n型场效应晶体管、其金属栅极及其制造方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(10)申请公布号CN101950756A

(43)申请公布日2011.01.19

(21)申请号CN201010226328.7

(22)申请日2010.07.08

(71)申请人台湾积体电路制造股份有限公司

地址中国台湾新竹市

(72)发明人张简旭珂吴斯安陈圣文

(74)专利代理机构隆天国际知识产权代理有限公司

代理人姜燕

(51)Int.CI

H01L29/40

H01L29/78

H01L21/336

H01L21/28

权利要求说明书说明书幅图

(54)发明名称

n型场效应晶体管、其金属栅极及

其制造方法

(57)摘要

本发明提供一种n型场效应晶体管

的金属栅极、n型场效应晶体管及其制造

方法，该n型场效应晶体管的金属栅极包

括：一盖层；一包含Ti与Al的第一金属

层，位于盖层上；一金属氧化层，位于第

一金属层上；一阻挡层，位于金属氧化层

上；以及一第二金属层，位于阻挡层上。

本发明可用来形成n型场效应晶体管的金

属栅极，且所形成的金属栅极具有低漏电

路径。

法律状态

法律状态公告日法律状态信息法律状态

权利要求说明书

1.一种n型场效应晶体管的金属栅极，包括：

一盖层；

一第一金属层，位于该盖层上，其中该第一金属层包含Ti与Al；

一金属氧化层，位于该第一金属层上；

一阻挡层，位于该金属氧化层上；以及

一第二金属层，位于该阻挡层上。

2.根据权利要求1所述的n型场效应晶体管的金属栅极，其中该金属氧化层中Al

对Ti的原子比为2-3。

3.根据权利要求1所述的n型场效应晶体管的金属栅极，其中该金属氧化层的厚度

为

4.一种n型场效应晶体管，包括：

一基底，具有一有源区；

一栅极介电层，位于该有源区上；

一盖层，位于该栅极介电层上；

一第一金属层，位于该盖层上，其中该第一金属层包含Ti与Al；

一金属氧化层，位于该第一金属层上；

一阻挡层，位于该金属氧化层上；

一第二金属层，位于该阻挡层上；以及

一源/漏极区，位于该栅极介电层两侧的有源区中。

5.根据权利要求4所述的n型场效应晶体管，其中该第一金属层中Al对Ti的原子

比为1-3。

6.根据权利要求4所述的n型场效应晶体管，其中该金属氧化层中Al对Ti的原子

比为2-3。

7.一种n型场效应晶体管的制造方法，包括：

在一基底上形成一栅极介电层；

在一介电层中形成一开口，且该开口位于该栅极介电层上方；

沉积一第一金属层于该栅极介电层上且部分填充该开口，其中该第一金属层包含

Ti与Al；

氧化该第一金属层以形成一金属氧化层于该第一金属层的上表面；以及

沉积一第二金属层以完全填充该开口。

8.根据权利要求7所述的n型场效应晶体管的制造方法，其中氧化该第一金属层的

步骤包括：将该第一金属层的上表面暴露于一含氧的气氛。

9.根据权利要求7所述的n型场效应晶体管的制造方法，其中氧化该第一金属层的

步骤包括：将该第一金属层的上表面暴露于空气下。

10.根据权利要求7所述的n型场效应晶体管的制造方法，其中氧化该第一金属层

的步骤包括：将该第一金属层的上表面暴露于等离子体下。

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路的制造，且特别涉及一种具有金属栅极的半导体元件。

背景技术

随着晶体管的尺寸缩小，栅极氧化层的厚度也必须跟着减少，以维持栅极长度缩小

后的性能。高介电常数(high-k)的栅极绝缘层，在相同的等效栅极氧化层厚度之下

能拥有较大的实际物理厚度以降低栅极漏电流。

此外，随着技术节点持续缩小，部分的IC设计中需以金属栅极取代传