发明名称 利用无遮罩制程制造具有不同性质之半导体装置之方法
摘要 一种可在普通半导体基材上提供用以制造具有不同性质的半导体装置之方法。该方法包括下列步骤:(a)在半导体基材上形成N个空隙,其中每个空隙是对应每个半导体装置的一通道区域;(b)在N个空隙表面上形成一第i型氧化物层;(c)在该等半导体装置的结构上沉积一第i型闸极导体材料,该第i型闸极导体材料具有一第i型闸极导体工作函数;(d)移除该第i型闸极导体材料,以致于一预定量的该第i型闸极导体材料可保留在一篇i空隙,以便在该第i空隙的顶部表面上形成该第i型闸极导体材料层,及在除了第i空隙之外的结构中所沉积的该第i型闸极导体材料可被移除;(e)从除了第i空隙之外的空隙,将该第i型的该等氧化物层移除;(f)从"i=1"到"i=N",将步骤(a)至(e)重复;及(g)在N个空隙的N个闸极导体材料层之中每一者的表面上形成至少一层,藉使N个半导体装置可分别具有N个闸极导体,其中N个闸极导体具有N个型态的闸极导体工作函数。该等半导体装置亦可透过将不同类型植入物植入该等通道区域而具有彼此不同搀杂位准的通道区域。
申请公布号 TW511228 申请公布日期 2002.11.21
申请号 TW090119150 申请日期 2001.08.06
申请人 万国商业机器公司 发明人 杰克A 曼德尔曼;许履尘;卡尔J 瑞登斯;威廉R 东堤;汪礼康
分类号 H01L21/76 主分类号 H01L21/76
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种用以在半导体基材上制造复数个半导体装置之方法,其中复数个半导体装置的性质是彼此不同,该方法包括下列步骤:在该半导体基材中定义具有各种不同长度的复数个通道区域,该等复数个通道区域之中每一者是在复数个半导体装置的相对子者中形成;在复数个通道区域之中每一者上形成一氧化物层;及在复数个通道区域之中每一者的氧化物层上形成一闸极导体材料层,其中该闸极导体材料层可决定一对应半导体装置的闸极导体工作函数。2.如申请专利范围第1项之方法,其中用以形成一氧化物层的该步骤包括在相对通道区域上形成复数个氧化物层,该等复数个氧化物层具有各种不同厚度。3.如申请专利范围第2项之方法,其中用以形成该闸极导体材料层的该步骤包括在相对通道区域的相对氧化物层上形成复数个闸极导体材料层,该等复数个闸极导体材料层具有各种不同类型材料,以决定复数个半导体装置的各种不同类型的闸极导体工作函数。4.如申请专利范围第1项之方法,其进一步包括依序植入复数个通道区域的该步骤,以致于复数个通道区域具有彼此不同的搀杂位准。5.一种用以在半导体基材上制造N个半导体装置之方法,其中该等N个半导体装置的性质是彼此不同,该方法包括下列步骤:(a)在该半导体基材上形成N个空隙,其中每个空隙是对应每个半导体装置的一通道区域;(b)在N个空隙表面上形成一第i型的氧化物层;(c)在该半导体装置结构上沉积一第i型闸极导体材料,该第i型闸极导体材料具有一第i型闸极导体工作函数;(d)移除第i型闸极导体材料,以致于第i型闸极导体材料的一预定量可保持在一第i空隙,以便在第i空隙的顶端表面上形成第i型闸极导体材料层,而且在除了第i空隙之外的结构中所沉积的第i型闸极导体材料可被移除;(e)将该第i型的氧化物层从除了第i空隙之外的空隙移除;(f)从"i=1"到"i=N"重复(a)至(e)的步骤;及(g)在N个空隙的N个闸极导体材料层之中每一者的表面上形成至少一层,以形成一闸极导体;其中该等N个半导体装置分别具有N个闸极导体,其中该等N个闸极导体具有N个类型的闸极导体工作函数。6.如申请专利范围第5项之方法,其进一步包括在步骤(d)后,将N个半导体装置的N个通道区域植入一第i型植入的该步骤,藉此增加除了第一至第i半导体装置的第一至第i通道区域之外的通道区域搀杂位准。