專利名稱：具有在退火的高-k柵介電層上形成的金屬柵電極的半導(dǎo)體器件的制作方法
具有在退火的高-^柵介電層上形成的 金屬柵電極的半導(dǎo)體器件背景技術(shù)由二氧化硅制成的具有非常薄的柵電介質(zhì)的金屬氧化物半導(dǎo)體(M0S)場(chǎng)效應(yīng)晶體管可能會(huì)經(jīng)受不能接受的柵漏電流。由某些高-A介 電材料，而不是二氧化硅來(lái)形成所述柵電介質(zhì)，可以降低柵漏。但是， 當(dāng)最初形成高-i(r介電薄膜時(shí)，其可能具有稍微有缺陷的分子結(jié)構(gòu)。為了 修復(fù)這樣的薄膜，可能需要將其在相對(duì)高的溫度下退火。此外，退火所 述高-A介電薄膜改進(jìn)了晶體管的可靠性。因?yàn)槌Ｒ?guī)的高-A介電層可以不必與多晶硅相容，因此可以期望在那 些包括高-A柵電介質(zhì)的裝置中使用金屬柵電極。金屬柵電極相對(duì)于多晶 硅提供了高的性能。令人遺憾地，用于金屬柵電極的所述金屬或者合金 并不能耐受為退火所述高-A介電薄膜所必需的高溫。結(jié)果，因?yàn)閷?duì)于高 性能來(lái)合乎需要的所述金屬或者合金不能承受對(duì)于可靠性來(lái)說(shuō)所必需 的高溫，常規(guī)高-A電介質(zhì)金屬柵晶體管不能同時(shí)提供高性能和高可靠 性。因而，需要一種制造半導(dǎo)體裝置的方法，所述半導(dǎo)體裝置包括與退 火的高-l介電層耦合的金屬柵電極。需要將高溫退火應(yīng)用于所述高-1 介電層，而不損傷任何可被用來(lái)制造柵電極的金屬。


圖1顯示了一種根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的晶體管柵堆疊。圖2是形成根據(jù)本發(fā)明 一個(gè)實(shí)施方式的晶體管柵堆疊的 一種方法。圖3A -3G圖示了可以在實(shí)施圖2中所描迷方法的同時(shí)而形成的結(jié)構(gòu)。詳細(xì)"i兌明在此處描述的是用于在退火的高-A介電層頂上形成金屬柵電極的 系統(tǒng)和方法。在下文中的描述中，將使用本領(lǐng)域技術(shù)人員所通常使用以 向本領(lǐng)域其它人員表達(dá)工作內(nèi)容的術(shù)語(yǔ)來(lái)描述說(shuō)明性實(shí)施方式的各個(gè) 方面。但是，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見(jiàn)的是本發(fā)明可以僅僅以所描述方面的一些來(lái)被實(shí)施。用于說(shuō)明目的，列出了具體的數(shù)字、材料和結(jié) 構(gòu)以提供對(duì)所述說(shuō)明性實(shí)施方案的詳盡理解。但是，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員 顯而易見(jiàn)的是，本發(fā)明可以不以所述的具體細(xì)節(jié)而實(shí)施。在其它情況中， 為了不使所述說(shuō)明性的實(shí)施方案變得模糊，忽略或者簡(jiǎn)化了眾所周知的 特征。反過(guò)來(lái)，各種不同的操作將以最為有助于理解本發(fā)明的方式#_描述 為多個(gè)離散的操作，但是，描述的順序?qū)⒉粫?huì)被解釋為這些操作必須依 賴于順序。特別地，這些操作不必按介紹的次序被進(jìn)行。本發(fā)明的實(shí)施方案包括形成半導(dǎo)體裝置例如MOS晶體管的方法，其 中通過(guò)在退火的高-vN冊(cè)介電層上形成金屬柵電極來(lái)提供晶體管柵堆 疊。在一些實(shí)施方案中，所述方法包括在襯底上形成高-ir柵介電層并 且在所述高-A柵介電層頂上形成蓋層。