性地形成于該主動(dòng)區(qū)域202A 上，可利用選擇性磊晶生長(selective epitaxial growth)技術(shù)結(jié)合適當(dāng)?shù)钠帘沃贫?用于在沉積期間覆蓋該主動(dòng)區(qū)域202B)來形成該半導(dǎo)體合金202D。接下來，可利用任何適當(dāng)?shù)姆绞叫纬稍撻g極介電材料210，例如藉由實(shí)施用于形成氧化硅基基底材料之氧化制程，同時(shí)，在其它情況下，可施加化學(xué)氧化制程、沉積及類似制程。倘若需要的話，則為了適當(dāng)?shù)卣{(diào)整該基底層(base layer)211的組成成分，可實(shí)施任何進(jìn)一步表面處理及類似處理，該基底層211可具有大約1埃及更小的厚度。在那之后，可利用任何經(jīng)良好建立的化學(xué)氣相沉積 (CVD)技術(shù)、物理氣相沉積(PVD)技術(shù)及類似技術(shù)來沉積該高k介電材料。在那之后，可基于經(jīng)良好建立的制程技術(shù)來沉積該層堆棧220，其中，沉積參數(shù)系經(jīng)控制，以得到如上述所欲的材料組成成分及厚度。第2b圖示意地描繪當(dāng)曝露于基于蝕刻屏蔽231(如阻隔屏蔽(resistmask)，可結(jié)合其它適當(dāng)材料)用于自該主動(dòng)區(qū)域202B上方選擇性移除該層堆棧220的蝕刻環(huán)境 230時(shí)的半導(dǎo)體器件200。可基于任何適當(dāng)?shù)奈g刻化學(xué)藥劑(例如利用以過氧化銨混合物(ammonium peroxidemixture ；APM)為基礎(chǔ)的濕式化學(xué)蝕刻配方)實(shí)施該蝕刻制程230， 以移除該層堆棧220，該蝕刻制程230能夠有效地移除如氮化鈦等之材料，結(jié)合該擴(kuò)散層 221，同時(shí)，當(dāng)例如復(fù)數(shù)層高k介電材料可針對(duì)復(fù)數(shù)種蝕刻配方顯現(xiàn)出優(yōu)越的蝕刻終止能力時(shí)，將蝕刻終止于該介電材料210。因此，可于該蝕刻制程230期間曝露出該介電閘極材料210(亦即，該層212)。第2c圖示意地描繪該半導(dǎo)體器件200具有形成于該主動(dòng)區(qū)域202A，202B上方的進(jìn)一步層堆棧225。該層堆棧225可能具有任何適當(dāng)?shù)慕M構(gòu)，用于在擴(kuò)散層226(可能結(jié)合一層或多層額外罩蓋層227)中提供擴(kuò)散成分。舉例而言，該層2 可包含金屬成分，該金屬成分能夠適當(dāng)調(diào)整欲形成在該主動(dòng)區(qū)域202B中及上方的晶體管之臨限電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，該擴(kuò)散層2 可包括鑭，鑭可代表用于調(diào)整N信道晶體管中功函數(shù)的適當(dāng)候選材料。額外罩蓋層227可包括氮化鈦或其它任何適當(dāng)?shù)牟牧辖M成成分。對(duì)于用以形成該層堆棧225的任何制程技術(shù)而言，該層堆棧220系較佳的選項(xiàng)。第2d圖示意地描繪在進(jìn)一步先進(jìn)制造階段中的半導(dǎo)體器件200。如圖所示，例如由硅或其它任何適當(dāng)材料所組成的保護(hù)層203可形成于該層堆棧225上方。應(yīng)該體認(rèn)到， 在其它說明實(shí)施例中，當(dāng)認(rèn)為適合用于實(shí)施后續(xù)的退火制程時(shí)，可省略該保護(hù)層203。再者， 該器件200可承受范圍大約800至1200°C的高溫下的退火制程205，同時(shí)，在其它情況下， 可施加大約900°C及更高的溫度。