[发明专利]半导体元件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成电路元件，且特别涉及在IC元件中形成一栅极结 构的方法。

背景技术

随着半导体关键尺寸的减小，半导体工艺导入了高介电常数的栅极介电 材料。此高介电常数介电质的介电常数较传统使用的二氧化硅高，使介电层 在相似的等效氧化层厚度(equivalent oxide thickness；EOTs)下相对较厚。此 工艺也利于导入电阻低于传统多晶硅的金属栅极结构。因此，含高介电常数 介电质加上金属栅极堆积的晶体管具有优势。

然而，制造高介电常数介电质加上金属栅极结构的工艺面临了挑战。例 如，需要在此高介电常数介电层(例如氧化铪；HfO₂)和基材(例如硅)之间形 成一界面层。此界面层的厚度也会影响此栅极结构的等效氧化层厚度(EOT)。 因此，当栅极长度减少时，想要控制此界面层的厚度变得越来越为严苛。

因此，业界需要的是一种形成栅极结构的改良方法。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，在一实施例中，本发明提供一种半 导体元件的制造方法，包括：提供一半导体基材；在该半导体基材上形成一 界面层；在该界面层上形成一栅极介电层；及在该栅极介电层上形成一吸气 层(gettering layer)，其中该吸气层包含一可吸收氧气的介电成分。

在另一实施例中，本发明提供一种半导体元件的制造方法，包含：提供 一基材；在该基材上形成一界面层，其中该界面层包含一二氧化硅其具有第 一厚度；在该界面层上形成一吸气层；及从该界面层吸收氧气至该吸气层以 减少该界面层的厚度至一第二厚度。

在另一实施例中，本发明更提供一种半导体的制造方法，包含：提供一 半导体基材；在该半导体基材上形成一界面层；在该界面层上形成一栅极介 电层；在该栅极介电层上形成一金属吸气层(gettering metal layer)；其中该金 属吸气层包含一可吸收氧气的成分；及在该基材上方的该栅极介电层上形成 一金属栅极电极。

本发明提供了形成薄的高电常数介电质-金属栅极结构的方法。该方法提 供一吸气层自一界面层移除(吸收)氧气。进行此吸收的动作可缩减界面层的 厚度和/或在随后的工艺中(包含一高温的工艺)限制此界面层厚度增加。如此 有益于控制此栅极结构的等效氧化层厚度。本方法提供使用一吸氧层形成在 界面层上。此吸气层可包含一介电和/或一金属层。此吸气层可从此栅极堆叠 移除或保留在此结构中。

为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举 出较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为一实施例的流程图，用以说明形成一栅极结构的制造方法。

图2～图9为一系列与图1的流程步骤相对应的半导体元件剖面图。

图10为另一实施例的流程图，用以说明形成一栅极结构的方法。

图11-图14为一系列与图10的流程步骤相对应的半导体元件剖面图。

图15为另一实施例的半导体元件剖面图，用以说明本发明在此半导体 元件上的优点。

上述附图中的附图标记说明如下：

202～基材；302a～最初的界面层；302b～经再成长的界面层；302c～移 除氧气的界面层；402～栅极介电层；502～吸气层；902～金属栅极；1202～ 吸气层；1502～栅极结构；1504～基材；1506～浅沟槽隔离；1508～源/漏 极区；1510～接触点；1512～接触蚀刻终止层、1514～间隔物、1516～介电层； 1518～界面层；1520～栅极介电层；1522～盖层；1524～金属栅极层。

具体实施方式

以下将先说明在一基材上形成半导体元件的工艺，且特别是有关于形成 栅极结构的说明。在本说明书的各种例子中可能会出现重复的元件符号以便 简化描述，但这不代表在各个实施例和/或附图之间有何特定的关连。再者， 当提到某一层在另一层“之上”或“上方”，可代表两层之间直接接触或中 间更插有其他元件或膜层。