制造具有硅化电极的半导体器件的方法技术

本发明专利技术涉及一种制造具有半导体基体的器件的方法，该半导体基体包括一个具有一个电介质层和一个第一导体的第一半导体结构以及一个具有一个电介质层和第二导体的第二半导体结构组成，第一导体邻接电介质层的部分具有与第二导体相应部分不同的功函数。在本发明专利技术的方法中，在将电介质层涂敷到所述的半导体基体上之后，将金属层涂敷到所述的电介质层上，然后将硅层沉积在金属层上并使其与位于第一半导体结构位置上的金属层开始反应，形成金属硅化物。在本发明专利技术中，具有不同功函数的那些导体部分是通过蚀刻除硅层之外的层而形成的，特别是在两个半导体结构的位置的其中之一的位置金属层。此外，将另一个金属层涂敷到硅层上且其用于在第二晶体管的位置形成另一金属硅化物。本发明专利技术的方法特别适合应用在ＣＭＯＳ技术并获得具有良好特性的ＰＭＯＳ和ＮＭＯＳ晶体管。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制造具有电介质层和至少两个硅化电极的半导体器件的方法，其中至少两个硅化电极的每一个邻接电介质层的部分具有不同的功函数。
技术介绍
例如，制造硅CMOSFET(互补金属氧化物半导体场效应晶体管)需要PMOS和NMOS结构或晶体管在同一衬底上。在本文中，为了两种类型的晶体管都可以最优化的操作，重点在于第一晶体管，如PMOST，的栅电极中至少其邻接电介质层那的部分的功函数与第二晶体管，如NMOST，不同。后者需要低的功函数的栅极，即接近n型多晶硅的功函数，即，大约为4.2eV。而前者需要接近p型多晶硅的功函数，即，5.2eV。EP1211729披露了一种制造这种结构的方法。该文献公开了双MOS晶体管的制造，其中，将金属层涂敷在位于两个晶体管区域的电介质层上，然后将硅层涂敷到金属层上。借助光刻和蚀刻将位于两个晶体管其中之一的硅层再次去除，借助于加热步骤，使位于另一个晶体管的硅与位于其下的金属发生反应，形成邻接电介质层的金属硅化物。临近于后者形成的第一晶体管的栅极包括邻接电介质层的金属。在EP1211729中，这样形成具有不同功函数的相邻栅极，从而NOMS和PMOS晶体管都可以同时具有最佳的性能。上述方法的缺点是局部去除硅导致两个晶体管在结构上出现不期望的不对称，这还会导致个各种相关缺陷。硅的局部去除导致具有不同功函数的栅极的厚度产生不同的功函数。在其中在栅极层顶部的光敏层中形成栅极图形的曝光步骤器件，该高度差会引起栅电极宽度的偏差。结果导致晶体管的电气特性偏离了期望值。这种厚度的不同使更加难于形成隔片，由于后者的尺寸由也是由这些隔片支撑的栅极的高度决定的。在采用离子注入步骤形成源极和漏极区时，这种厚度上的差异将带来离子注入或者通过薄的栅极扩散进入下面的沟道区的风险。为了解决这个问题，必须另外最优化注入的参数。专利技术的内容本专利技术的目的是提供一种易于形成具有不同功函数的两个电极成型的方法，特别是一种可以同时制造NMOS和PMOS晶体管的方法，其中晶体管具有其邻接电介质的部分具有不同但合适的功函数且其不具有上述不对称的缺陷的栅电极。本专利技术的第一实施例提供了一种制造具有半导体基体的半导体器件的方法，该半导体基体具有一个第一半导体结构，该结构具有一个电介质层和一个包括第一导体的第一电极，和，一个第二半导体结构，该结构具有一个电介质层和一个包括不同于第一导体的第二导体的第二电极，第二导体邻接电介质层的那部分具有与第一导体的相应部分不同的功函数。在本专利技术的方法中，在将电介质层涂敷到半导体基体之后，将第一金属层涂敷到电介质层，然后将硅层涂敷到第一金属层，这两层在至少一个半导体结构的位置上相互发生反应，形成第一金属硅化物。