[发明专利]一种高k金属栅器件金属电阻结构及其制作方法有效
申请号: | 201310136100.2 | 申请日: | 2013-04-18 |
公开(公告)号: | CN104112735B | 公开(公告)日: | 2017-04-26 |
发明(设计)人: | 李凤莲;倪景华 | 申请(专利权)人: | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 |
主分类号: | H01L23/64 | 分类号: | H01L23/64;H01L21/02 |
代理公司: | 上海光华专利事务所31219 | 代理人: | 余明伟 |
地址: | 201203 *** | 国省代码: | 上海;31 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 金属 器件 电阻 结构 及其 制作方法 | ||
技术领域
本发明涉及一种半导体器件结构及其制作方法,特别是涉及一种高k金属栅器件金属电阻结构及其制作方法。
背景技术
根据国际半导体技术发展蓝图(international technology roadmap for semiconductor,ITRS),CMOS技术将于2009年进入32nm技术节点。然而,在CMOS逻辑器件从45nm向32nm节点按比例缩小的过程中却遇到了很多难题。为了跨越尺寸缩小所带来的这些障碍,要求把最先进的工艺技术整合到产品制造过程中。根据现有的发展趋势,可能被引入到32nm节点的新的技术应用,涉及如下几个方面:浸入式光刻的延伸技术、迁移率增强衬底技术、金属栅/高介电常数栅介质(metal/high-k,MHK)栅结构、超浅结(ultra-shallow junction,USJ)以及其他应变增强工程的方法,包括应力邻近效应(stress proximity effect,SPT)、双重应力衬里技术(dualstress liner,DSL)、应变记忆技术(stress memorization technique,SMT)、STI和PMD的高深宽比工艺(high aspect ratio process,HARP)、采用选择外延生长(selective epitaxial growth,SEG)的嵌入SiGe(pFET)和SiC(nFET)源漏技术、中端(middle of line,MOL)和后端工艺(back-end of line,BEOL)中的金属化以及超低k介质(ultra low-k,ULK)集成等。
近年来,金属-绝缘体-金属(MIM)电容和金属电阻器受到关注,其在高速电路中的应用尤为突出。
现有的一种用于高k金属栅工艺的金属电阻结构的设计如图1所示。其包括一浅沟道隔离区101;结合于所述浅沟道隔离区表面高k介质层103及TiN层104;结合于所述TiN层表面的掺杂多晶硅层108,位于所述掺杂多晶硅层两侧的金属层105,以及覆盖上述结构的绝缘层106,绝缘层中具有接触孔,所述接触孔填充有金属电极107。
在这种设计中,由于较薄的TiN层会使电阻增大而不能满足器件的需求,但是,如果为了降低电阻而增加TiN层的厚度,过厚的TiN层则会影响晶体管的功能和设备性能。
因此,提供一种能够提高金属绝缘器性能的方法实属必要。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种高k金属栅器件金属电阻结构的制作方法,以提高金属绝缘器性能。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种高k金属栅器件金属电阻结构的制作方法,至少包括以下步骤:
1)于表面具有高k介质层或高k介质层/金属保护层的浅沟道隔离区表面沉积掺杂多晶硅层;
2)于所述掺杂多晶硅层的两端去除部分的掺杂多晶硅,然后于该两端形成金属电极;
3)采用选择性沉积工艺于所述掺杂多晶硅层及金属电极表面形成金属层;
4)于所述金属层表面形成绝缘层,于所述绝缘层中制作接触孔并于所述接触孔中形成通孔电极。
作为本发明的高k金属栅器件金属电阻结构的制作方法的一种优选方案,步骤1)所述的金属保护层为TiN层或TaN层。
作为本发明的高k金属栅器件金属电阻结构的制作方法的一种优选方案,步骤2)采用干法刻蚀法或湿法腐蚀法去除所述掺杂多晶硅。
作为本发明的高k金属栅器件金属电阻结构的制作方法的一种优选方案,步骤2)所述的掺杂多晶硅去除工艺与高k金属栅工艺中的多晶硅假栅去除工艺同时进行。
作为本发明的高k金属栅器件金属电阻结构的制作方法的一种优选方案,步骤3)的选择性沉积工艺为电化学沉积工艺。
作为本发明的高k金属栅器件金属电阻结构的制作方法的一种优选方案,所述金属层为CoWP层或CoMoP层。
本发明还提供一种高k金属栅器件金属电阻结构,至少包括:
浅沟道隔离区;
高k介质层或高k介质层/金属保护层,结合于所述浅沟道隔离区表面;
掺杂多晶硅层,结合于所述高k介质层或高k介质层/金属保护层表面;
金属电极,结合于所述高k介质层或高k介质层/金属保护层表面且位于所述掺杂多晶硅层两端;
金属层,结合于所述掺杂多晶硅层及金属电极表面;
绝缘层,结合于所述金属层表面,且其具有接触孔;
通孔电极;填充于所述接触孔与所述金属层连接。
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