本發(fā)明實(shí)施例是關(guān)于一種制造半導(dǎo)體裝置的方法。尤其是一種制造氮化鉭隔離層半導(dǎo)體裝置的方法。

背景技術(shù)：

集成電路技術(shù)近年來發(fā)展快速。隨著集成電路不斷進(jìn)步更新，集成電路的大小愈趨精簡，但是結(jié)構(gòu)愈趨復(fù)雜。這種現(xiàn)象提高的制作集成電路的門檻，對于集成電路制程的發(fā)展也是本領(lǐng)域急欲加強(qiáng)的部分。在集成電路的發(fā)展歷程中，功能密度(也就是每一單位晶片面積內(nèi)相連的裝置數(shù)目)增加，裝置的體積(也就是一般制程可制造出的最小元件)卻相對縮小。

為了達(dá)到更小的體積，在制程過程中容易出現(xiàn)一些瑕疵，例如：電流外泄、材料相容性等。外來物質(zhì)滲透以及無可避免的空乏效應(yīng)常發(fā)生在一般的多晶硅柵極。利用功函數(shù)金屬(workfunctionmetal)被拿來替換熟悉多晶硅柵極。使用功函數(shù)金屬柵極層可以帶來較高的柵極電容以及柵極介電層減量的優(yōu)點(diǎn)。然而，金屬柵極層與其下的介電層材料易產(chǎn)生不良的交互反應(yīng)，使得裝置的效能受到負(fù)面影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明一實(shí)施例提供一種制造用于半導(dǎo)體裝置的氮化鉭隔離層的方法包含調(diào)整沉積溫度介于攝氏275-300度之間以及調(diào)整氨氣(nh3)流量容量介于500-700毫升/分鐘(ml/m)。

根據(jù)本發(fā)明部分實(shí)施例，沉積溫度保持穩(wěn)定。

根據(jù)本發(fā)明部分實(shí)施例，氨氣流量容量保持穩(wěn)定。

根據(jù)本發(fā)明部分實(shí)施例，調(diào)整沉積溫度以及調(diào)整氨氣流量容量重復(fù)至少兩個循環(huán)。

根據(jù)本發(fā)明部分實(shí)施例，每次循環(huán)改變沉積溫度以及氨氣流量容量。

根據(jù)本發(fā)明部分實(shí)施例，鉭氮比(ta:n)介于1.2至3之間。

本發(fā)明另一實(shí)施例提供一種制造用于超低臨界電壓半導(dǎo)體裝置的氮化鉭隔離層的方法，包含形成高介電常數(shù)介電層于半導(dǎo)體基材上，接著，形成氮化鉭隔離層于高介電常數(shù)介電層上，氮化鉭隔離層具有鉭氮比(ta:n)介于1.2至3之間。再來，沉積多個第一金屬柵極于氮化鉭隔離層上，并且圖案化位于氮化鉭隔離層上的多個第一金屬柵極，以及形成第二金屬柵極于氮化鉭隔離層上。

本發(fā)明另一實(shí)施例提供一種金屬柵極堆包含基材具有一源極/漏極區(qū)域、高介電常數(shù)介電層設(shè)置于基材上且介于源極/漏極區(qū)域之間，以及氮化鉭隔離層設(shè)置于高介電常數(shù)介電層之上。氮化鉭隔離層具有鉭氮比(ta:n)介于1.2至3之間。