在可基于快速熱退火(rapid thermal anneal ；RTA)制程條件(在其它情況下，可采用其它退火策略，如以雷射為基礎(chǔ)的退火制程、以閃光為基礎(chǔ)的退火制程等)實(shí)施的退火制程205期間，可開始擴(kuò)散該等擴(kuò)散層221與226中的含金屬成分，以向該介電材料210遷移并進(jìn)入該介電材料210。因此，該層226的成分(如鑭)可有效地?cái)U(kuò)散進(jìn)入該主動(dòng)區(qū)域202B上方的介電材料210，同時(shí)可抑制形成于該主動(dòng)區(qū)域202A 上方的層堆棧220的層222中對(duì)應(yīng)的鑭擴(kuò)散。另一方面，該層221中的鋁成分可有效地散散至位于該主動(dòng)區(qū)域202A上方的部份介電材料210。以此方式，可于該退火制程205期間完成對(duì)于不同晶體管類型的臨限電壓調(diào)整。如先前所討論，藉由適當(dāng)?shù)剡x定該擴(kuò)散層221 與226的材料組成成分與厚度，結(jié)合針對(duì)該層堆棧220中的罩蓋層223與222以及該層堆棧225的罩蓋層227選定適當(dāng)材料及層厚度數(shù)值，該擴(kuò)散層221與2 可分別適應(yīng)該等擴(kuò)散條件。舉例而言，例如，當(dāng)包含鑭成分時(shí)，該擴(kuò)散層2 可設(shè)置成具有大約1至20埃的厚度，同時(shí)，例如對(duì)于氮化鈦材料而言，該罩蓋層227可設(shè)置成具有大約0至100埃的厚度。舉例而言，該罩蓋層223的厚度可能對(duì)于該擴(kuò)散層221中成分的擴(kuò)散行為具有顯著的影響，進(jìn)而也顯著地影響最終所得到的相應(yīng)晶體管的臨限電壓。舉例而言，藉由縮減該層223的厚度，藉此增加合并進(jìn)入位于該第一主動(dòng)區(qū)域202A上方的部份介電材料210之金屬成分量，可使得P信道晶體管的臨限電壓達(dá)到較佳的偏移。同樣地，增加該擴(kuò)散層221的厚度亦可造成該第一主動(dòng)區(qū)域202A上方的間極介電材料210之金屬成分量的增加，藉此亦對(duì)所得到的臨限電壓造成較佳的偏移。另一方面，該罩蓋層222的厚度可能對(duì)于經(jīng)合并于該介電材料210中的擴(kuò)散層221的成分量沒有顯著影響，但是可調(diào)整關(guān)于該擴(kuò)散層226的” 阻斷作用(diffusion blocking effect) ”，進(jìn)而更有效率地或較低效率地抑制此金屬成分向該閘極介電材料210的擴(kuò)散，可能偏離(shiftaway)所欲的臨限電壓。同樣地，該擴(kuò)散層 2 的厚度可能對(duì)位于該第二主動(dòng)區(qū)域202B上方的部份間極介電材料210中所得到的最終金屬成分量(如鑭)產(chǎn)生影響，藉此提供調(diào)整最終臨限電壓的偏移的可能性。另一方面，倘若有需要的話，則考量到設(shè)置該保護(hù)層203，該罩蓋層227的厚度實(shí)質(zhì)上可能不會(huì)影響擴(kuò)散行為，但是可能對(duì)下層材料(如該間極介電材料210)提供優(yōu)越的整合性。因此，藉由分別設(shè)置該層堆棧220與225(可包含零至數(shù)層罩蓋層，結(jié)合相應(yīng)擴(kuò)散層221與226)，可針對(duì)給定的退火制程205參數(shù)設(shè)定大幅度調(diào)整臨限電壓。因此，為了降低任何后續(xù)步驟的影響(如摻雜物激活及類似步驟)，可選定該退火制程205的制程參數(shù)，使得在該第一與第二主動(dòng)區(qū)域202A，202B上方的閘極介電材料210中可得到足夠"穩(wěn)定"的經(jīng)調(diào)整材料特性。再者，該等層堆棧220及/或225可設(shè)置成具有不同特性，亦即，不同器件范圍中的不同材料層數(shù)量、不同厚度數(shù)值、不同材料組成成分，進(jìn)而可藉由設(shè)置不同臨限電壓來調(diào)整不同"風(fēng)味"的晶體管。