用于增强电荷载流子的迁移率的方法和设备技术

本发明专利技术用于增强电荷载流子的迁移率的方法和设备。一种集成电路可以包括两个类型的半导体器件。第一类型的器件可以包括金属栅极和以第一方式应变的沟道。第二类型的器件可以包括金属栅极和以第二方式应变的沟道。栅极可以共同地包括三种或者更少金属材料。栅极可以共享相同金属材料。一种在集成电路上形成半导体器件的方法可以包括分别在集成电路的与第一和第二栅极对应的第一和第二区域中沉积第一和第二金属层。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术用于增强电荷载流子的迁移率的方法和设备。一种集成电路可以包括两个类型的半导体器件。第一类型的器件可以包括金属栅极和以第一方式应变的沟道。第二类型的器件可以包括金属栅极和以第二方式应变的沟道。栅极可以共同地包括三种或者更少金属材料。栅极可以共享相同金属材料。一种在集成电路上形成半导体器件的方法可以包括分别在集成电路的与第一和第二栅极对应的第一和第二区域中沉积第一和第二金属层。【专利说明】用于增强电荷载流子的迁移率的方法和设备
本公开内容涉及用于增强电荷载流子的迁移率的方法和设备。本公开内容的一些 实施例具体地涉及具有金属栅极半导体器件的集成电路，其中一个类型的金属栅极半导体 器件的沟道被压缩性地应变而另一类型的金属栅极半导体器件的沟道被拉伸性地应变。
技术介绍
应变半导体器件的沟道可以提高器件的性能。一些半导体器件（诸如晶体管）具 有电荷载流子在半导体器件被激活时移动经过的沟道。电荷载流子在器件的沟道中的迁移 率可以是在确定器件的性能时的重要因素。例如半导体器件的切换速度和/或驱动强度可 以依赖于电荷载流子在器件的沟道中的迁移率。应变半导体器件的沟道可以增强电荷载流 子在沟道中的迁移率（相对于电荷载流子在未应变的沟道中的迁移率），由此提高器件的 性能（例如切换速度或者驱动强度）。例如可以在拉伸性地应变的沟道中增强空穴（用于 一些类型的半导体器件，诸如η沟道M0SFET的电荷载流子）的迁移率。可以通过施加拉伸 性应力来变形（例如伸展）拉伸性地应变的沟道。作为另一示例，可以在压缩性地应变的 沟道中增强电子（用于一些类型的半导体器件（诸如Ρ沟道M0SFET)的电荷载流子）的迁 移率。可以通过施加压缩性应力来变形（例如压缩）压缩性地应变的沟道。 已知用于制作具有应变的沟道的半导体器件的技术。可以在硅衬底中通过在具有 不同晶格的另一晶态衬底上面生长硅衬底来引起应变。例如可以通过在具有比硅更大的晶 格、因此向硅晶格施加拉伸性应力的锗化硅（SiGe)上面生长硅衬底来引起拉伸应变。作为 另一示例，可以通过在具有比硅更小的晶格、因此向硅晶格施加压缩性应力的碳化硅（例 如SiCP)上面生长硅衬底来引起压缩应变。然而利用这一技术，可能难以在硅的一些部分 (例如用于PFET沟道）中引起压缩应变而在硅的其它部分（例如用于NFET沟道）中引起 拉伸应变。 可以通过向硅衬底中注入材料以改变衬底的区域中（例如沟道区域中）的晶格来 形成应变的沟道。例如注入可以用来形成拉伸性地应变的碳化硅（例如SiCP)沟道区域，因 为硅衬底的更大晶格向碳化硅沟道的更小晶格施加拉伸性应力。作为另一示例，注入可以 用来形成压缩性地应变的锗化硅（例如SiGe)沟道区域，因为硅衬底的更小晶格向锗化硅 沟道的更大晶格施加压缩性应力。然而这一技术可能需要在制作工艺期间的很低温度（例 如-60°C )并且可能加剧短沟道效应（SCE)。 也可以通过半导体器件的栅极上形成"衬垫"或者"盖层"来形成应变的沟道。例 如在PFET的栅极上形成的氮化硅衬垫可以向PFET的沟道施加压缩性应力，并且在NFET的 栅极上形成的不同氮化硅衬垫可以向NFET的沟道施加拉伸性应力。然而这一技术可能需 要包括化学机械抛光（CMP)的附加工艺步骤。 在半导体器件的栅极包括金属材料时，器件的"金属栅极"可以向沟道施加应力、 由此形成应变的沟道。一些金属栅极可以包括金属部分和功函数层。功函数层可以调制栅 极的功函数、由此向工艺工程师给予对器件的带隙、阈值电压等的控制。
技术实现思路