根據(jù)本發(fā)明部分實(shí)施例，氮化鉭隔離層具有多個層。

根據(jù)本發(fā)明部分實(shí)施例，氮化鉭隔離層的多個層各具有不同鉭氮比。

附圖說明

本發(fā)明的上述和其他實(shí)施方式、特征及其他優(yōu)點(diǎn)參照說明書內(nèi)容并配合附加附圖得到更清楚的了解，其中：

圖1根據(jù)本發(fā)明部分實(shí)施例繪示在半導(dǎo)體裝置中沉積氮化鉭隔離層流程圖；

圖2根據(jù)本發(fā)明部分實(shí)施例繪示在超低臨界電壓半導(dǎo)體裝置中沉積氮化鉭隔離層流程圖；

圖3是一圖表表現(xiàn)晶圓電流漏電情況；

圖4a-4c是繪示如圖2所示的流程圖步驟；以及

圖5是根據(jù)本發(fā)明部分實(shí)施例繪示一金屬柵極堆。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的敘述更加詳盡與完備，下文針對了本發(fā)明的實(shí)施方式與具體實(shí)施例提出了說明性的描述；但這并非實(shí)施或運(yùn)用本發(fā)明具體實(shí)施例的唯一形式。以下所揭露的各實(shí)施例，在有益的情形下可相互組合或取代，也可在一實(shí)施例中附加其他的實(shí)施例，而無須進(jìn)一步的記載或說明。在以下描述中，將詳細(xì)敘述許多特定細(xì)節(jié)以使讀者能夠充分理解以下的實(shí)施例。然而，可在無此等特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐本發(fā)明的實(shí)施例。

透過金屬柵極結(jié)構(gòu)替代熟悉多晶硅柵極電極，可以使得晶體管尺寸大幅減少。柵極氧化層的厚度同時減少，配合比較短的柵極長度，維持裝置效能。高介電常數(shù)(high-k或hk)柵極絕緣層取代了熟悉的氧化硅，因?yàn)楦呓殡姵?shù)柵極絕緣層可以透過較薄的厚度達(dá)到更微量的外漏電流，并且得到等效氧化物厚度(equivalentoxidethickness,eot)的電容值。然而，當(dāng)高介電常數(shù)材料與金屬被拿來形成柵極層，許多潛在問題浮現(xiàn)。

當(dāng)一個場效晶體管裝置的通道長度(channellength)與源極漏極接面的空乏層寬度相同時，這種場效晶體管可以被視為短通道場效晶體管。當(dāng)半導(dǎo)體裝置的大小縮減，會使得運(yùn)作速度增加而且讓更多元件可以被設(shè)置在一個晶片上，也會發(fā)生短通道效應(yīng)(shortchanneleffect)。當(dāng)包圍漏極區(qū)的空乏區(qū)延伸到源極區(qū)，兩邊的空乏區(qū)交融，將會產(chǎn)生穿隧效應(yīng)(punch-through)或漏極引起的位能下降(drain-inducedbarrierlower,dibl)。這種現(xiàn)象被稱作短通道效應(yīng)。可想而知，短通道效應(yīng)可以透過較長的通道長度舒緩。但是，增加裝置的尺寸的做法完全不在考慮范圍。

在不影響晶片大小的前提下，短通道效應(yīng)可以透過較薄的氧化層、更廣泛的基材摻雜以及較淺的接面減緩。假設(shè)接面的半徑是r，通道長度是l，臨界電壓偏移值與r/l的比例成正比。因此，當(dāng)一個晶體管的通道長度較短的時候，臨界電壓偏移值也比較顯著。當(dāng)通道長度l遠(yuǎn)比接面半徑r來得大的狀況，臨界電壓偏移值幾乎為0。在相同的柵極至源極(gate-to-source)電壓情況下，大小愈小的裝置具有較高的漏極電流。因此，這些小尺寸的裝置具有較低的臨界電壓。在超低臨界電壓裝置中，短通道效應(yīng)可能因此更加劇烈。

臨界電壓支配了晶體管的速度、待機(jī)電流量以及運(yùn)作電流特性。臨界電壓必須具備放大“運(yùn)作”電流，而且減少“待機(jī)”電流的腳色。這個腳色的權(quán)衡常取決于電路設(shè)計(jì)以及應(yīng)用層面。常見的手段是透過微調(diào)晶體管通道區(qū)域臨界電壓摻雜物的摻雜濃度，來調(diào)整臨界電壓。