為此目的，可例如藉由自一些器件范圍上方移除某些層堆?；蛞徊糠菰搶佣褩６┘尤魏芜m當(dāng)?shù)钠帘沃贫龋瑫r(shí)維持其它器件范圍中的層堆棧且形成一層或多層進(jìn)一步層堆棧，如上述層堆棧220與225。在其它情況下，可利用局部不同的退火條件(例如關(guān)于溫度)施加該退火制程 205，該局部不同的退火條件可基于以精密雷射為基礎(chǔ)的技術(shù)及類似技術(shù)而完成，其中，可局部改變能量沉積，已得到不同的有效退火溫度及/或曝露時(shí)間。在其它情況下，該保護(hù)層 203的特性可在空間上產(chǎn)生變化，亦藉此在以雷射為基礎(chǔ)或以閃光為基礎(chǔ)的退火技術(shù)期間變化局部退火條件。應(yīng)體體認(rèn)到，于該退火制程205期間，為了設(shè)定所欲的晶體管特性，亦可藉由合并相應(yīng)的金屬成分來調(diào)整該基底層211的特性。第2e圖示意地描繪當(dāng)曝露于蝕刻制程206的序列時(shí)的半導(dǎo)體器件200，于蝕刻制程206的序列期間，可移除該保護(hù)層203與該層堆棧225及220(如第2d圖所示)，藉此曝露出該等主動(dòng)區(qū)域202A，202B上方具有不同材料組成成分的間極介電材料210，如部份 210A，210B所示。于該蝕刻序列206期間，當(dāng)設(shè)置有該保護(hù)層203(第2d圖)時(shí)，可藉由任何適當(dāng)?shù)臐袷交瘜W(xué)蝕刻配方(如過氧化銨混合物、氫氧化四甲銨(tetramethyl ammonium hydroxide ；TMAH)及類似配方)移除該保護(hù)層203，接著當(dāng)提到選擇性移除該層堆棧220 時(shí)，則伴隨上述的適當(dāng)濕式化學(xué)蝕刻化學(xué)藥劑。第2f圖示意地描繪在沉積制程208期間的半導(dǎo)體器件200，其中，該等主動(dòng)區(qū)域 202k, 202B上方可形成有含金屬電極材料213。也就是說，在一些實(shí)施例中，該電極材料213 可直接形成于該閘極介電材料210上，亦即，形成于具有不同特性的相應(yīng)部份210A，210B 上，而不需要如習(xí)知方法可能需要用到的不同功函數(shù)金屬，藉此產(chǎn)生如先前參照第1圖所討論的復(fù)雜閘極層堆棧。舉例而言，該共同閘極電極材料213可設(shè)置為厚度1至10奈米的氮化鈦及類似材料之形式。第2g圖示意地描繪在進(jìn)一步先進(jìn)制造階段中的半導(dǎo)體器件200。如圖所示，第一閘極電極結(jié)構(gòu)235A可形成于該主動(dòng)區(qū)域202A上，且可包括該閘極介電材料210A伴隨著該電極材料213以及其它電極材料214，該第一閘極電極結(jié)構(gòu)235A亦可包含該器件200的進(jìn)一步制程可能需要的其它任何材料及類似材料。同樣地，第二閘極電極結(jié)構(gòu)235B可形成于該主動(dòng)區(qū)域202B上，且可包括該閘極介電材料210B伴隨著該電極材料213以及其它電極材料214。該電極材料214可包括硅材料、硅/鍺材料及類似材料，如同該器件的進(jìn)一步制程所需以及用于所欲的整體器件特性。應(yīng)該體認(rèn)到，在一些說明實(shí)施例中，在稍后的制造階段(亦即，在于該主動(dòng)區(qū)域202A，202B中及上方完成基本晶體管組構(gòu)之后)中，可由高導(dǎo)電性材料(如金屬)取代該材料214。如第2g圖所示的半導(dǎo)體器件200可基于形成該含金屬電極材料213且沉積該材料214及隨后基于精密微影與蝕刻技術(shù)圖案化該所產(chǎn)生的層堆棧之適當(dāng)制程技術(shù)而形成。 