具有金属替换栅极的晶体管及其制造方法技术

通过去除衬底的掺杂区之上的多晶硅栅极并在所述衬底之上形成掩模层，以便通过所述掩模层内的孔暴露所述掺杂区，来制造晶体管。在所述掩模层的顶表面和侧表面上以及在所述掺杂区的顶表面上沉积界面层。在所述界面层上沉积这样的层，该层适于降低所述晶体管的阈值电压和/或减小所述晶体管的反型层的厚度。所述层包括扩散到所述界面层中的诸如铝或镧的金属，且还包括诸如氧化铪的氧化物。在所述掩模层的所述孔内形成导电插塞，例如金属插塞。所述界面层、所述界面层上的所述层以及所述导电插塞作为所述晶体管的替换栅极。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
晶体管是种类繁多的集成电路中常见的半导体器件。晶体管基本上是开关。当对晶体管栅极施加大于阈值电压的电压时，该开关导通，电流流过晶体管。当栅极上的电压小于阈值电压时，该开关关断，电流不会流过晶体管。传统上，晶体管栅极为多晶硅栅扱。具有多晶硅栅极的晶体管相对容易制造，并且具有多晶硅栅极的晶体管的运行效果是公知的。但是，由于包括晶体管的集成电路的功耗和运行速度被优化，因此，最近晶体管已为金属栅极。具有金属栅极的晶体管可通过两种一般方法制造。可以先制造多晶硅栅极，然后在后续半导体处理期间用金属栅极替换该多晶硅栅扱。此方法被称为“后栅极(gatelast)”法，并且在金属栅极替换多晶硅栅极的情况下，金属栅极被视为镶嵌栅极或替换栅极。第二种方法制造金属栅极而不先制造多晶硅栅极，该方法被称为“先栅极(gatefirst)，，法。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例的方法用于制造晶体管。所述方法去除衬底的掺杂区之上的多晶硅栅极并在所述衬底之上形成掩模层，以便通过所述掩模层内的孔暴露所述掺杂区。所述方法在所述掩模层的顶表面和侧表面上以及在通过所述孔暴露的所述掺杂区的顶表面上沉积界面层。所述方法在所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.11 US 12/880,0851.一种制造晶体管的方法，包括: 去除衬底的掺杂区之上的多晶硅栅极； 在所述衬底之上形成掩模层，以便通过所述掩模层内的孔暴露所述掺杂区； 在所述掩模层的顶表面和侧表面上以及在通过所述孔暴露的所述掺杂区的顶表面上沉积界面层； 在所述界面层上沉积适于以下中的一者或多者的层:降低所述晶体管的阈值电压以及减小所述晶体管的反型层的厚度；以及 在所述掩模层的所述孔内形成导电插塞， 其中所述界面层、 所述界面层上的所述层以及所述导电插塞一起作为所述晶体管的替换栅扱。2.根据权利要求1的方法，其中在所述界面层上沉积所述层包括: 在所述界面层上沉积金属层或金属氧化物层，来自所述金属层或所述金属氧化物层的金属扩散到所述界面层中；以及 在所述金属层或所述金属氧化物层上沉积高k介电层。3.根据权利要求1的方法，其中在所述界面层上沉积所述层包括: 在所述界面层上沉积高k介电层；以及 在所述高k介电层上沉积金属层或金属氧化物层，来自所述金属层或所述金属氧化物层的金属扩散到所述界面层中。4.根据权利要求1的方法，其中在所述界面层上沉积所述层包括: 在所述界面层上沉积其中已混合有金属的高k介电层，其中所述金属将扩散到所述界面层中。5.根据权利要求1的方法，其中在所述界面层上沉积所述层导致金属扩散到所述界面层中，所述金属包括镧、镥和铝中的ー种。6.根据权利要求1的方法，其中在所述掩模层的所述孔内形成所述导电插塞包括: 在所述掩模层的所述孔内沉积功函数金属；以及 在所述掩模层的所述孔内的所述功函数金属之上沉积第二金属。7.根据权利要求1的方法，包括: 去除衬底的P掺杂区之上的第一多晶硅栅极； 去除所述衬底的n掺杂区之上的第二多晶硅栅极； 在所述衬底之上形成掩模层，以便通过所述掩模层内的孔暴露所述P掺杂区和所述n惨杂区； 用第一临时层覆盖所述掩模层内的使所述n掺杂区暴露的所述孔； 在用所述第一临时层覆盖所述掩模层内的使所述n掺杂区暴露的所述孔的同时，在所述掩模层的顶表面和侧表面上以及在通过所述孔暴露的所述P掺杂区的顶表面上沉积第一界面层，并且在所述第一界面层上沉积适于以下中的一者或多者的第一层:降低所述晶体管的阈值电压以及减小所述晶体管的反型层的厚度； 去除所述第一临时层； 用第二临时层覆盖所述掩模层内的使所述P掺杂区暴露的所述孔； 在用所述第二临时层覆盖所述掩模层内的使所述P掺杂区暴露的所述孔的同时，在所述掩模层的顶表面和侧表面上以及在通过所述孔暴露的所述n掺杂区的顶表面上沉积第ニ界面层，并在所述第二界面层上沉积适于以下中的一者或多者的第二层:降低所述晶体管的阈值电压以及减小所述晶体管的反型层的厚度，所述第二层不同于所述第一层； 去除所述第二临时层；以及 在所述掩模 层的每个孔内形成导电插塞， 其中所述第一界面层、所述第一界面层上的所述第一层以及使所述P掺杂区暴露的所述孔内的所述导电插塞作为所述晶体管的用于所述P掺杂区的第一替换栅扱， 且其中所述第二界面层、所述第二界面层上的所述第二层以及使所述n掺杂区暴露的所述孔内的所述导电插塞作为所述晶体管的用于所述n掺杂区的第二替换栅扱。8.根据权利要求7的方法，其中所述第一层包括铝，且所述第二层包括镧和镥中的一种。9.根据权利要求7的方法，其中在所述第一界面层上沉积所述第一层包括: 在所述第一界面层上沉积金属层或金属氧化物层，来自所述金属层或所述金属氧化物层的金属扩散到所述第一界面层中；以及 在所述金属层或所述金属氧化物层上沉积高k介电层。10.根据权利要求7的方法，其中在所述第一界面层上沉积所述第一层包括: 在所述第一界面层上沉积高k介电层；以及 在所述高k介电层上沉积金属层或金属氧化物层，来自所述金属层或所述金属氧化物层的金属扩散到所述第一界面层中。11.根据权利要求7的方法，其中在所述第一界面层上沉积所述第一层包括: 在所述第一界面层上沉积其中已混合有金属的高k介电层， 其中所述金属将扩散到所述第一界面层中。12.根据权利要求7的方法，其中在所述第二界面层上沉积所述第二层包括: 在所述第二界面层上沉积金属层或金属氧化物层，来自所述金属层或所述金属氧化物层的金属扩散到所述第二述界面层中；以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·K·H·黄，郭德超，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：
国别省市：