另外一種調(diào)整臨界電壓的方式，是調(diào)整柵極功函數(shù)。隨著金屬柵極的技術(shù)進(jìn)展，適當(dāng)?shù)墓瘮?shù)材料選擇對于晶體管功效更加重要。功函數(shù)是移動一個電子從費(fèi)米能階(fermilevel)到真空所需的能量。不同材料具備不同功函數(shù)，而且n型或p型晶體管需要不一樣的功函數(shù)。選用不同金屬材料，又可能會造成額外的制程步驟，而且增加制程的復(fù)雜度，增加裝置發(fā)生缺陷的機(jī)率。

根據(jù)研究指出，許多柵極金屬材料與高介電常數(shù)介電材料，像是hfo2或zro2直接接觸合用的時候，會產(chǎn)生黏附或穩(wěn)定性的問題。舉例來說，金屬材料像是鈦(ti)、鉿(hf)或鋯(zr)搶氧原子(o)，使得其下的有效介電層厚度減少，造成衰退并增加電流外漏的可能。通過增加一介于金屬柵極與高介電常數(shù)介電材料的隔離層(barrierlayer)(也被稱作“遮蔽層”(caplayer))，可以克服金屬材料與高介電材料相容性的問題。因此，隔離層材料的選用，對于整體裝置效能有決定性的影響。

請參考圖4a。圖4a繪示一水平視角半導(dǎo)體裝置剖面圖。半導(dǎo)體裝置包含一基材410?；?10是一包含硅的半導(dǎo)體基材。除此之外，基材410可以包含其它初階半導(dǎo)體，像是鍺，或是其他復(fù)合半導(dǎo)體，像是硅碳化物、砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、砷化銦或銻化銦?；?10可以包含一半導(dǎo)體合金，像是sige,gaasp,alinas,algaas,gainas,gainp,gainasp或其組合。在本發(fā)明另一實(shí)施例中，基材410根據(jù)裝置需求包含不同摻雜物、摻雜物濃度的配置。

一絕緣層420設(shè)置在基材410中，以隔絕分離基材410中不同區(qū)域或元件。絕緣層420利用絕緣手段，像是區(qū)域性硅表面氧化隔離(localoxidationofsilicon,locos)，或是淺溝渠分離(shallowtrenchisolation,sti)，來界定并電性區(qū)隔基材410中的不同區(qū)域。絕緣層420包含氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等其他適合絕緣材料。絕緣層420可透過任何適合的方式形成。舉例來說，形成一淺溝渠分離包含利用微影蝕刻制程暴露一部分的基材，再于基材被暴露的區(qū)域蝕刻出一溝槽，并且用介電材料填充此溝槽。

源極/漏極區(qū)域430設(shè)置在基材410中。源極/漏極區(qū)域430可包含低濃度摻雜的源極/漏極區(qū)域，以及高濃度摻雜的源極/漏極區(qū)域430。低濃度或高濃度摻雜的源極/漏極區(qū)域可以透過離子植布、擴(kuò)散的方式形成，可以包含n-型摻雜物，像是含磷化合物或砷，也可以包含p-型摻雜物，像是硼或氟化硼?？蛇M(jìn)行退火以活化源極/漏極區(qū)域430內(nèi)的摻雜物。介于源極/漏極區(qū)域430之間可界定一通道區(qū)域440。

高介電常數(shù)介電層450設(shè)置在基材410之上。高介電常數(shù)介電層450具有一厚度介于約5至之間。高介電常數(shù)介電層450的材料可以包含hfo2,hfsio,hfsion,hftao,hftio,hfzro、氧化鋯、氧化鋁、氧化鉿-氧化鋁(hfo2-al2o3)合金，或任何其他合適的高介電常數(shù)介電材料。形成高介電常數(shù)介電層450的方法包含沉積、微影圖案化、蝕刻等其他適合的制程。沉積可以包含物理氣相沉積(pvd)、化學(xué)氣相沉積(cvd)、原子層沉積(ald)、等離子促進(jìn)化學(xué)氣相沉積(plasmaenhancedcvd)、遠(yuǎn)距等離子化學(xué)氣相沉積(remoteplasmacvd)、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積、濺鍍、噴鍍及其組合。微影圖案化制程包含光阻涂布、軟烤、光罩對準(zhǔn)、曝光、曝光后烘烤、光阻顯影、潤濕、干燥等。蝕刻包含干蝕刻與濕蝕刻。