因此，在圖案化制程期間，可能必須處理實(shí)質(zhì)上相同的層堆棧，藉此對(duì)所產(chǎn)生的閘極電極結(jié)構(gòu)235A，235B的整體可靠度與均勻性有明顯助益。在該圖案化制程之后，可形成保護(hù)襯墊 (protection liner) 209，以便在進(jìn)一步制程期間維護(hù)該閘極電極結(jié)構(gòu)235A，235B的側(cè)壁的完整性。該保護(hù)襯墊209可基于任何適當(dāng)?shù)牟牧?如氮化硅與類似材料)而形成。第池圖更仔細(xì)地示意地描繪一部份該閘極電極結(jié)構(gòu)235A，235B。如圖所示，該閘極電極結(jié)構(gòu)235A可包括結(jié)合高k介電材料212的基底層211，其中，至少該層212可合并有擴(kuò)散成分(如鋁226A)于其中，該擴(kuò)散成分可能(結(jié)合該半導(dǎo)體合金202D)造成P信道晶體管的適當(dāng)臨限電壓。同樣地，該閘極電極結(jié)構(gòu)235B可包括形成于該基底層211上方的高 k介電材料212，其中，合并有擴(kuò)散成分212A(如鑭等)以得到所欲的臨限電壓。如先前所討論，如果希望，該成分226A與221A亦可并入該基底層211中，藉此亦改變?cè)摶讓?11的特性。舉例而言，二氧化硅材料可轉(zhuǎn)換成為硅酸鹽(silicate)，藉此增加該基底材料211的介電常數(shù)(dielectric constant)。第2i圖示意地描繪在進(jìn)一步先進(jìn)制造階段中的半導(dǎo)體器件200。如圖所示，第一晶體管250A可以該閘極電極結(jié)構(gòu)235A為基礎(chǔ)而形成，且第二晶體管250B可以該閘極電極結(jié)構(gòu)235B為基礎(chǔ)而形成。如先前所討論，該等晶體管250A，250B可分別代表P信道晶體管與N信道晶體管，且包括依據(jù)所欲晶體管特性具有適當(dāng)垂直與側(cè)向摻雜物分布的汲極與源極區(qū)域251。舉例而言，可基于形成在該閘極電極結(jié)構(gòu)235A，235B的側(cè)壁上的分隔件結(jié)構(gòu) 255而建立該汲極與源極區(qū)域251的摻雜物分布。再者，金屬硅化物區(qū)域(matal silicide region) 252可形成于該汲極與源極區(qū)域251中。再者，在一些說明實(shí)施例中，為了在信道區(qū)域253中誘發(fā)壓縮應(yīng)變(compressive strain)，該等晶體管250A，250B的其中一者或兩者可包括嵌入相應(yīng)主動(dòng)區(qū)域中的應(yīng)變誘發(fā)半導(dǎo)體材料(strain-inducing semiconductor material) 254，對(duì)于(例如)該晶體管250A所顯示的相應(yīng)主動(dòng)區(qū)域可包括例如硅/鍺合金形式的半導(dǎo)體合金254。在其它情況下，為了加強(qiáng)該晶體管250B的效能，可于該晶體管250B 中設(shè)置相應(yīng)的材料(如硅/碳合金及類似材料)。如第2i圖所示的半導(dǎo)體器件200可基于以下的制程技術(shù)形成。在圖案化該閘極電極結(jié)構(gòu)235A，235B之后，倘若需要的話，則可藉由經(jīng)良好建立的制程技術(shù)形成該半導(dǎo)體合金254，可于該主動(dòng)區(qū)域202A中形成多個(gè)凹洞，并且接著基于選擇性磊晶生長技術(shù)以該材料2M填充該凹洞。在那之后，可利用該分隔件結(jié)構(gòu)255作為布植屏蔽且藉由離子布植形成該汲極與源極區(qū)域。在那之后，可基于任何適當(dāng)?shù)闹瞥虦囟葘?shí)施退火制程，其中，在一個(gè)說明實(shí)施例中，該退火溫度可低于900°C，使得即便在該汲極與源極激活期間的退火參數(shù)可能必須重新調(diào)整以形成具不同特性的半導(dǎo)體器件，先前所得到的介電材料210A的熱穩(wěn)定度(如先前所述)仍可提供穩(wěn)定的晶體管特性。