所述襯底可以包括一個(gè)或多個(gè) 間隔物。所述蓋層可以包括例如多晶硅的材料。然后所述高-vN冊(cè)介電 層可以在高溫下被退火以增加其可靠性。在所迷退火過(guò)程之后，所述蓋 層可以被除去以暴露所述退火的高-1柵介電層。然后可以在所述暴露 的高-iN冊(cè)介電層頂上形成金屬層。可以繼之以化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工 藝來(lái)完成所述MOS晶體管柵堆疊。當(dāng)用于MOS晶體管時(shí)，本發(fā)明所述的 柵堆疊相對(duì)于常規(guī)M0S晶體管來(lái)說(shuō)提供了高可靠性和高性能。圖1顯示了一種根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式形成體管柵堆疊100。 所述晶體管柵堆疊IOO在村底(如硅襯底)102上形成。所述晶體管柵 堆疊100包括金屬柵電極104,其形成在退火的高-A柵介電層106上。 如上所述，本發(fā)明所述的晶體管柵堆疊100不同于常規(guī)的柵堆疊，這是 由于常規(guī)的柵堆疊不能與具有退火的高-iH冊(cè)介電層的金屬柵電極耦 合。如下所述的方法容許這些元件結(jié)合成一個(gè)結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的一些實(shí) 施方案中，所述晶體管柵堆疊IOO可以被間隔物108所圍繞。此外，可 以在所述間隔物108之外形成層間電介質(zhì)(ILDs)，以從相鄰裝置隔離 該晶體管。圖2是一種用于形成根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的晶體管柵堆疊的方 法200。首先，提供襯底，在其之上可以形成(202 )本發(fā)明所述的晶體 管柵堆疊。所述襯底可以使用塊體硅或者在絕緣體之上的硅(SOI)亞 結(jié)構(gòu)。在其它實(shí)施方案中，所述襯底可以使用替代材料形成，其可以或 者可以不必與硅結(jié)合，包括但不局限于鍺、銻化銦、碲化鉛、砷化銦，7磷化銦、砷化鎵或者銻化鎵。雖然這里描述了可以形成襯底的材料的一 些例子，任何可以作為半導(dǎo)體裝置在其上構(gòu)造的基底的材料都落在本發(fā) 明的范圍和精神之內(nèi)。由于所述襯底被用來(lái)形成MOS晶體管，如在本領(lǐng)域中眾所周知的， 襯底也可包括間隔物和隔離結(jié)構(gòu)。所述間隔物可以通過(guò)溝槽區(qū)域分離， 并且所述晶體管柵堆疊將在這些溝槽區(qū)域之內(nèi)形成。可以使用常規(guī)材 料，包括但不局限于氮化硅來(lái)形成所述間隔物。所述隔離結(jié)構(gòu)包括但不 局限于，ILDs例如碳摻雜的氧化物(CD0)或者二氧化硅(Si02 )、淺 溝槽隔離結(jié)構(gòu)(STI)、或者可以分離相鄰晶體管的所述活性中心的其 它材料。用于形成所述間隔物和隔離結(jié)構(gòu)的方法在本領(lǐng)域中是眾所周知 的。接下來(lái)，可以在所述襯底(204 )頂上沉積高-vH冊(cè)介電層。所述高 -A柵介電層可以共形地覆蓋全部襯底，包括在所述襯底上包括的任何 間隔物和隔離結(jié)構(gòu)。因?yàn)槭枪残蔚某练e，在所述間隔物剩余之間存在溝 槽，盡管該溝槽現(xiàn)在包括共形的高-A柵介電層。可以使用包括但不局 限于氧化鉿、氧化硅鉿、氧化鑭、氧化鋯、氧化硅鋯、氧化鉭、氧化鈦、 氧化鈦鍶鋇、氧化鈦鋇、氧化鈦鍶、氧化釔、氧化鋁、氧化鉭鈧鉛或者 鈮酸鋅鉛的材料形成高-vN冊(cè)介電層。雖然這里描述了可被用來(lái)形成高 - A柵介電層的材料的例子，該層可以使用其它能夠降低柵漏的材料形 成。