[发明专利]PMOS高K金属栅极

说明书

公开金属栅极堆叠结构和形成金属栅极堆叠结构的整合的方法。一些实施方式包含MoN作为PMOS功函数材料。一些实施方式包含TiSiN作为高κ覆盖层。一些实施方式提供增进的PMOS带边缘性能。一些实施方式提供增进的PMOS带边缘性能伴随减小的EOT减损。

技术领域

本公开内容的实施方式总体涉及高κ金属栅极(high-κmetal gate；HKMG)堆叠结构(stack)。

背景技术

集成电路已经发展成为复杂的装置，其可以在单个芯片上包括数百万个晶体管、电容器和电阻器。在集成电路发展的过程中，功能密度(即，每芯片面积的互连装置的数量)普遍地增加了，而几何尺寸(即，能够使用制造工艺创建的最小部件(或线))减小了。

随着装置尺寸的缩减，装置的几何结构和材料在保持切换速度而不引起故障方面遭遇困难。已经出现允许芯片设计者继续缩减装置尺寸的若干新技术。装置结构尺寸的控制是当前和未来技术世代的关键挑战。

自1970年以来，每芯片的部件数量每两年增加一倍。由于此趋势，通过缩小晶体管来实现电路的小型化已成为半导体技术路线图的主要驱动力。因为基本性质的改变，所以目前用作N-MOS和P-MOS的材料的缩减已成为挑战。

目前的PMOS高κ金属栅极堆叠结构包括TiN作为高κ覆盖层(capping layer)，随后是TiN作为PMOS功函数材料。一些新的PMOS功函数材料有利地表现出更高的PMOS带边缘V_fb性能，但也展现等效氧化物厚度(equivalent oxide thickness；EOT)减损(penalty)。

因此，需要具有比TiN更高的带边缘V_fb性能的材料。进一步地，需要这些装置具有最小的EOT减损。

发明内容

本公开内容的一个或多个实施方式涉及金属栅极堆叠结构，所述金属栅极堆叠结构包含在高κ覆盖层上的PMOS功函数材料。PMOS功函数材料包含MoN。所述金属栅极堆叠结构相对于包含含有TiN的PMOS功函数材料的金属栅极堆叠结构而言具有增进的V_fb。

本公开内容另外的实施方式涉及金属栅极堆叠结构，所述金属栅极堆叠结构包含在高κ金属氧化物层上的高κ覆盖层。高κ覆盖层包含TiSiN。PMOS功函数材料在高κ覆盖层上。PMOS功函数材料包含MoN。所述金属栅极堆叠结构相对于包含含有TiN的高κ覆盖层和含有MoN的PMOS功函数材料的金属栅极堆叠结构而言具有减小的EOT增加量。

本公开内容进一步的实施方式涉及制造金属栅极堆叠结构的方法。所述方法包含以下步骤：将包含高κ金属氧化物层的基板定位于第一处理腔室内。通过原子层沉积将包含TiSiN的高κ覆盖层沉积于高κ金属氧化物层上。将基板传送至第二处理腔室。通过原子层沉积将包含MoN的PMOS功函数材料沉积于高κ覆盖层上。

附图说明

为了可详细理解本公开内容的上述特征的方式，可参照实施方式获得上文简要概述的本公开内容的更详细描述，其中一些实施方式图示于附图中。然而，请注意，附图仅图示此公开内容的典型实施方式，因此不应视为对本公开内容的范围的限制，因为本公开内容可以允许其他等效实施方式。

图1为根据本公开内容的一个或多个实施方式的金属栅极堆叠结构的横截面视图；

图2为根据本公开内容的一个或多个实施方式的用于形成金属栅极堆叠结构的方法的流程图；并且

图3为根据本公开内容的一个或多个实施方式的群集(cluster)工具。

具体实施方式

在描述本公开内容的若干示例性实施方式之前，应理解本公开内容不受限于下面说明书中所阐述的结构或工艺步骤的细节。本公开内容能够具有其他实施方式，并能够被以各种方式实践或执行。