[发明专利]半导体装置及其制造方法

权利要求书

1.一种用于制造一半导体装置的方法，其特征在于，包含：

在一半导体基板上方，沉积一栅极介电层；以及

通过一原子层沉积(ALD)工艺，在该栅极介电层上方沉积一功函数层，其中该功函数层包含一金属元素及一非金属元素，并且该ALD工艺包含多个循环，并且所述多个循环的每一者包含：

将包含该金属元素的一前驱物气体引入一腔室，以在该腔室中的该半导体基板上形成一前驱物表面层；

从该腔室吹净掉该前驱物气体的一剩余部分；

使用包含该非金属元素的一反应性气体电浆，执行一反应性气体电浆处理，以将该前驱物表面层转化为该功函数层的一单层；

从该腔室吹净掉该反应性气体电浆的一剩余部分；以及

在该腔室中执行一第一惰性气体电浆处理。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中在从该腔室吹净掉该反应性气体电浆的该剩余部分之后，执行该第一惰性气体电浆处理。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，其中该ALD工艺的所述多个循环的每一者包含：

在从该腔室吹净掉该前驱物气体的该剩余部分之后并且在执行该反应性气体电浆处理之前，执行一第二惰性气体电浆处理。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包含：

直接在该功函数层上方沉积一栅极金属，其中该功函数层是一无掺杂剂的金属氮化物层，并且该栅极介电层、该功函数层、及该栅极金属形成一栅极结构；以及

在该栅极结构的相对侧上，形成n型源极/漏极特征。

5.一种用于制造一半导体装置的方法，其特征在于，包含：

在一半导体基板上方，沉积一栅极介电层；

通过一原子层沉积(ALD)工艺，在该栅极介电层上方沉积一金属氮化物层，并且该ALD工艺包含至少一循环，包含：

将该半导体基板暴露于一含金属前驱物；

在将该半导体基板暴露于该含金属前驱物之后，将该半导体基板暴露于一含氮电浆；以及

将该半导体基板暴露于一惰性气体电浆。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，其中将该半导体基板暴露于该惰性气体电浆是在一ALD腔室中执行，且该ALD腔室中没有氮。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，其中该循环进一步包含：

在将该半导体基板暴露于该惰性气体电浆之前，吹净该ALD腔室。

8.一种半导体装置，其特征在于，包含：

一半导体基板；

一栅极结构，在该半导体基板的一通道区域上方，其中该栅极结构包含一栅极介电层、一栅极金属、及在该栅极介电层与该栅极金属之间的一金属氮化物层，且该金属氮化物层是无掺杂剂的且具有小于4.5eV的一功函数；以及

n型掺杂的源极/漏极特征，在该通道区域的相对侧上。

9.如权利要求8所述的半导体装置，其特征在于，其中该金属氮化物层的一氮原子浓度是在从43％至55％的一范围中，并且该金属氮化物层的一氧原子浓度小于1％。

10.如权利要求8所述的半导体装置，其特征在于，其中该金属氮化物层的一密度是在从5g/cm³至6g/cm³的一范围中。