7.如申请专利范围第6项之方法,其中N个半导体装置的N个通道区域分别具有N个类型搀杂位准。8.如申请专利范围第5项之方法,其中该等N个空隙之中每一者的氧化物层具有该氧化物层的独特的厚度。9.如申请专利范围第8项之方法,其中该等氧化物层之中每一厚度可透过一氧化处理的参数决定,其中该等参数包括时间、温度、与环境。10.如申请专利范围第5项之方法,其中该等N个空隙具彼此不同的长度。11.如申请专利范围第5项之方法,其中该步骤(a)包括下列步骤:在该半导体基材上形成一氧化物层;在该氧化物层的表面上沉积一氮化矽层;及透过一蚀刻处理而在氮化矽中形成N个空隙。12.如申请专利范围第11项之方法,其进一步包括在N个空隙中植入该半导体基材的该步骤,以便分别形成普遍在N个半导体装置中搀杂的N个通道区域。13.如申请专利范围第5项之方法,其中该步骤(c)包括填充该第i型闸极导体材料至完全填满第i空隙程度之该步骤。14.如申请专利范围第13项之方法,其中该第i型闸极导体材料的保形层是在除了第一至第i空隙之外的空隙中形成,其中该等共形层之中每一者具有与一对应空隙的水平与垂直表面有关的实质均匀厚度。15.如申请专利范围第5项之方法,其中该等N个空隙分别具有N类型的闸极导体材料层,其中N类型的闸极导体材料层是N类型的多晶矽层。16.如申请专利范围第15项之方法,其中每个半导体装置的每类型工作函数可透过该半导体装置的一搀杂类型的多晶矽层决定。17.如申请专利范围第5项之方法,其中该(g)步骤包括下列步骤:在N个空隙中分别将N个闸极导体材料层形成凹入性;及在该等凹处N个闸极导体材料层之中每一层上形成该至少一层。18.如申请专利范围第17项之方法,其中形成该至少一层的该步骤包括下列步骤:在该等凹处N个闸极导体材料层之中每一层上形成矽化物层;及在该等凹处N个闸极导体材料层之中每一层中形成的矽化物层上形成一氧化物层。19.如申请专利范围第17项之方法,其中用以形成该至少一层的该步骤包括下列步骤:在该等凹处N个闸极导体材料层之中每一者的表面上沉积耐火金属;反应具多闸极的该耐火金属;及透过使用一选择性蚀刻处理而移除不起反应的金属。20.如申请专利范围第17项之方法,其进一步包括下列步骤:在至少一层与该等凹处N个闸极导体材料层之中每一者之间形成一层间传导扩散阻障。21.如申请专利范围第20项之方法,其中该层间传导扩散阻障是TiN与TaSiN之中的一者。22.如申请专利范围第5项之方法,在步骤(g)之后进一步包括下列步骤:移除在该等N个闸极导体周围的氮化矽层;及在每个闸极导体侧表面上形成闸极侧壁。23.如申请专利范围第22项之方法,其中用以形成该等闸极侧壁的该步骤包括下列步骤:在该等N个闸极导体侧表面之中每一者上形成一侧壁氧化物层;及在该等N个闸极导体侧表面之中每一者的侧壁氧化物层上形成一侧壁间隔物。24.如申请专利范围第5项之方法,其进一步包括下列步骤:在与该半导体装置的一闸极工作函数无关的每个半导体装置中执行源极-汲极接合植入。图式简单说明:图1是执行一第一通道/井植入法的半导体装置截面图;图2是执行一第一闸极导体材料沈积的半导体装置截面图;图3是执行一第二通道/井植入法的半导体装置截面图;图4是执行一第二闸极导体材料沈积的半导体装置截面图;图5是执行一第三通道/井植入法的半导体装置截面图;图6是执行一第三闸极导体材料沈积的半导体装置截面图;图7是执行闸极导体材料平坦化及凹入处理的半导体装置截面图;图8是形成矽化物层与氧化物层的半导体装置截面图;及图9是在闸极导体侧表面上形成闸极侧壁的半导体装置截面图。
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