【技术实现步骤摘要】
本专利技术通常涉及一种半导体器件的制造方法及其结构,具体来说涉及一种提高高k栅介质CMOS器件的性能的侧墙结构。
技术介绍
随着半导体技术的发展,具有更高性能和更强功能的集成电路要求更大的元件密度,而且各个部件、元件之间或各个元件自身的尺寸、大小和空间也需要进一步缩小。32/22纳米工艺集成电路核心技术的应用已经成为集成电路发展的必然趋势,也是国际上主要半导体公司和研究组织竞相研发的课题之一。以“高k/金属栅”技术为核心的CMOS器件栅工程研究是32/22纳米技术中最有代表性的核心工艺,与之相关的材料、工艺及结构研究已在广泛的进行中。对于具有高k/金属栅结构的MOS器件,高k栅介质薄膜的质量是保障整个器件性能不断提高的关键,尤其是高k栅介质薄膜的氧空位和缺陷密度。目前,铪(Hf)基高k栅介质薄膜已成为最有潜力的工业化候选材料,并被成功应用到Intel公司的45nm工艺中,并有望被用到下一个技术节点中。但对于Hf基高k栅介质薄膜来说,一个很严重的问题是由薄膜中氧空位引起的一系列问题,如对阈值电压和沟道载流子迁移率的退化,可靠性降低等。而且还对器件的阈值电压产生严重的影响,如费米能级钉扎效应和pMOS器件中的平带电压异常偏移现象(Vfb roll-off)等。如何降低MOS器件,尤其是pMOS器件中高k栅介质薄膜中的氧空位缺陷密度已成为一个关键性的研发课题。在现有的高k栅介质/金属栅结构MOS器件制造工艺中,用化学方法(如原子层沉积或者金属有机化学气相沉积)生长的高k栅介质薄膜层一般缺陷和电荷陷阱较多,而且高k栅介质薄膜不够致密。为使高k栅介质薄膜更加致密, ...
【技术保护点】
一种半导体器件,包括:具有第一区域和第二区域的半导体衬底;在所述第一区域上的属于pMOS器件的第一栅极结构;在所述第二区域上的属于nMOS器件的第二栅极结构;在所述第一栅极结构的侧壁的多层第一侧墙,其中所述多层第一侧墙中邻接所述第一栅极结构的层为氧化物层;在所述第二栅极结构的侧壁的多层第二侧墙,其中所述多层第二侧墙中邻接所述第二栅极结构的层为氮化物层。
【技术特征摘要】
1.一种半导体器件,包括:具有第一区域和第二区域的半导体衬底;在所述第一区域上的属于pMOS器件的第一栅极结构;在所述第二区域上的属于nMOS器件的第二栅极结构;在所述第一栅极结构的侧壁的多层第一侧墙,其中所述多层第一侧墙中邻接所述第一栅极结构的层为氧化物层;在所述第二栅极结构的侧壁的多层第二侧墙,其中所述多层第二侧墙中邻接所述第二栅极结构的层为氮化物层。2.根据权利要求1所述的半导体器件,其中:所述多层第一侧墙中邻接所述第一栅极结构的层从包含下列元素的组中选择元素来形成:SiO2、SiONx、HfO2、Al2O3、Y2O3及其组合。3.根据权利要求1所述的半导体器件,其中:所述多层第二侧墙中邻接所述第二栅极结构的层从包含下列元素的组中选择元素来形成:Si3N4、AlNx、Hf3N4、Ta3N5,及其组合。4.根据权利要求1所述的半导体器件,其中,所述多层第一侧墙和多层第二侧墙分别包括多个氧化物层和氮化物层。5.根据权利要求4所述的半导体器件,其中,所述氧化物层从包含下列元素的组中选择元素来形成:SiO2、SiONx、HfO2、Al2O3、Y2O3及其组合;并且其中,所述氮化物层从包含下列元素的组中选择元素来形成:Si3N4、AlNx、Hf3N4、Ta3N5,及其组合。6.根据权利要求1所述的半导体器件,其中:所述多层第一侧墙中邻接所述第一栅极结构的层的厚度大约为1-10nm;优选为2-5nm;最优为2-3nm。7.根据权利要求1所述的半导体器件,其中:所述多层第二侧墙中邻接所述第二栅极结构的层的厚度大约为5-30nm;优选为10-25nm;最优为10-15nm。8.根据权利要求1所述的半导体器件,其中所述第一栅极结构包括:形成于所述衬底的第一区域上的界面层、栅极介质层和第一功函数金属栅层;所述第二金属栅极结构包括:形成于所述衬底的第二区域上的界面层、栅极介质层和第二功函数金属栅层。9.根据权利要求8所述的半导体器件,其中所述第一栅极结构的栅极介质层和所述第二栅极结构的栅极介质层包括高k电介质。10.根据权利要求8所述的半导体器件,其中所述第一栅极结构的栅极介质层和所述第二栅极结构的栅极介质层从包含下列元素的组中选择元素来形成:HfO2、HfSiOx、HfSiON、HfAlOx、Al2O3、ZrO2、ZrSiOx、Ta2O5、La2O3、HfLaOx、LaSiOx及上述元素的氮化物、氮氧化物、稀土元素氧化物、稀土元素氮化物及其组合。11.根据权利要求8所述的半导体器件,其中所述第一栅极结构的栅极介质层和所属第二栅极结构的栅极介质层的厚度大约为2-10nm;优选为2-5nm;最优为2-3nm。12.根据权利要求8所述的半导体器件,其中所述第一栅极结构的功函数金属栅层从包含下列元素的组中选择元素来形成:TaCx,TiN,TaN,MoNx,TiSiN,TiCN,TaAlC,TiAlN,PtSix,Ni3Si,Pt,Ru,Ir,Mo,HfRu,RuOx及其组合。13.根据权利要求8所述的半导体器件,其中所述第二栅极结构的功函数金属栅层从包含下列元素的组中选择元素来形成:TaC,HfC,TiC,TiN,TaN,TaTbN,TaErN,TaYbN,TaSiN,HfSiN,MoSiN,RuTax,NiTax及其组合。14.根据权利要求8所述的半导体器件,其中所述第一栅极结构的功函数金属栅层和所述第二栅极结构的功函数金属栅层的厚度大约为2-100nm;优选为5-70nm,最优为10-50nm。15.一种半导体器件的制造方法,包括:提供具有第一区域和第二区域的半导体衬底;在所述第一区域上形成属于pMOS器件的第...
【专利技术属性】
技术研发人员:王文武,陈世杰,王晓磊,韩锴,陈大鹏,
申请(专利权)人:中国科学院微电子研究所,
类型:发明
国别省市:11[中国|北京]
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