在一些實(shí)施方案中，所述可以使用常規(guī)沉積方法在所述襯底上形成 高-iN冊(cè)介電層，所述方法包括但不局限于化學(xué)氣相沉積(CVD)、低壓 CVD、等離子強(qiáng)化化學(xué)氣相沉積(PECVD)、物理氣相沉積(PVD)、原 子的層沉積(ALD)、旋涂電介質(zhì)工藝(S0D)或者外延生長(zhǎng)。在本發(fā)明 的一個(gè)實(shí)施方案中，可以使用ALD工藝，其中金屬氧化物前體(例如金 屬氯化物)和蒸汽可以以選擇的流速進(jìn)入CVD反應(yīng)器內(nèi)，其可以在選擇 的溫度與壓力下運(yùn)行以在所述襯底和高_(dá) f柵介電層之間產(chǎn)生在原子水 平上平滑的界面。所述CVD反應(yīng)器可以運(yùn)行足夠久以形成具有期望厚度 的層。在一些實(shí)施方案中，所得高-A柵介電層的厚度可以為3埃-60 埃，并且更優(yōu)選地為大約5埃-40埃。在所述高-A柵介電層形成在所述襯底頂上之后，可以在所述(206 ) 上沉積蓋層。所述蓋層可以覆蓋其所沉積的全部表面。所述蓋層的沉積可以或者可以不必是共形的，因此所述蓋層可以填充存在于所述間隔物 之間襯底上的溝槽。在本發(fā)明的實(shí)施方案中，所述蓋層可以包括多晶硅 并且可以使用常規(guī)沉積工藝被沉積在高J柵介電層上?？梢杂糜谏w層的沉積工藝包括但不局限于CVD、 PECVD、 PVD和ALD。在本發(fā)明的一些實(shí) 施方案中，所述蓋層的厚度通常可以為約lOO埃-約2000埃，并且常 常可以為大約500埃-大約1，600埃。然后可以在結(jié)構(gòu)(208 )上進(jìn)行退火工藝。在一些實(shí)施方案中，所 述退火工藝可以是快速熱退火，其發(fā)生在大約60(TC或以上的溫度下。 這樣的退火可以改變所述高-iH冊(cè)介電層的分子結(jié)構(gòu)以產(chǎn)生退火的柵介 電層，其會(huì)表現(xiàn)出改善的工藝控制和可靠性，產(chǎn)生提高的裝置性能。在所述退火過(guò)程中，所述蓋層用來(lái)抑制氧化物在所述高-l介電層 上的生長(zhǎng)。所述蓋層還降低或抑制了氧化層在所述襯底和高-l介電層 之間的過(guò)渡界面上的生長(zhǎng)。在常規(guī)方法中，退火所述高-A介電層常常導(dǎo) 致在該界面上氧化層的生長(zhǎng)，這些不需要的氧化層的厚度為2埃-4埃。 使用所述蓋層可將該不需要的氧化層的厚度保持在1埃以下。在退火過(guò)程之后，所述蓋層被除去以再次暴露所述退火的高-〖柵 介電層，以及位于間隔物(210)之間的所述溝槽。在本發(fā)明的實(shí)施方 案中，應(yīng)用針對(duì)用于所述蓋層的材料(例如多晶硅)的濕式蝕刻工藝或 干式蝕刻工藝來(lái)除去所述蓋層。在所述刻蝕過(guò)程中，所述退火的高-A 柵介電層可以作為蝕刻停止層，而不會(huì)損害可靠性和性能。因此所述刻 蝕過(guò)程除去了所述蓋層同時(shí)留下完好的所述退火的高-vH冊(cè)介電層。如果使用濕式蝕刻工藝，所述濕式蝕刻工藝可以將所述蓋層暴露于 包括氫氧化物源的水溶液，以足夠的時(shí)間和在足夠的溫度下，來(lái)基本上 除去全部蓋層。例如，所述氫氧化物的源可以在去離子水中按體積含有 約1 -約40%氬氧化銨、氬氧化四烷基銨，例如氬氧化四甲基銨(TMAH)。 所迷溶液的溫度可以4支維持在約15°C -約9(TC的溫度下(例如，40°C ), 并且曝露時(shí)間可以為0-60分鐘(例如，l分鐘)。在一些實(shí)施方案中， 在暴露于所述氫氧化物溶液期間，可以以約10 KHz -約2, 000 KHz的頻 率施加聲能，同時(shí)以約1 -約10瓦/ci^分散。如將能夠被本領(lǐng)域技術(shù)人 員所辨識(shí)的，所述蝕刻溶液的精確組分將依賴于用于所述蓋層的材料和 所述蓋層的厚度。