形成高介電常數(shù)介電層450之后，接著形成氮化鉭阻絕層。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，圖1繪示方法100流程圖，方法100是于整個或部分半導(dǎo)體裝置中沉積氮化鉭阻絕層。方法100由步驟100開始，調(diào)整一沉積溫度。

氮化鉭阻絕層460是由原子層沉積或化學(xué)氣相沉積的方式形成。當(dāng)沉積氮化鉭阻絕層460的時候，可以調(diào)節(jié)其沉積溫度。沉積溫度對于在反應(yīng)室中形成的鉭氮比例具有舉足輕重的影響力。如前所述，一金屬阻絕層通常設(shè)置于高介電常數(shù)介電層以及金屬柵極之間，金屬阻絕層的材料對于裝置效能影響甚巨，因?yàn)榻饘僮杞^層的成分可能會與金屬柵極作用。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，含氮量較高的金屬阻絕層比較容易導(dǎo)致氮-鈦反應(yīng)。此一不樂見的氮-鈦反應(yīng)造成金屬柵極于接下來的制程中具有較高的蝕刻率。非刻意引入的柵極層不等相性蝕刻會導(dǎo)致嚴(yán)重的裝置缺陷，舉例來說，接觸不良或不平坦的介面。因此，阻絕層460的鉭與氮的比例在裝置效能上扮演重要腳色。氮化鉭阻絕層460可以促進(jìn)金屬柵極與其下的高介電常數(shù)介電層450的結(jié)合，同時，氮化鉭阻絕層460的成分濃度比需嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目刂?，以避免隔絕層金屬與金屬柵極層反應(yīng)。

氮化鉭阻絕層460的鉭與氮濃度是透過溫度語氣體流量容量調(diào)節(jié)。根據(jù)本發(fā)明部分實(shí)施例，氮化鉭阻絕層460是由原子層沉積的方式形成。在步驟110，微調(diào)反應(yīng)室沉積溫度。較高的沉積溫度導(dǎo)致較高的氮濃度。換句話說，鉭比氮(ta:n)的比例比較低，低于1.3。當(dāng)使用較低的沉積溫度，氮濃度減少，而鉭比氮比例增高。舉例來說，當(dāng)沉積溫度設(shè)于約攝氏275度，鉭氮比約是1.3。當(dāng)沉積溫度減少至約攝氏250度，鉭氮比約是1.4，因?yàn)榉磻?yīng)過程中氮濃度減少。當(dāng)沉積溫度升高至攝氏300度，鉭氮比增加至1.6。沉積溫度與鉭氮比數(shù)值互為反比。一較高的沉積溫度代表一較低的ta:n數(shù)值，一較低的沉積溫度代表一較高的ta:n數(shù)值。

另外，如圖1步驟120所示，還可以透過氣體流量容量控制鉭與氮的比率，也就是氨氣(nh3)的氣體流量。與沉積溫度不一樣的是，當(dāng)氨氣氣體流量容量增加，氮在氮化鉭隔離層460的濃度上升。舉例來說，當(dāng)氨氣氣體流量容量設(shè)定在約800毫升/分鐘(ml/m)(每分鐘標(biāo)準(zhǔn)立方厘米,standardcubiccentimetresperminute,sccm)，鉭氮比接近1。如果氨氣氣體流量容量減少到約600毫升/分鐘，氮濃度同樣下降，鉭氮比則上升到超過1.4。通過調(diào)整氨氣氣體流量容量，氮化鉭隔離層的鉭氮比可以被更精準(zhǔn)的調(diào)節(jié)。