同樣地，當(dāng)形成該半導(dǎo)體合金2M時(shí)，相應(yīng)升高的溫度不會(huì)明顯影響該閘極介電材料210A，210B的特性。第2j圖根據(jù)進(jìn)一步說明實(shí)施例示意地描繪該半導(dǎo)體器件200，其中，該閘極電極結(jié)構(gòu)235A，235B可包括金屬硅化物區(qū)域216，該金屬硅化物區(qū)域216可與該金屬硅化物區(qū)域 252共同形成，或者可于獨(dú)立制程序列中形成。因此，亦在此情況下，該閘極電極結(jié)構(gòu)235A， 235B可基于實(shí)質(zhì)上相同的組構(gòu)形成，其中，于完成該晶體管組構(gòu)的最終階段，可藉由該金屬硅化物區(qū)域216進(jìn)一步降低該接觸電阻率(contactresistivity)。第業(yè)圖根據(jù)另一進(jìn)一步說明實(shí)施例示意地描繪該半導(dǎo)體器件200，其中，可設(shè)置一部份層間介電材料沈0，以便于側(cè)向上包圍該閘極電極結(jié)構(gòu)235A，235B。該層間介電材料260可包括第一介電材料261 (如氮化硅材料、含氮碳化硅材料及類似材料)，倘若需要的話，則該第一介電材料261可(至少局部)設(shè)置于高應(yīng)力狀態(tài)。再者，可設(shè)置第二材料沈2(如二氧化硅材料等)。再者，為了選擇性移除該電極材料214(第2i圖)，該器件200 可曝露于蝕刻環(huán)境沈3下，可藉由經(jīng)良好建立的蝕刻配方(例如基于TMAH等)完成該電極材料214的移除。為此目的，可基于任何經(jīng)良好建立的制程技術(shù)形成該層間介電材料沈0， 接著為了實(shí)施該蝕刻制程263而實(shí)施用于曝露該閘極電極結(jié)構(gòu)235A，235B之平坦化序列 (planarization sequence)。于蝕刻制程263期間，該含金屬電極材料213可作為有效的蝕刻終止材料，藉此維持該介電層部份210A，210B的完整性。在那之后，可填入其它導(dǎo)電性電極材料(由虛線236所示)，以提供該閘極電極結(jié)構(gòu)235A，235B優(yōu)越的整體導(dǎo)電性。因此， 該閘極電極結(jié)構(gòu)235A，235B可具有非常類似的組構(gòu)，亦即，該介電閘極材料210A，210B伴隨該第一含金屬電極材料213與第二高導(dǎo)電性電極材料(如含金屬材料236)。因此，本發(fā)明提供多種半導(dǎo)體器件與制造技術(shù)，其中，可在實(shí)際圖案化該閘極電極結(jié)構(gòu)之前實(shí)施功函數(shù)調(diào)整金屬成分的擴(kuò)散。為此目的，可在該退火制程之后移除相應(yīng)的擴(kuò)散層以及任何罩蓋材料，且可藉由針對(duì)兩種晶體管類型所共同設(shè)置的含金屬電極材料取代該相應(yīng)的擴(kuò)散層以及任何罩蓋材料。因此，可基于對(duì)N信道晶體管與P信道晶體管而言實(shí)質(zhì)相同的條件，實(shí)施任何進(jìn)一步間極材料的進(jìn)一步沉積與圖案化。上述內(nèi)容中所揭露之特定實(shí)施例僅為說明，于所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者透過本說明書所揭露之技術(shù)能夠?qū)Ρ景l(fā)明做出不同但等效之變更與實(shí)現(xiàn)。舉例而言，上述所提出之制程步驟可以不同順序?qū)嵤Ｔ僬?，除了以下申?qǐng)專利范圍所描述者以外，并未意圖限制本說明書中所示之架構(gòu)細(xì)節(jié)。因此，清楚了解到，以上所揭露之特定實(shí)施例可做出改變或變更，且所有變化皆系落于本發(fā)明之范疇與精神內(nèi)。