在本發(fā)明的替代實(shí)施方案中，干式蝕刻工藝可被用來(lái)選擇性地除去所述蓋層。所述干式蝕刻工藝可以包括所述蓋層暴露于等離子體，所述等離子體源于包括但不局限于六氟化硫(SF6)、溴化氫(HBr)、碘化氫 (HI)、氯、氬和/或氦的材料。這樣的選擇性干式蝕刻工藝可以在平 行板反應(yīng)器或在電子回旋共振蝕刻器中進(jìn)行。在本發(fā)明的實(shí)施方案中，所述濕式或干式蝕刻工藝可被繼之以任選 的凈化工藝。例如，可以向所述退火的高-vH冊(cè)介電層應(yīng)用濕式化學(xué)處 理以清潔該層。所述濕式化學(xué)處理可以包括將所述高-A柵介電層暴露對(duì)于;述退火的高-A柵介電i來(lái)說(shuō)所期望的:能,久° 、在所述凈化工藝的一些實(shí)施方案中，過(guò)氧化氫凈化溶液可以按體積 含有約1 約40%的過(guò)氧化氳。在所述凈化工藝中，所述溶液的溫度 可以被維持在約5。C和約5(TC之間，并且所述曝露時(shí)間為0-60分鐘。 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述退火的高-l柵介電層可以在約25。C溫度下暴 露于6.7%過(guò)氧化氬溶液約IO分鐘。在所述凈化工藝中，可期望向所述 水溶液以約10 KHz -約2, 000 KHz的頻率施加聲能，同時(shí)以約1 -約10 瓦/cn]2分散。然后進(jìn)行金屬化工藝以在所述退火的高-A柵介電層(212)上沉積 金屬層。所述金屬沉積覆蓋了所述退火的高-A柵介電層并且以金屬填 充所述溝槽。所述金屬層通常具有100埃到2000埃的厚度。眾所周知 的金屬沉積方法，例如CVD、 PVD、 ALD、濺射、電鍍或化學(xué)鍍，可被用 來(lái)沉積所述金屬層。所沉積的金屬將形成金屬柵電極，因此，可以用于 所述金屬化工藝的金屬包括通常用作金屬柵電極的金屬或金屬合金。例 如，可以使用以下金屬中的一種或組合銅、釕、鈀、鈾、鈷、鎳、氧 化釕、鵠、鋁、鈦、鉭、氮化鈦、氮化鉭、鉿、鋯、金屬碳化物或者導(dǎo) 電金屬氧化物。在其它實(shí)施方案中，可以使用這里未列的金屬。在本發(fā) 明的一些實(shí)施方案中，所使用的金屬可以是功能性(workfimction)金 屬與溝槽填充金屬的結(jié)合。最后，使用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝(214)完成所述晶體管柵堆 疊的形成。CMP工藝用來(lái)通過(guò)除去部分金屬和退火的高-A柵介電層來(lái) 形成晶體管柵堆疊。CMP在本領(lǐng)域中眾所周知，并且通常涉及旋轉(zhuǎn)拋光 墊和研磨腐蝕劑漿液在半導(dǎo)體晶片上的使用。所述拋光墊和漿液在物理 上磨平了微小的形貌特征直到所述金屬層被平面化。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，繼續(xù)所述CMP工藝以除去所述金屬層和高-A介電層的不必要部 分，留下完成的晶體管柵堆疊?？梢脏徑谒鲩g隔物形成源和漏區(qū)并 且其可以和所述晶體管柵堆疊一起使用以構(gòu)造晶體管。圖3A -3G圖示了可以在實(shí)施圖2中所描述方法的同時(shí)而形成的結(jié) 構(gòu)。圖3A說(shuō)明了所提供的襯底300,在其之上可以形成本發(fā)明所述的晶 體管柵堆疊。如上所述，通常使用塊體硅或者在絕緣體之上的硅(SOI) 亞結(jié)構(gòu)，連同其它材料來(lái)形成所述襯底300。所述襯底300還包括在本 領(lǐng)域中眾所周知的間隔物302和隔離結(jié)構(gòu)304。