如本专利技术所述的方法，其特征在于通过蚀刻除在两个半导体结构其中之一的位置处的硅层之外的层来形成具有不同功函数的导体部分。本专利技术一个特殊的典型实施例描述了一种制造具有一个衬底和一个半导体基体的半导体器件的方法，其中，半导体基体可以包括—一个第一场效应晶体管，该晶体管包括一个第一源极和漏极区并具有第一导电型的通道区，还包括一个第一栅极，第一栅极和通道区被电介质层隔开的，栅极还包括第一导体，和—一个第二场效应晶体管，该晶体管包括一个第二源极和漏极区并具有第二导电型的通道区，还包括一个第二栅极，第二栅极和通道区被电介质层隔开，栅极还包括第二导体，第二导体与第一导体不同，第二导体邻接电介质层的那部分具有与第一导体相应部分不同的功函数。根据本专利技术所述，在将电介质层涂敷到半导体基体上之后，再将第一金属层涂敷到电介质层上，然后将硅层涂敷在最上层，第一金属层与硅层在第一晶体管的位置处相互发生反应，第一金属硅化物就形成在那一位置上。在个两个晶体管其中之一的位置处通过蚀刻除硅层外的层来形成具有不同功函数的的导体部分。在本专利技术的优选实施例中，第一金属层可以是硅化金属层。该层可以形成在两个半导体结构的位置处，并且在硅层的沉积之前，例如通过蚀刻除去在例如第二晶体管位置处的该层。这种第一金属层可以很薄，且优选厚度在5-50nm之间，并且可以含有各种适合硅化的金属，例如镍、钛或钴而在优选实施例中是镍。在另一个实施例中，一个第二无硅化金属层被置于第一金属层与电介质层之间。在这种情况下，第一金属层是硅化金属层，其可以沉积在第二金属层的顶部上。无硅化金属层可以是，例如一层钼、钨、铂、铱、钽、铪或者其它合适的金属。该无硅化金属层最好包括比第一金属层的金属以及比要成型的金属硅化物稳定金属。关于期望的相对于金属硅化物的金属，例如钨、钼和钽特别适合。在本专利技术的这一实施例中，例如通过蚀刻，除去在晶体管其中之一的位置处的第二金属层，即无硅化金属层。该去除先于硅层的沉积实施。该方法还包括在第一和第二半导体结构形成以后第三金属层的沉积，其中第三金属层是硅化金属层，例如其可以包括镍、钛或者钴，且可以使用其中至少一个半导体结构的位置上形成另一金属硅化物。该另一金属硅化物和第一金属硅化物的硅含量不同。在本专利技术这一实施例中，第一金属硅化物可以形成为二硅化物，而另一金属硅化物可以形成为单硅化物。在本专利技术的又一实施例中，执行除硅层之外的层的蚀刻的操作做为第一、第二或者第三金属层的部分除去。在涂敷硅层之前可以蚀刻第一或者第二金属层。在本专利技术另外一个特殊的实施例中，第一半导体结构和第二半导体结构可以是场效应晶体管，该晶体管具有源极和漏极区以及栅电极。在这一实施例中，第三金属层可以用于源极和漏极区的接触连接。另外，本专利技术提供了一种具有半导体基体的半导体器件，该半导体基体包括—一个第一半导体结构，该结构具有一个电介质层和一个包括第一导体的第一栅极，以及，—一个第二半导体结构，该结构具有一个电介质层和一个包括第二导体的第二栅极，第二导体于第一导体不同，其邻接电介质层的那部分具有和第一导体的相应部分不同的功函数， 以及这种半导体器件可以由本专利技术的方法制造。特别地，第一和第二半导体结构可以是晶体管。从下述详细说明中并结合做为实例阐述本专利技术地基本原理的附图，本专利技术其他的特征、性质和优点，将显而易见。附图的简要说明附图说明图1至图6是概略的描绘出本专利技术方法的第一实施例的制造的连续过程中穿过半导体器件的剖面；图7至图12是概略的描绘出本专利技术方法的第二实施例的制造的连续过程中穿过半导体器件的剖面；图13至图20是概略的描绘出本专利技术方法的第三实施例的制造的连续过程中穿过半导体器件的剖面。