根据一个实施例，提供一种集成电路，该集成电路包括第一类型的第一半导体器 件和第二类型的第二半导体器件。第一类型的第一半导体器件包括第一栅极和第一应变的 沟道。第一栅极包括第一金属部分。第一应变的沟道是以第一方式应变的。第二类型的第 二半导体器件包括第二栅极和第二应变的沟道。第二栅极包括第二金属材料。第二应变的 沟道是以第二方式应变的。第一和第二栅极共同地包括三种或者更少的金属材料。 根据另一实施例，提供一种集成电路，该集成电路包括第一类型的第一半导体器 件和第二类型的第二半导体器件。第一类型的第一半导体器件包括第一栅极和第一应变的 沟道。第一栅极包括第一金属部分。第一应变的沟道是以第一方式应变的。第二类型的第 二半导体器件包括第二栅极和第二应变的沟道。第二栅极包括第二金属材料。第二应变的 沟道是以第二方式应变的。在第一半导体器件的第一栅极中和在第二半导体器件的第二栅 极中包括相同金属材料。 根据另一实施例，提供一种集成电路，该集成电路包括第一类型的第一半导体器 件和第二类型的第二半导体器件。第一类型的第一半导体器件包括第一栅极和第一沟道。 第一栅极包括第一金属材料。第二类型的第二半导体器件包括第二栅极和第二沟道。第二 栅极包括第二金属材料。该集成电路还包括用于使用第一和第二栅极以分别增加电荷载流 子在第一半导体器件和第二半导体器件的沟道中的迁移率的装置。第一和第二栅极共同地 包括三种或者更少金属材料。 根据另一实施例，提供一种集成电路，该集成电路包括第一类型的第一半导体器 件和第二类型的第二半导体器件。第一类型的第一半导体器件包括第一栅极和第一沟道。 第一栅极包括第一金属材料。第二类型的第二半导体器件包括第二栅极和第二沟道。第二 栅极包括第二金属材料。该集成电路还包括用于使用第一和第二栅极以分别增加电荷载流 子在第一半导体器件和第二半导体器件的沟道中的迁移率的装置。在第一半导体器件的第 一栅极中和在第二半导体器件的第二栅极中包括相同金属材料。 根据另一实施例，提供一种在集成电路上形成半导体器件的方法。半导体器件中 的第一半导体器件具有第一栅极和第一应变的沟道，半导体器件中的第二半导体器件具有 第二栅极和第二应变的沟道。该方法包括分别在集成电路的与第一和第二栅极对应的第一 和第二区域中沉积第一金属层。该方法还包括分别在集成电路的与第一栅极和第二栅极对 应的第一和第二区域中沉积第二金属层。第一和第二栅极共同地包括三种或者更少金属材 料。第一应变的沟道是以第一方式应变的，并且第二应变的沟道是以第二方式应变的。 根据另一实施例，提供一种在集成电路上形成半导体器件的方法。半导体器件中 的第一半导体器件具有第一栅极和第一应变的沟道，半导体器件中的第二半导体器件具有 第二栅极和第二应变的沟道。该方法包括分别在集成电路的与第一和第二栅极对应的第一 和第二区域中沉积第一金属层。该方法还包括分别在集成电路的与第一栅极和第二栅极对 应的第一和第二区域中沉积第二金属层。在第一半导体器件的第一栅极中和在第二半导体 器件的第二栅极中包括相同金属材料。第一应变的沟道是以第一方式应变的，并且第二应 变的沟道是以第二方式应变的。 【专利附图】【附图说明】 为了理解一些实施例，现在将仅通过示例参照附图，在附图中： 图1示出根据一些实施例的集成电路； 图2A示出根据一些实施例的具有栅极240a的晶体管200a，该栅极包括一种或者 多种金属材料； 图2B示出根据一些实施例的具有栅极240b的晶体管200b，该栅极包括一种或者 多种金属材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成电路，包括：第一类型的第一半导体器件，包括第一栅极和第一应变的沟道，所述第一栅极包括第一金属材料，所述第一应变的沟道是以第一方式应变的；以及第二类型的第二半导体器件，包括第二栅极和第二应变的沟道，所述第二栅极包括第二金属材料，所述第二应变的沟道是以第二方式应变的，其中所述第一栅极和所述第二栅极共同地包括三种或者更少的金属材料。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J·H·张，牛成玉，杨珩，
申请(专利权)人：意法半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国;US