調(diào)整沉積溫度或氨氣氣體流量容量可以交替進(jìn)行或同時進(jìn)行。兩者的執(zhí)行順序并不影響最后的氮化鉭隔離層濃度比例。為了達(dá)到理想鉭：氮比，可以透過單獨(dú)調(diào)整沉積溫度或氨氣氣體流量容量達(dá)到目標(biāo)。除此之外，調(diào)整程序可以分為多個步驟進(jìn)行。舉例來說，調(diào)整沉積溫度可以重復(fù)至少兩次，兩次只中可以為相同沉積溫度(與其他反應(yīng)條件)或不同沉積溫度(與其他反應(yīng)條件)。同理，氨氣氣體流量容量也可以重復(fù)執(zhí)行超過一次以上。多次循環(huán)代表氮化鉭隔離層可以包含多層，且每一層根據(jù)其反應(yīng)條件可具有不同成分比例。舉例來說，在第一次循環(huán)，沉積溫度設(shè)于攝氏275度，氨氣氣體流量容量設(shè)于500毫升/分鐘。在接下來的循環(huán)，沉積溫度保持相同，氨氣氣體流量容量增加到600毫升/分鐘。反應(yīng)條件可依半導(dǎo)體裝置產(chǎn)物需求變化鉭氮比率。氮化鉭隔離層最終厚度約為至

綜合反應(yīng)室沉積溫度與氨氣氣體流量容量帶來的影響，氮化鉭隔離層可具有鉭氮比介于1.2至3之間。特地減低氨氣濃度，使得氨氣與其相鄰元素，像是與來自其上金屬柵極的鈦之間的負(fù)面反應(yīng)效果可以弱化。當(dāng)?shù)g隔離層的氮濃度微調(diào)至較低的程度，介質(zhì)泄滯的情況可以減到最少。氮化鉭隔離層可以當(dāng)作遮蔽層，促進(jìn)結(jié)合以及防止氧提取(oxygenscavenge)。更詳細(xì)地說，透過干擾熟悉1：1的鉭氮比率，本發(fā)明的氮化鉭隔離層460的氮濃度較低，因此，在氮化鉭隔離層460中的氮原子與其上的金屬柵極交互作用降低。另外，柵極層里的元素，像是鈦，較不易穿透氮化鉭隔離層460，因此其下的高介電常數(shù)介電層450可以不受到氧缺位占領(lǐng)(oxygenvacancyoccupation)。簡言之，氮化鉭隔離層460具有鉭氮比大于1.2，且此一比率抑制不同層間物質(zhì)擴(kuò)散，因此，介電泄滯的情況大幅減少。

請參考圖3。圖3為圖表呈現(xiàn)當(dāng)使用氮化鉭隔離層460時，裝置電流漏電情況。淺灰色線條為數(shù)據(jù)來自一晶圓沒有使用氮化鉭隔離層于其裝置。深灰色線條為數(shù)據(jù)來自一晶圓使用氮化鉭隔離層460于其裝置。經(jīng)過0.01與0.02的垂直虛線是指一裝置漏電標(biāo)準(zhǔn)值(安培,a)。當(dāng)?shù)g隔離層460被使用，裝置漏電量位移制標(biāo)準(zhǔn)值左側(cè)，代表氮導(dǎo)致的金屬離子擴(kuò)散情形趨緩，因此介電泄滯的情形也減少。當(dāng)?shù)訚舛仍诘g隔離層中調(diào)節(jié)至較低時，驅(qū)動電流相較之下更穩(wěn)定。

請參考圖2。圖2根據(jù)本發(fā)明不同實(shí)施例繪示在部分或全部超低臨界電壓半導(dǎo)體裝置中沉積氮化鉭隔離層的方法200流程圖。如前所述，臨界電壓受到短通道效應(yīng)影響，包含穿隧效應(yīng)或漏極引起的位能下降。因此，在超低臨界電壓的情況，材料的選擇扮演舉足輕重的腳色，不良的材料交互反應(yīng)，例如氮與鈦，會導(dǎo)致產(chǎn)物性能減損。

