金屬閘極結構及其製作方法 METAL GATE STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF
申請人· 聯華電子股份有限公司 UNITED MICROELECTRONICS CORP. 新竹市新竹科學工業園區力行二路3號 TW


專利信息

專利名稱 金屬閘極結構及其製作方法
公告號 I517379
公告日 2016/01/11
證書號 I517379
申請號 2011/03/01
國際專利分類號
公報卷期 43-02
發明人 楊建倫 YANG, CHAN LON; 許啟茂 HSU, CHI MAO; 吳俊元 WU, CHUN YUAN; 鄭子銘 CHENG, TZYY MING; 鄒世芳 TZOU, SHIH FANG; 林進富 LIN, CHIN FU; 黃信富 HUANG, HSIN FU; 蔡旻錞 TSAI, MIN CHUAN
申請人 聯華電子股份有限公司 UNITED MICROELECTRONICS CORP. 新竹市新竹科學工業園區力行二路3號 TW
代理人 吳豐任; 戴俊彥
優先權
參考文獻 US2010/0234957A1; US2011/0006354A1
審查人員 黃鼎富

專利摘要

一種金屬閘極結構之製作方法,首先提供一基底,且該基底上依序形成有一高介電常數閘極介電層與一底部阻障層。接下來於該基底上形成一功函數金屬層,最後對該功函數金屬層同位進行一熱處理。


專利範圍

1.一種金屬閘極結構,包含有:一高介電常數閘極介電層;一底部阻障層,設置於該高介電常數閘極介電層上;一三鋁化鈦(TiAl3)功函數金屬層,設置於該底部阻障層上;一頂部阻障層,設置於該三鋁化鈦功函數金屬層上,且該頂部阻障層直接接觸該三鋁化鈦功函數金屬層;以及一低阻抗金屬層,設置於該頂部阻障層上。 2.如申請專利範圍第1項所述之金屬閘極結構,其中該底部阻障層包含氮化鈦(TiN)。 3.如申請專利範圍第1項所述之金屬閘極結構,其中該底部阻障層包含氮化鈦與氮化鉭(TaN)。 4.如申請專利範圍第1項所述之金屬閘極結構,其中該頂部阻障層包含氮化鈦或氮氧化鈦(TiON)。 5.如申請專利範圍第1項所述之金屬閘極結構,其中該高介電常數閘極介電層係選自氧化鉿(HfO2)、矽酸鉿氧化合物(HfSiO4)、矽酸鉿氮氧化合物(HfSiON)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鑭(La2O3)、氧化鉭(Ta2O5)、氧化釔(Y2O3)、氧化鋯(ZrO2)、鈦酸鍶(SrTiO3)、矽酸鋯氧化合物(ZrSiO4)、與鋯酸鉿(HfZrO4)所組成之群組。 6.如申請專利範圍第1項所述之金屬閘極結構,其中該低阻抗金屬層包含鋁(Al)。 7.如申請專利範圍第1項所述之金屬閘極結構,其中該高介電常數閘極介電層、該底部阻障層、該三鋁化鈦功函數金屬層與該頂部阻障層的剖面結構係具有一U型形狀。 8.如申請專利範圍第1項所述之金屬閘極結構,其中該三鋁化鈦功函數金屬層與該頂部阻障層的剖面結構係具有一U型形狀。 9.一種金屬閘極結構之製作方法,包含有:提供一基底,且該基底上依序形成有一高介電常數閘極介電層與一底部阻障層;於該基底上形成一功函數金屬層;對該功函數金屬層同位(in-situ)進行一熱處理;以及於該功函數金屬層上再同位形成一頂部阻障層,且該頂部阻障層直接接觸該功函數金屬層。 10.如申請專利範圍第9項所述之製作方法,其中該功函數金屬層包含一單層結構或一雙層結構。 11.如申請專利範圍第10項所述之製作方法,其中該單層結構包含一鋁化鈦(TiAl)層。 12.如申請專利範圍第10項所述之製作方法,其中該雙層結構包含一鈦/鋁雙層結構。 13.如申請專利範圍第9項所述之製作方法,其中該熱處理之實施溫度係介於400℃至460℃。 14.如申請專利範圍第9項所述之製作方法,其中該熱處理之實施時間係介於2分鐘至10分鐘。 1


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