此外，可以使用氮化硅 形成所述間隔物302并且所述隔離結(jié)構(gòu)304可以是ILDs、 二氧化硅層或 淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。在所述間隔物之間是溝槽區(qū)域306,其中本發(fā)明所述 的晶體管柵堆疊將被形成。圖3B說(shuō)明了高-l柵介電層308在所述襯底300頂上的沉積。如圖 所示，所述高-iH冊(cè)介電層308共形地覆蓋全部襯底300,包括間隔物 302和隔離結(jié)構(gòu)304。由于所述沉積是高度共形的，保留了所述溝槽區(qū) 域306。圖3C說(shuō)明了多晶硅蓋層310在所述高-A柵介電層308頂上的沉積。 如圖所示，所述蓋層310覆蓋了高-A柵介電層308的全部表面。在圖 3C中，所述蓋層31G的沉積不是共形的，因此溝槽區(qū)域306充滿了多晶 硅。圖3D說(shuō)明了向所述高-vN冊(cè)介電層308應(yīng)用退火過(guò)程。向包括襯底 300、間隔物302、隔離結(jié)構(gòu)304、高-A柵介電層308和蓋層310的全 部結(jié)構(gòu)施用加熱。以后用于形成金屬柵電極的溫度不耐受金屬在所述退 火過(guò)程中并不存在。如上所述，所述退火過(guò)程改變了高-i:介電材料的 分子結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了退火的高-A柵介電層312，其表現(xiàn)出改善的工藝控 制和可靠性，引起了改進(jìn)的裝置性能。此外，在所述退火過(guò)程中，蓋層310用來(lái)抑制氧化層314在襯底300 和退火的高-vH冊(cè)介電層312之間的過(guò)渡界面上的生長(zhǎng)。蓋層310將氧 化層314的生長(zhǎng)限制到通常小于1埃的厚度。這比常規(guī)退火過(guò)程中形成 的2埃-4埃的厚度要小得多。圖3E說(shuō)明了去除蓋層310以暴露退火的高-i(r柵介電層312，以及 位于間隔物302之間的溝槽區(qū)域306。如上所述，蝕刻和凈化工藝可被 用來(lái)除去所述蓋層310。圖3F說(shuō)明了在退火的高-iH冊(cè)介電層312頂上沉積金屬層316填充 溝槽區(qū)域306。所沉積的金屬將形成金屬柵電極，因此，可以用于所述 金屬化工藝的金屬包括通常被用于金屬柵電極的金屬或金屬合金。最后，圖3G說(shuō)明了在CMP工藝進(jìn)行之后的金屬層316和退火的高-iH冊(cè)介電層312。 CMP工藝平面化了所述金屬層316并且除去金屬和高-A介電材料的多余部分。所得到的是完成的晶體管柵堆疊318，根據(jù)本 發(fā)明的實(shí)施方案，其與具有高溫退火高-A柵介電層的熱敏金屬柵電極 相耦合。因此，本發(fā)明如上所述的方法允許生產(chǎn)包括已經(jīng)經(jīng)受高溫退火的高 -i柵介電層的MOS晶體管。本發(fā)明的方法允許這樣的退火被應(yīng)用于介 電層，而沒(méi)有損傷任何不耐受的高溫金屬，所述金屬可以用于MOS晶體 管的金屬柵電極。以上所展示的對(duì)本發(fā)明實(shí)施方案的描述，包括在摘要中所描述的， 并不意圖將本發(fā)明進(jìn)行徹底規(guī)劃或者限制到所公開(kāi)的確切的形式。在此 處描述的本發(fā)明的具體實(shí)施方案和例子只是用于說(shuō)明性的目的，本領(lǐng)域 技術(shù)人員所能夠辨識(shí)的是，在本發(fā)明范圍內(nèi)的各種等同變體也是可能 的。這些變體可以基于本發(fā)明以上的詳細(xì)說(shuō)明而做出。以下權(quán)利要求中 所使用的術(shù)語(yǔ)將不會(huì)被解釋為將本發(fā)明限制到說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求所公 開(kāi)的具體實(shí)施方案。相反地，本發(fā)明的范圍將完全地由以下權(quán)利要求所 決定，其將依照解釋權(quán)利要求的原則來(lái)進(jìn)行構(gòu)建。
