[发明专利]半导体器件栅极叠层

说明书

一种用于制造半导体器件的栅极叠层的方法，包括：在器件的沟道区上方形成第一介电层；在第一介电层上方形成阻挡层；在阻挡层上方形成第一栅金属层；在第一栅极金属层上方形成覆盖层；去除阻挡层、第一栅极金属层和覆盖层的一部分以暴露栅极堆叠的p型场效应晶体管(pFET)区域中的第一介电层的一部分，在覆盖层和第一介电层的暴露部分之上沉积第一氮化物层；在第一氮化物层之上沉积清除层；在清除层之上沉积第二氮化物层；以及在第二氮化物层之上沉积栅极电极材料。

背景技术

本发明总体上涉及半导体器件，并且更具体地涉及金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)栅极电极。

MOSFET是用于放大或切换电子信号的晶体管。MOSFET具有源极、漏极和金属氧化物栅极。金属栅极通过绝缘材料薄层(例如二氧化硅或玻璃)与主半导体n沟道或p沟道电绝缘，这使得MOSFET的输入电阻相对较高，栅极电压控制从漏极到源极的路径是开路(“关”)还是电阻路径(“开”)。

N型场效应晶体管(nFET)和p型场效应晶体管(pFET)是两种类型的互补MOSFET。nFET使用电子作为电流载流子，并使用n掺杂的源极和漏极结。pFET使用空穴作为电流载流子，并使用p掺杂的源极和漏极结。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种用于制造半导体器件的栅极叠层的方法，包括：在器件的沟道区上方形成第一介电层；在第一介电层上方形成阻挡层；在阻挡层上方形成第一栅金属层；在第一栅极金属层上方形成覆盖层；去除阻挡层、第一栅极金属层和覆盖层的一部分以暴露栅极堆叠的p型场效应晶体管(pFET)区域中的第一介电层的一部分，在覆盖层和第一介电层的暴露部分之上沉积第一氮化物层；在第一氮化物层之上沉积清除层；在清除层之上沉积第二氮化物层；以及在第二氮化物层之上沉积栅极电极材料。

根据本发明的另一方面，一种半导体器件，包括：设置在所述器件的沟道区上方的栅极叠层，所述栅极叠层包括n型场效应晶体管(nFET)部分，包括：设置在衬底上的介电层；设置在所述介电层上的阻挡层；设置在所述阻挡层上的第一栅极金属层；设置在所述第一栅极金属层上的覆盖层；设置在所述覆盖层上的第一氮化物层；设置在所述第一氮化物层上的清除层；设置在所述清除层上的第二氮化物层；以及设置在所述第二氮化物层上的栅极电极。

附图说明

现在将参照附图仅以举例的方式描述本发明的实施例，在附图中：

图1-11示出了用于形成示例性FET器件的栅极叠层的示例性方法：

图1示出了具有半导体鳍状物并布置在衬底上的衬底的俯视图；

图2示出了图1的沿着的线A-A的鳍状物112和114以及衬底102的剖视图；

图3示出沿着栅极叠层的宽度(纵向)的剖视图；

图4示出了阻挡层被沉积在氧化物层上方；

图5示出了沉积一层nFET栅极金属之后的所得结构；

图6示出了在形成可包括例如诸如TiN的氮化物材料的覆盖层之后的所得结构；

图7示出了去除阻挡层，栅极金属和盖层的一部分的图案化和蚀刻工艺之后的所得结构；

图8示出了氮化物层的形成；

图9示出了清除层的沉积；

图10示出了在沉积PWF层之后得到的结构；

图11示出了在PWF层的暴露部分上方沉积栅电极之后的所得结构；

图12-15示出了形成栅极叠层的替代实施例的另一示例性方法；

图12示出了具有nFET部分和pFET部分的栅极叠层的形成；

图13示出了在光刻图案化和蚀刻工艺之后所得到的结构；