[发明专利]用于CMOS工艺的金属栅极晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，并且更具体地讲，涉及用于NMOS(n沟道金属氧化物半导体)和PMOS(p沟道MOS)器件的金属栅极。

背景技术

在CMOS(互补金属氧化物半导体)制造领域中，现在考虑使用包含金属和氧化物二者的栅极。在双金属栅极工艺中，使用第一金属来形成PMOS器件用的栅极电极，而使用不同的第二金属来形成NMOS器件用的栅极电极。使用不同金属的原因是，这样会使各种类型器件的功函数最佳化。功函数的改变将会影响阈值电压(VT)。对于PMOS器件，希望功函数接近于硅价带边缘5.2eV，而对于NMOS器件，希望功函数接近于硅导带边缘4.1eV。

使用导电金属氧化物作为栅极材料的一个问题是，在高温退火期间，即，高于450摄氏度，金属氧化物可能会丢失氧。不期望的氧丢失会造成栅极的功函数发生改变，这样就改变了器件的VT。

因此，非常希望有一种能够形成抵制在退火处理步骤期间发生的变化的双金属栅极的生产工艺。

发明内容

根据本发明，提供了一种用于形成半导体器件的方法，包括：制备半导体衬底，其中该半导体衬底具有第一区域；在所述第一区域上形成栅极电介质；在所述栅极电介质上形成导电金属氧化物；在所述导电金属氧化物上形成阻止形成连续绝缘氧化物层的抗氧化屏障层；和在所述抗氧化屏障层上形成覆盖层。

根据本发明，提供了一种用于形成半导体器件的方法，包括：制备半导体衬底，其中所述半导体衬底具有第一区域和第二区域，并且所述第一区域具有与所述第二区域不同的导电类型；在所述第一区域和所述第二区域上形成栅极电介质；在所述第一区域中的所述栅极电介质上形成导电金属氧化物；在所述第一区域中的所述导电金属氧化物上形成阻止形成连续绝缘氧化物层的抗氧化屏障层；和在所述第二区域中的所述栅极电介质上形成导电材料。

根据本发明，提供了一种半导体器件，包括：半导体衬底，其中所述半导体衬底具有第一区域；位于所述第一区域上的栅极电介质；位于所述栅极电介质上的导电金属氧化物；位于所述导电金属氧化物上的阻止形成连续绝缘氧化物层的抗氧化屏障层；和位于所述抗氧化屏障层上的覆盖层。

附图说明

本发明是用举例的方式加以说明的，并且附图中没有任何对本发明的限制，在附图中，相同的附图标记指代相同的要素，并且其中：

附图1是部分完成了的按照本发明的一种实施方式的半导体器件的局部横截面图；

附图2是附图1之后的处理步骤，其中从半导体器件的一些部分中选择性地除去导电金属氧化物和屏障层；

附图3是附图2之后的处理步骤，其中在第一栅极金属上沉积第二栅极金属、多晶硅覆盖层和ARC；

附图4是附图3之后的处理步骤，其中将所沉积的金属图案化成栅极结构并且与该栅极结构相邻地形成第一间隔物；

附图5是附图4之后的处理步骤，其中在衬底上沉积氧化物层和氮化物层，包括在栅极结构和第一间隔物上方；

附图6是附图5之后的处理步骤，其中由氮化物层形成第二间隔物，同时使氧化物层变薄，并且随后形成源极/漏极区域；和

附图7是附图6之后的处理步骤，其中去除栅极和源极/漏极区域上方的薄氧化物层，并且随后对这些区域进行硅化，以形成基本完成的器件。

附图8说明按照本发明的另一种实施方式的半导体器件的横截面图。

本领域技术人员将会意识到，附图中的要素是为了简明而示出的，并且不一定按比例画出。例如，可能将附图中某些要素的尺寸相对于其它要素进行了夸大，以帮助理解本发明的实施方式。

具体实施方式

总地来说，本发明通过在导电栅极氧化物上引入抗氧化屏障层而克服了前面介绍的栅极电极在高温退火期间丢失氧的问题。在抗氧化屏障层上沉积多晶硅覆盖层，从而可以以常规方式形成栅极自对准硅化物工艺。

在连同相应的图解说明一起考虑的时候，通过阅读下面的详细说明，将会更加容易理解这些益处和优点。要注意，这些图解并不是在各方面都是按比例画出的，对于理解本发明而言，比例的精确度并非是必要的。而且，还可能存在没有具体图示的处于本发明范围之内的其它实施方式。