如圖2步驟210所述，高介電常數(shù)介電層形成在一半導(dǎo)體基材上。此一步驟是繪示于圖4a，高介電常數(shù)介電層450形成在基材410上。根據(jù)本發(fā)明部分實(shí)施例，基材410包含多于一組的柵極堆。舉例來說，在一超低介電壓半導(dǎo)體裝置，柵極堆的數(shù)目是四，且每個柵極堆功能不同或結(jié)構(gòu)不同。為了力求圖示清楚簡潔，圖4a-4c僅繪示一個柵極堆結(jié)構(gòu)，本發(fā)明并不以此為限?；?10的特征與前述圖1步驟110大致相同，于此不再贅述。一通道區(qū)域440界定于源極/漏極區(qū)域430之間。根據(jù)本發(fā)明部分實(shí)施例，高介電常數(shù)介電層450至少覆蓋基材410的通道區(qū)域440上。如圖4a所示，高介電常數(shù)介電層450形成在基材410整個表面，覆蓋了通道區(qū)域440、源極/漏極區(qū)域430與絕緣層420。

接著，如220步驟所述，氮化鉭隔離層形成在高介電常數(shù)介電層上。請復(fù)參考圖4a。鉭氮比被控制在1.2至3之間，鉭氮比可以透過調(diào)節(jié)制程條件精準(zhǔn)調(diào)整。更詳細(xì)地說，熱與氣體流量容量決定了鉭氮比。通過調(diào)整反應(yīng)室沉積溫度，可以改變產(chǎn)物的鉭氮濃度。較高的反應(yīng)溫度，氮濃度提升。當(dāng)反應(yīng)在較低的溫度下進(jìn)行，例如攝氏275度，氮濃度則較低，形成鉭氮比高于至少1.2。除了調(diào)整溫度之外，調(diào)整氨氣氣體流量容量也可以導(dǎo)致比率改變。根據(jù)本發(fā)明部分實(shí)施例，氨氣氣體流量容量設(shè)在約600毫升/分鐘，使得氮濃度維持較低的標(biāo)準(zhǔn)。舉例來說，在600毫升/分鐘的情況下，鉭氮比接近1.4。如果氨氣氣體流量容量增加，氮濃度增加，鉭氮比降至小于1.2。

如步驟230所述，在超低臨界電壓半導(dǎo)體裝置中，形成氮化鉭隔離層之后，金屬柵極形成在氮化鉭隔離層之上。如圖4b繪示，多個第一金屬柵極472、474與476設(shè)置在氮化鉭隔離層460上。第一金屬柵極472、474與476可通過物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、原子層沉積、等離子促進(jìn)沉積、遠(yuǎn)距等離子化學(xué)氣相沉積、有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積、濺鍍、電鍍或任何其他合適的方式形成。

如步驟240所述，根據(jù)超低臨界電壓半導(dǎo)體裝置的設(shè)計(jì)，圖案化第一金屬柵極472、474與476。每個第一金屬柵極在不同的柵極堆里具有不同功函數(shù)。根據(jù)本發(fā)明部分實(shí)施例，第一金屬柵極的材料是氮化鈦(tin)。氮化鉭隔離層460隔絕鈦擴(kuò)散至高介電常數(shù)介電層450。氮化鉭隔離層460中較低的氮濃度減緩氮與鈦的交互作用，氮與鈦的交互作用會導(dǎo)致高介電常數(shù)介電層450的氧提取現(xiàn)象。第一金屬柵極472、474與476的鈦被阻絕，因此無法侵入高介電常數(shù)介電層450，而介電泄滯的情況可大幅減少。除此之外，在圖案化第一金屬柵極472、474與476的過程中，蝕刻率較為一致，因?yàn)殁佋映晒Ρ槐Ａ粼诘谝唤饘贃艠O472、474與476中，鈦原子與來自氮化鉭隔離層460的氮交互作用機(jī)會減少。換句話說，第一金屬柵極與氮化鉭隔離層的介面較不易發(fā)生鈦與鉭的作用。圖案化第一金屬柵極472、474與476的步驟可于形成每一層第一金屬柵極之后馬上進(jìn)行，本發(fā)明并不以此為限。