權(quán)利要求
1.一種方法包含提供襯底；在所述襯底上形成高-k柵介電層；在所述高-k柵介電層上形成蓋層；退火所述高-k柵介電層以形成退火的高-k柵介電層；除去所述蓋層以暴露所述高-k柵介電層；和在所述退火的高-k柵介電層上形成金屬層。
2. 權(quán)利要求l所述的方法，其中所述襯底包含硅、在絕緣體上的 硅、鍺、銻化銦、碲化鉛、砷化銦、磷化銦、砷化鎵或者銻化鎵中的至 少 一個(gè)。
3. 權(quán)利要求2所述的方法，其中所述襯底包括在第一間隔物和第 二間隔物之間形成的溝槽，并且其中所述高-l柵介電層和所述金屬層至 少在所述溝槽之內(nèi)形成。
4. 權(quán)利要求l所述的方法，其中所述高-l柵介電層包含氧化鉿、 氧化硅鉿、氧化鑭、氧化鋯、氧化硅鋯、氧化鉭、氧化鈦、氧化鈦鍶鋇、 氧化鈦鋇、氧化鈦鍶、氧化釔、氧化鋁、氧化鉭鈧鉛或者鈮酸鋅鉛中的 至少一個(gè)。
5. 權(quán)利要求4所述的方法，其中所述高-l柵介電層的厚度大于或 等于3埃并且小于或等于60埃。
6. 權(quán)利要求l所述的方法，其中所述蓋層包含多晶硅。
7. 權(quán)利要求6所述的方法，其中所述高-iN冊(cè)介電層的厚度大于或 等于100埃并且小于或等于2000埃。
8. 權(quán)利要求l所述的方法，其中所述高-^柵介電層的退火在大于 或等于600。C的溫度下進(jìn)行。
9. 權(quán)利要求l所述的方法，其中所述金屬層包含銅、釕、把、鉬、 鈷、鎳、氧化釕、鴒、鋁、鈦、鉭、氮化鈦、氮化鉭、鉿、鋯、金屬碳 化物或者導(dǎo)電金屬氧化物中的至少 一個(gè)。
10. 權(quán)利要求3所述方法，還包括使用CMP工藝拋光所述襯底以在 所述溝槽之內(nèi)形成晶體管柵堆疊。
11. 一種方法包含提供襯底；在所述襯底上形成第一和第二間隔物，其中所述第一和第二間隔物 通過(guò)溝槽而^皮分離；在所述襯底上沉積共形的高-A柵介電層，其中所述高-i:柵介電層還 被沉積在所述溝槽之內(nèi)并且其中所述高-vH冊(cè)介電層的厚度大于或等于3 埃并且小于或等于60埃；在所述高-l柵介電層上沉積蓋層，其中所述蓋層基本上填充所述溝 槽并且基本上覆蓋所述高-A柵介電層，并且其中所述蓋層的厚度大于或 等于100埃并且小于或等于2000埃；在大于或等于600。C的溫度下退火所述高-A柵介電層以形成退火的 高-l柵介電層；蝕刻所述蓋層以暴露所述高-A柵介電層；在所述退火的高-i柵介電層上沉積金屬層，其中所述金屬層基本上 》真充所述溝才曹；使用CMP工藝除去所述金屬層的至少一部分以及所述退火的高-ir柵 介電層的至少一部分；靠近所述第一間隔物形成源區(qū)；以及 靠近所述第二間隔物形成漏區(qū)。
12. 權(quán)利要求ll所述的方法，其中所迷襯底包含硅、在絕緣體上 的硅、鍺、銻化銦、碲化鉛、砷化銦、磷化銦、砷化鎵或者銻化鎵中的 至少一個(gè)。
13. 權(quán)利要求ll所述的方法，其中所述笫一間隔物和所述第二間 隔物包括氮化硅。
14. 權(quán)利要求ll所述的方法，其中所述高-A柵介電層包含氧化鉿、 氧化硅鉿、氧化鑭、氧化鋯、氧化硅鋯、氧化鉭、氧化鈦、氧化鈦鍶鋇、 氧化鈦鋇、氧化鈦鍶、氧化釔、氧化鋁、氧化鉭鈧鉛或者鈮酸鋅鉛中的 至少一個(gè)。
15. 權(quán)利要求ll所述的方法，其中所述蓋層包含多晶硅。
16. 權(quán)利要求ll所述的方法，其中使用濕式蝕刻工藝進(jìn)行所述蓋 層的蝕刻。
17. 權(quán)利要求16所述的方法，其中所述濕式的蝕刻工藝包含將所 述蓋層暴露于水溶液以足夠基本上除去全部所述蓋層的時(shí)間，其中所述水溶液包括氫氧化物的源并且所述水溶液被維持在約15。C-約9(TC的溫 度下。
