[发明专利]用于集成替换金属栅极结构的方法

说明书

本申请是申请日为2004年12月21日、申请号为200480039439.X、发明名称为“用于集成替换金属栅极结构的方法”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及微电子器件领域，更具体地说涉及制备金属栅晶体管的方法。

背景技术

微电子器件通常制造在硅晶片中和硅晶片上以及其它类型的其它衬底上。这种集成电路可包括数百万个晶体管，如本领域中公知的金属氧化物半导体(MOS)场效应晶体管。MOS晶体管一般包括源区、漏区和栅极区，其中栅极材料一般可包括多晶硅。然而，多晶硅栅极可能容易受到耗尽效应的影响，其中施加到多晶硅栅极的电场清除掉(sweep away)载流子(p-型掺杂多晶硅中的空穴，或n-型掺杂多晶硅中的电子)，以在晶体管的下面栅极电介质附近的多晶硅栅极区域中建立载流子的耗尽。耗尽效应会增加MOS器件中总的栅极电介质厚度。近来，已利用多晶硅栅极将硅锗源区和漏区合并在晶体管内，其由于硅锗区的应变晶格增强了这种晶体管沟道内的电子和空穴迁移率，所以大大改善了这种晶体管的性能，这在本领域中是公知的。

另一方面，金属栅极不像包括多晶硅的栅极那样易受耗尽效应的影响。然而，典型的现有技术的微电子工艺没有把金属栅极和多晶硅栅极都合并在同一器件或集成电路内。这部分是由于开发可以在同一微电子器件或集成电路内可靠地形成金属栅极结构和多晶硅栅极结构的微电子工艺的复杂性和成本。因此将金属栅极结构和多晶硅栅极结构与硅锗源和漏区合并在一起是有利的。本发明的方法和结构提供了这种工艺。

发明内容

按照本发明实施例的第一方面，提供一种方法，包括：提供包括包含n-型栅极材料的第一晶体管结构和包含p-型栅极材料的第二晶体管结构的衬底；选择性地去除n-型栅极材料以在第一栅极结构中形成凹进，其中所述n-型栅极材料和所述p-型栅极材料都暴露于选择性地去除处理；以及用n-型金属栅极材料填充该凹进。

按照本发明实施例的第二方面，提供一种形成微电子结构的方法，包括：提供包括包含n-型多晶硅栅极材料的n-型晶体管结构和包含p-型多晶硅栅极材料的p-型晶体管结构的衬底，其中第一介电层设置在n-型和p-型栅极结构的上方；去除第一介电层的一部分以便暴露出n-型多晶硅栅极材料；选择性地去除n-型多晶硅栅极材料以形成凹进，其中所述n-型栅极材料和所述p-型栅极材料都暴露于选择性地去除处理；以及用n-型金属栅极材料填充该凹进。

按照本发明实施例的第三方面，提供一种结构，包括：衬底，其包括包含n-型金属栅极材料的n-型晶体管结构，其中所述n-型金属栅极材料选自包括铪、锆和其组合的组，并且其中所述n-型晶体管结构包括单层n-型金属栅极材料；以及包含p-型多晶硅栅极材料的p-型晶体管结构，其中所述p-型晶体管结构进一步包括包含硅锗合金的源区和漏区，并且其中所述源区和漏区置于所述衬底中。

附图说明

虽然说明书以具体指出和明显要求什么被认为是本发明的权利要求结束，但当结合附图阅读时从本发明的以下描述可以更容易地确定本发明的优点，其中：

图1a-1e示出了根据本发明的一个实施例的结构。

图2a-2e示出了根据本发明的一个实施例的结构。

具体实施方式

在下面的详细描述中，参考借助示例示出其中可实施本发明的具体实施例的附图。足够详细地描述这些实施例以使本领域技术人员能够实施本发明。应当理解的是，尽管本发明的各种实施例不同，但未必是互相排除的。例如，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可在其它实施例内实施在此描述的、与一个实施例有关的特定特征、结构或特性。另外，应当理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可在每个公开的实施例内修改各个元件的位置或布置。因此，以下的详细描述不用于起限制作用，且本发明的范围仅由适当解释的所附权利要求以及被赋予权利要求权利的全部范围的等价物来限定。在图中，类似的数字指的是整个几幅图中的相同或相似的功能性。

描述了形成微电子结构的方法和相关结构。那些方法包括提供包括包含n-型栅极材料的第一栅极晶体管和包含p-型栅极材料的第二栅极晶体管的衬底，选择性地去除n-型栅极材料以在第一晶体管结构中形成凹进，然后用n-型金属栅极材料填充凹进。利用硅锗源区和漏区，本发明的方法能够将NMOS金属栅极晶体管和PMOS多晶硅晶体管合并在同一微电子器件内。