[发明专利]具有HKMG的PMOS

说明书

本发明公开了一种具有HKMG的PMOS，HKMG包括栅介质层和金属栅，在栅介质层和金属栅之间形成有依次叠加的第一功函数层、第二功函数层和第一阻障层，第一功函数层为PMOS的功函数层；第二功函数层为NMOS的功函数层；第一阻障层用于防止金属栅的材料向下渗透到第一功函数并对第一功函数层产生影响，使PMOS的性能稳定。本发明能防止金属栅的金属材料穿透到底部的PMOS管的功函数层中，从而能提高PMOS的稳定性；不需要额外增加光罩，不会增加工艺的复杂性，工艺成本低；不会影响到NMOS的特性。

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路，特别涉及一种具有HKMG的PMOS。

背景技术

HKMG具有高介电常数(HK)的栅介质层以及金属栅(MG)，故本领域中通常缩写为HKMG。如图1所示，是现有具有HKMG的PMOS的结构图，现有具有HKMG的PMOS的HKMG包括栅介质层和金属栅108，

所述栅介质层包括高介电常数层102。所述高介电常数层102的材料包括二氧化硅(SiO2)，氮化硅(Si3N4)，三氧化二铝(Al2O3)，五氧化二钽(Ta2O5)，氧化钇(Y2O3)，硅酸铪氧化合物(HfSiO4)，二氧化铪(HfO2)，氧化镧(La2O3)，二氧化锆(ZrO2)，钛酸锶(SrTiO3)，硅酸锆氧化合物(ZrSiO4)等。

在所述高介电常数层102和半导体衬底101之间通常设置由界面层(IL)。现有工艺中，所述高介电常数层102的材料通常采用HfO2，界面层通常采用SiO2。

所述栅介质层还包括由氮化钛层(TiN)103和氮化钽层(TaN)104组成阻障层，阻障层位于所述高介电常数层102的顶部，氮化钛层(TiN)103和氮化钽层(TaN)104组成的阻障层位于后续的第一功函数层105的底部，故由氮化钛层(TiN)103和氮化钽层(TaN)104组成的阻障层也称为底部阻障层(Bottom Barrier Metal，BBM)。

在氮化钽层104的顶部依次叠加由所述第一功函数层105、第二功函数层106、所述盖帽层107和所述金属栅108。

所述盖帽层107位于所述第二功函数层106的顶部，通常也称为顶部阻障层(Tottom Barrier Metal，TBM)。

所述第一功函数层105为PMOS的功函数层(P-WF layer)，材料通常为TiN。

所述第二功函数层106为NMOS的功函数层(N-WF layer)，材料通常为TiAl。

所述金属栅108的材料为Al。

所述盖帽层107的材料为TiN或者为TiN和Ti的叠加层。

在所述HKMG的侧面形成有侧墙109。源区110和漏区111形成于所述HKMG两侧的半导体衬底101中。

28nm技术节点的HKMG工艺,目前有两种做法：

第一种方法为：NMOS和PMOS的HKMG分次处理功函数层(WF layer)；这需要采用光刻工艺对NMOS的功函数层和PMOS的功函数层分别进行定义。

第二种方法为：生成P-WF layer,再长N-WF layer。

第二种方法的简易流程为：

形成栅介质层的步骤称为Gox Loop，包括：依次形成IL、所述高介电常数层102和BBM的氮化钛层103。