18. 權(quán)利要求17所述的方法，其中所述氫氧化物的源包含在去離 子水中含有約1 -約40體積％氫氧化銨、氫氧化四烷基銨、或者氫氧化 四曱基銨的溶液。
19. 權(quán)利要求17所述的方法，還包括向所述水溶液以約10 KHz-約2， 000 KHz的頻率施加聲能，同時(shí)以約1 -約10瓦/厘米分散。
20. 權(quán)利要求ll所述的方法，其中使用干式蝕刻工藝進(jìn)行所述蓋 層的蝕刻。
21. 權(quán)利要求20所述的方法，其中所述干式蝕刻工藝包含將所述 蓋層暴露于包含六氟化硫、溴化氫、碘化氫、氯、氬或者氦的等離子體。
22. 權(quán)利要求ll所述的方法，其中所述金屬層包含銅、釕、把、 柏、鈷、鎳、氧化釕、鴒、鋁、鈦、鉭、氮化鈦、氮化鉭、鉿、鋯、金 屬碳化物或者導(dǎo)電金屬氧化物中的至少一個(gè)。
23. 權(quán)利要求11所述的方法，其中使用CMP工藝去除所述金屬層的 至少一部分以及所述退火的高-iH冊(cè)介電層的至少一部分導(dǎo)致了晶體管 柵堆疊的形成。
24. —個(gè)晶體管柵堆疊，包含在第 一 間隔物和第二間隔物之間的溝槽內(nèi)形成的退火的高-iH冊(cè)介 電層，其中所述退火的高-l柵介電層在所述溝槽的側(cè)壁和底部上形成； 和在退火的高-iN冊(cè)介電層上的金屬層。
25. 權(quán)利要求24所述的晶體管柵堆疊，其中所述退火的高-l柵介 電層包含氧化鉿、氧化硅鉿、氧化鑭、氧化鋯、氧化硅鋯、氧化鉭、氧 化鈦、氧化鈦鍶鋇、氧化鈦鋇、氧化鈦鍶、氧化釔、氧化鋁、氧化鉭鈧 鉛或者鈮酸鋅鉛中的至少一個(gè)。
26. 權(quán)利要求24所述的晶體管柵堆疊，其中所述金屬層包含銅、 釕、把、柏、鈷、鎳、氧化4了、鵠、鋁、鈦、鉭、氮化鈦、氮化鉭、鉿、 鋯、金屬碳化物或者導(dǎo)電金屬氧化物中的至少一個(gè)。
27. 權(quán)利要求24所述的晶體管柵堆疊，其中通過(guò)在所述金屬層被 沉積前在大于或等于600。C的溫度下退火高-iH冊(cè)介電層來(lái)形成所述退火 的高-l柵介電層。
28. 權(quán)利要求27所述的晶體管柵堆疊，其中在所述退火過(guò)程中使 用多晶硅蓋層來(lái)保護(hù)所述高-iH冊(cè)介電層。
29. 權(quán)利要求24所述的晶體管柵堆疊，其中所述退火的高-l柵介 電層的厚度大于或等于3埃并且小于或等于60埃。
30. 權(quán)利要求24所述的晶體管柵堆疊，其中所述金屬層的厚度大 于或等于100埃并且小于或等于2000埃。
全文摘要
一種形成具有退火的柵介電層的晶體管柵堆疊的方法，其通過(guò)提供包括由溝槽而被分離的第一和第二間隔物的襯底而開(kāi)始。在所述襯底上以及所述溝槽之內(nèi)沉積共形的高-k柵介電層，并且其中所述高-k柵介電層的厚度大于或等于3埃并且小于或等于60埃。接著，在所述高-k柵介電層上沉積蓋層，其中所述蓋層基本上填充所述溝槽并且基本上覆蓋所述高-k柵介電層。然后在大于或等于600℃的溫度下退火所述高-k柵介電層。除去所述蓋層以暴露所述退火的高-k柵介電層。然后在所述退火的高-k柵介電層上沉積金屬層?？梢允褂肅MP工藝除去多余的材料并完成所述晶體管柵堆疊的形成。
文檔編號(hào)H01L29/49GK101253602SQ200680031961
公開(kāi)日2008年8月27日 申請(qǐng)日期2006年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月30日
發(fā)明者G·德維, J·卡瓦利羅斯, J·布拉斯克, J·麥斯, R·仇, S·裴, S·達(dá)塔 申請(qǐng)人:英特爾公司