具体实施例方式将借助各实施例并参考附图来详述本专利技术。但是，本专利技术不局限于这些实施例和附图。所述的附图是概略性的并不能约束本专利技术。为了解释特殊的概念，在附图中，一些元件的尺寸是被放大且未按比例。本专利技术的方法可以用于制造具有两个不同功函数的电极的半导体结构。在特别的情况下，例如能够装在设置有控制电极的半导体结构，例如栅电极与第一和第二主电极，例如源极和漏极区。接下来讨论根据本专利技术的具有两个半导体结构的半导体器件的制造，每个结构都具有一个栅极、一个源极和一个漏极。但是，这只是在本专利技术的讨论情况下，并不对本专利技术强加任何限定。图1到图6概略的描绘出本专利技术方法的第一实施例的制造的连续过程中穿过半导体器件的剖面。在器件30的形成期间，起点是具有衬底2的半导体基体1。在本实施例中讨论的衬底2为p型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造具有半导体基体（１）的半导体器件的方法，这种半导体器件（１）包括：　　　　－第一半导体结构（４），具有电介质层（８）和包括第一导体的第一电极（１３），和　　　　－第二半导体结构（６），具有电介质层（８）和包括第二导体的第二电极（１４），第二电极不同于第一电极并且在相邻电介质层（８）的部分（２５）具有与第一导体的相应部分（２０）不同的功函数，　　　　其中在将电介质层（８）涂敷到半导体基体（１）后，将第一金属层（９）涂敷到电介质层（８）上，然后将硅层（１１）涂敷到该金属层上，且这两层在至少一个半导体结构（４、６）的位置处相互反应，在此位置形成第一金属硅化物，其中具有不同功函数的导体的部分（２０，２５）是通过靠蚀刻在两个半导体结构（４、６）的其中之一位置处的除硅层（１１）之外的层而形成的。

【技术特征摘要】
BE 2003-10-17 2003/05481.一种制造具有半导体基体(1)的半导体器件的方法，这种半导体器件(1)包括—第一半导体结构(4)，具有电介质层(8)和包括第一导体的第一电极(13)，和—第二半导体结构(6)，具有电介质层(8)和包括第二导体的第二电极(14)，第二电极不同于第一电极并且在相邻电介质层(8)的部分(25)具有与第一导体的相应部分(20)不同的功函数，其中在将电介质层(8)涂敷到半导体基体(1)后，将第一金属层(9)涂敷到电介质层(8)上，然后将硅层(11)涂敷到该金属层上，且这两层在至少一个半导体结构(4、6)的位置处相互反应，在此位置形成第一金属硅化物，其中具有不同功函数的导体的部分(20，25)是通过靠蚀刻在两个半导体结构(4、6)的其中之一位置处的除硅层(11)之外的层而形成的。2.如权利要求1所述的方法，其中第一金属层是选自由镍、钛或者钴的金属组成。3.如任一前述权利要求所述的方法，还包括将第二金属层(31)涂敷在第一金属层(9)与电介质层(8)之间，其中第二金属层是无硅化金属层。4.如权利要求3所述的方法，其中第二金属层是选自钼、钨、铂、铱、钽或者铪的金属组成。5.如前述任一权利要求所述的方法，其中在第一和第二半导体结构(4、6)成型后，该方法还包括第三金属层(21)的沉积，第三金属层(21)是硅化金属层，借助其在第一和第二半导体结构(4、6)至少其中之...

【专利技术属性】
技术研发人员：R兰德尔，MJH凡达尔，JC胡克尔，
申请(专利权)人：IMEC公司，康宁克里克菲利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：BE[比利时]