因此，本說明書所尋求保護(hù)之范圍系如同以下申請(qǐng)專利范圍所提出者。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括在半導(dǎo)體器件(200)的第一主動(dòng)區(qū)域Q02A)與第二主動(dòng)區(qū)域Q02B)上方形成閘極介電材料(210)；在該第一主動(dòng)區(qū)域O02A)上方選擇性地形成第一含金屬材料O20)；在該第二主動(dòng)區(qū)域O02B)上方形成第二含金屬材料025)；實(shí)施熱處理005)，以便在該第一主動(dòng)區(qū)域Q02A)上方開始將第一成分自該第一含金屬材料(22 擴(kuò)散進(jìn)入該閘極介電材料O10)以及以便在該第二主動(dòng)區(qū)域O02B)上方開始將第二成分自該第二含金屬材料(22 擴(kuò)散進(jìn)入該間極介電材料OlO)；移除該第一與第二含金屬材料；在移除該第一與第二含金屬材料(220,22 之后，在該間極介電材料(210)上方形成閘極電極材料013)；以及自該閘極電極材料013)，在該第一主動(dòng)區(qū)域Q02)上方形成第一閘極電極結(jié)構(gòu) (235A)以及在該第二主動(dòng)區(qū)域O02B)上方形成第二閘極電極結(jié)構(gòu)035B)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該閘極電極材料(21 包括含金屬電極材料。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，復(fù)包括在該第一與第二含金屬材料上方形成保護(hù)層 003)，并且在具有該保護(hù)層(203)的情況下實(shí)施該熱處理005)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，形成該第一含金屬材料(220)包括在該間極介電材料(210)上方形成含有該第一成分的第一擴(kuò)散層021)以及在該第一擴(kuò)散層(221)上形成罩蓋層(222)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，復(fù)包括在該閘極介電材料(210)上形成底部罩蓋層 (223)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，復(fù)包括在形成該間極介電材料之前，在該第一主動(dòng)區(qū)域 (202A)上形成臨限調(diào)整半導(dǎo)體合金O02D)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該熱處理系于大約800°C或更高的溫度下實(shí)施。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該第一含金屬材料包括鋁。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該第二含金屬材料包括鑭。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，復(fù)包括在于該第一與第二主動(dòng)區(qū)域(202A，202B)中形成汲極與源極區(qū)域之后，以含金屬材料取代該第一與第二閘極電極結(jié)構(gòu)035A，235B)中的該閘極電極材料013)的至少一部份。
