[发明专利]适用于CMOS结构的无残留构图层形成方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及无残留构图层的形成。更具体地，本发明涉及适用于CMOS结构的无残留构图层的形成。

背景技术

CMOS结构包括的场效应晶体管(FET)器件的互补掺杂对，其包括nFET器件和pFET器件。当制造CMOS结构时，期望在半导体制造中使用场效应晶体管的互补掺杂对，这是因为场效应晶体管的这种互补掺杂对典型地降低了CMOS结构内的功率消耗。

CMOS结构制造的最近的进展已集中于使用不同的材料，具体地包括不同的半导体沟道材料、不同的栅极介电材料以及不同的栅极电极材料，用于制造CMOS结构中的nFET器件和pFET器件。一般而言，可通过对半导体衬底沟道材料和晶体取向(包括其上的相关机械应力影响)的具体选择，在nFET器件与pFET器件二者中实现载流子迁移率的提高。另外，nFET器件与pFET器件的不同的栅极介电材料在CMOS结构中提供不同的电容效应。最后，在CMOS结构中，nFET器件与pFET器件的不同的栅极电极材料选择通常提供不同的功函数，这也影响nFET器件与pFET器件的操作特性。

用于CMOS结构内的nFET器件与pFET器件的不同的建构材料的选择显然在CMOS结构内提供了nFET器件与pFET器件性能的优势。然而，在CMOS结构内的nFET器件与pFET器件的不同的建构材料的使用也显然并不是完全没有问题。具体地，用于在CMOS结构内制造nFET器件与pFET器件的不同材料的使用通常存在与有效器件制造有关的困难，包括当制造nFET器件与pFET器件时的无残留材料处理。

在半导体制造领域中公知各种CMOS结构及其制造方法。

例如，Rhee等人在美国专利公开2002/0113294中教导了一种CMOS半导体结构及其制造方法，其在CMOS结构中的nFET多晶硅栅极电极与pFET多晶硅栅极电极内使用相同锗浓度的不同空间分布。相同锗浓度的不同空间分布用于解决nFET多晶硅栅极电极与pFET多晶硅栅极电极内的耗尽效应。

另外，Takayanagi等人在美国专利6,746,943中教导一种CMOS结构及其制造方法，其包括具有不同锗浓度的多晶硅-锗合金nFET栅极电极与多晶硅-锗合金pFET栅极电极。不同锗浓度允许解决在CMOS结构中的nFET栅极电极与pFET栅极电极内的n型掺杂剂与p型掺杂剂的不同掺杂剂激活特性。

最后，Polischuck等人在美国专利6,794,234中教导一种CMOS结构及其制造方法，其在CMOS结构中提供具有不同功函数的nFET栅极电极与pFET栅极电极。nFET栅极电极与pFET栅极电极的不同功函数可分别向CMOS结构内的nFET器件与pFET器件提供增强的性能。

随着半导体技术的发展，半导体器件与半导体结构尺寸势必持续地降低。因此，希望CMOS结构及其制造方法为nFET器件和pFET器件提供增强的性能，而不涉及提供对CMOS结构内的残留物的处理的处理工序。

发明内容

本发明广义而言包括一种在微电子结构内形成构图目标层的方法。构图目标层可用于CMOS结构中作为栅极电极材料层。形成构图目标层的具体方法提供具有锥形端部的构图目标层。因为当在构图目标层上形成额外层且随后从构图目标层蚀刻额外层以提供与构图目标层分隔的额外构图层时，在构图目标层上或邻近构图目标层不会形成额外层的残留物(即，构图目标层没有锥形端部时，邻近构图目标层的垂直端会形成来自额外层的类似于隔离物(spacer)的残留物材料)，所以希望构图目标层具有锥形端部。当使用构图目标层作为CMOS结构中的第一栅极电极材料层且使用额外构图层作为CMOS结构中的第二栅极电极材料层来制造CMOS结构时，希望没有这样的额外层残留物。

根据本发明的一种形成构图层的具体方法包括在位于衬底上方的目标层上方形成掩模层。该具体方法还包括使用所述掩模层作为蚀刻掩模来蚀刻所述目标层，以提供位于所述衬底上方的锥形目标层。所述锥形目标层具有相对于衬底平面的从约30度至约80度的端部锥形(end taper)。