如步驟250所述，在圖案化之后，可以進(jìn)行化學(xué)式機(jī)械磨平(chemicalmechanicalpolishing,cmp)，以移除形成于氮化鉭隔離層460上的第一金屬柵極472、474與476，直到其下的氮化鉭隔離層460暴露出來。請參考圖4c，第一金屬柵極472、474與476自四個柵極堆中的其中一個完全移除。因此，四個柵極堆中的其中一個完全沒有第一金屬柵極覆蓋，且可進(jìn)行其他后續(xù)制程。舉例來說，可以進(jìn)行圖案化，使得氮化鉭隔離層460’以及高介電常數(shù)介電層450’當(dāng)作一柵極堆的基底。根據(jù)本發(fā)明部分實(shí)施例，第一金屬柵極472、474與476為其他三個在超低臨界電壓半導(dǎo)體裝置的柵極堆導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。而第四個柵極具有依第二金屬柵極。如步驟250所述，第二金屬柵極設(shè)置在氮化鉭隔離層460’之上，以形第四個柵極堆。

根據(jù)本發(fā)明部分實(shí)施例，在形成第一與第二金屬柵極之后，一阻絕層(圖未示)可以設(shè)置在柵極堆上。阻絕層可以透過物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、原子層沉積、等離子促進(jìn)沉積、遠(yuǎn)距等離子化學(xué)氣相沉積、有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積、濺鍍、電鍍或任何其他合適的方式形成。阻絕層的材料可以是例如氮化鈦(tin)。一鎢金屬層(tungsten)(圖未示)設(shè)置在阻絕層上，完成超低臨界電壓半導(dǎo)體裝置。

請參考圖5。圖5是根據(jù)本發(fā)明部分實(shí)施例繪示半導(dǎo)體裝置的一部分，包含一金屬柵極堆500。金屬柵極堆500包含一基材500、一柵極結(jié)構(gòu)以及一介電層590。基材510包含一源極/漏極區(qū)域530以及一通道區(qū)域540介于源極/漏極區(qū)域530之間。絕緣層520設(shè)置在源極/漏極區(qū)域530的兩旁，以隔絕柵極堆與其他在基材510上不同功能的柵極堆。一高介電常數(shù)介電層550設(shè)置在基材510的通道區(qū)域540上。一氮化鉭隔離層560設(shè)置在高介電常數(shù)介電層550之上，氮化鉭隔離層560具有鉭氮比介于約1.2至3之間。氮化鉭隔離層560可包含多于一層。除此之外，根據(jù)裝置設(shè)計(jì)需求，每一層氮化鉭隔離層可具有不同鉭氮比。舉例來說，一第一氮化鉭隔離層可以有鉭氮比約1.5，而第二氮化鉭隔離層可以有鉭氮比約2。鉭氮比可以不固定，且透過沉積氮化鉭隔離層時，調(diào)整沉積溫度或氨氣氣體流量容量達(dá)成。氮化鉭隔離層560具有約至的厚度。氮化鉭隔離層560的氮原子濃度被刻意壓低，使得氮引起的金屬離子遷移現(xiàn)象可以減少。其下的高介電常數(shù)介電層550的氧缺位提取情況也會趨緩，因?yàn)楫?dāng)游離的氮幾乎不存在時，金屬離子無法跨越氮化鉭隔離層560到高介電常數(shù)介電層550。

一金屬柵極層570設(shè)置在氮化鉭隔離層560之上。一對間隔體580包夾柵極堆于其間。間隔體580設(shè)置在柵極堆(高介電常數(shù)介電層550、氮化鉭隔離層560與金屬柵極層570)兩側(cè)壁。間隔體580的材料可以為例如氧化硅、硅碳氮化物或其組合。介電層590設(shè)置覆蓋在基材510之上，像是一層間介電層(interleveldielectriclayer,ild)。介電層590包含一介電材料例如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、四乙氧基硅烷(tetraethylorthosilicate,teos)形成的氧化層、磷硅酸鹽玻璃(phosphosilicateglass,psg)、硼硅玻璃(borophosphosilicateglass,bpsg)、低介電常數(shù)材料等任何其他適合的介電材料。介電層590可具有多層結(jié)構(gòu)，包含不同介電材料。柵極堆500即告完成。

雖然本發(fā)明已以實(shí)施方式揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。