11.一種形成半導(dǎo)體器件的閘極電極結(jié)構(gòu)之方法，該方法包括將鋁金屬成分?jǐn)U散進(jìn)入間極介電材料OlO)的第一部份中以及將鑭金屬成分?jǐn)U散進(jìn)入該閘極介電材料OlO)的第二部份中，該閘極介電材料OlO)的該第一部份系形成在第一主動(dòng)區(qū)域Ο02Α)上方，且該間極介電材料OlO)的該第二部份系形成在第二主動(dòng)區(qū)域 (202Β)上方；在擴(kuò)散該鋁金屬成分與該鑭金屬成分之后，自該閘極介電材料OlO)的該第一與第二部份上方移除材料，該經(jīng)移除的材料包括該鋁金屬成分與該鑭金屬成分；在該閘極介電材料OlO)的該第一與第二部份上方共同形成閘極電極材料013)；自該閘極電極材料(21 與該閘極介電材料OlO)的該第一部份形成第一閘極電極結(jié)構(gòu)；以及自該閘極電極材料(21 與該閘極介電材料O10)的該第二部份形成第二閘極電極結(jié)構(gòu)(235B)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，擴(kuò)散該第一與第二金屬成分包括于大約900°C或更高的溫度下實(shí)施退火制程(anneal process)。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，復(fù)包括藉由在低于該退火制程溫度之溫度下施加第二退火制程，而在該第一與第二主動(dòng)區(qū)域O02A，202B)中形成汲極與源極區(qū)域，。
14.一種半導(dǎo)體器件，包括第一主動(dòng)區(qū)域Ο02Α)；第一閘極電極結(jié)構(gòu)(235Α)，系形成在該第一主動(dòng)區(qū)域Q02A)上及上方，該第一閘極電極結(jié)構(gòu)035Α)包括介電基底材料011)及形成于該介電基底材料011)上的高k介電材料012)，該高k介電材料012)包括第一臨限調(diào)整金屬成分；第二主動(dòng)區(qū)域O02B)；第二閘極電極結(jié)構(gòu)(235B)，系形成在該第二主動(dòng)區(qū)域Q20B)上及上方，該第二閘極電極結(jié)構(gòu)035B)包括該介電基底材料(211)及形成于該介電基底材料011)上的高k介電材料012)，該高k介電材料012)包括第二臨限調(diào)整金屬成分；第一含金屬電極材料013)，系形成在該第一與第二閘極電極結(jié)構(gòu)Q35A，235B)中的該高k介電材料012)上；以及第二含金屬電極材料，系形成在該第一含金屬電極材料上。
15.如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體器件，其中，該第一臨限調(diào)整金屬成分包括鋁，且該第二臨限調(diào)整金屬成分包括鑭。
16.如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體器件，其中，該第一閘極電極結(jié)構(gòu)Q35A)系形成在臨限調(diào)整半導(dǎo)體合金上。
17.如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體器件，其中，該第一含金屬電極材料包括鈦與氮。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于N信道晶體管與P信道晶體管的精密閘極電極結(jié)構(gòu)(235A，234B)，其系基于實(shí)質(zhì)上相同的組構(gòu)而圖案化，但是同時(shí)可于初期制造階段中完成功函數(shù)調(diào)整。為此目的，在將所欲的功函數(shù)金屬成分合并進(jìn)入該高k介電材料(212)之后，移除擴(kuò)散層與罩蓋層材料，并且隨后沉積共同閘極層堆棧，并且隨后圖案化該共同閘極層堆棧。
文檔編號(hào)H01L21/8238GK102484053SQ201080037523
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者B·巴亞哈, B·雷默, F·格瑞薩奇, M·特倫薩奇, R·卡特, R·班德爾, S·拜爾 申請(qǐng)人:格羅方德半導(dǎo)體公司