发明名称 具有植入金属物质之蚀刻阻挡层之金属闸极叠层构造
摘要 本发明揭露一种金属闸极结构,以及形成该金属闸极结构的方法,该金属闸极结构系将金属杂质引进到例如由 TiN所制成的第一金属层里。于金属闸极结构的形成期间,于覆于其上钨闸极的蚀刻期间,杂质则产生预防TiN过度蚀刻的较大蚀刻选择性的表面区域。预防TiN的过度蚀刻则保护闸极氧化物免受到不希望的劣化。提供作为金属杂质之铝或钛,提供了足够的蚀刻阻挡能力,而且不会不希望地影响TiN的功函数。
申请公布号 TWI246721 申请公布日期 2006.01.01
申请号 TW091103577 申请日期 2002.02.27
申请人 高级微装置公司 发明人 保罗.R.贝瑟;斯瑞肯他斯瓦拉.达克雪那-摩西;MURTHY
分类号 H01L21/28;H01L21/8238 主分类号 H01L21/28
代理机构 代理人 洪武雄 台北市中正区博爱路80号6楼;陈昭诚 台北市中正区博爱路80号6楼
主权项 1.一种在晶圆上形成金属闸极的方法,包含以下步 骤: 于基板上形成闸极氧化物; 于该闸极氧化物上形成第一金属层; 于该第一金属层的至少一表面区域里藉由植入一 金属物质而增加蚀刻选择性; 于该第一金属层上形成第二金属层;以及 蚀刻该第二金属层,以形成金属闸极,该蚀刻则在 该第一金属层的该表面区域上停止。 2.如申请专利范围第1项之方法,其中该第一金属层 包含TiN。 3.如申请专利范围第1项之方法,其中植入该第一金 属层的该金属物质包含铝或钽。 4.如申请专利范围第3项之方法,其中该铝或钽系以 20至40E10离子数/平方公分的剂量来植入于该第一 金属层。 5.如申请专利范围第4项之方法,其中该铝或钽系以 小于1000eV的功率而植入于该第一金属层。 6.如申请专利范围第5项之方法,其中该功率为100eV 。 7.如申请专利范围第3项之方法,其中该第二金属层 包含钨。 8.如申请专利范围第7项之方法,其中该第二金属层 的该蚀刻乃藉由Cl2/SF6/N2制程。 9.一种金属闸极结构,包含: 闸极氧化物; 在该闸极氧化物上的第一金属层;该第一金属层的 表面区域藉由植入一金属而具有比该第一金属层 的残留区域还更大的蚀刻选择性;以及 在该第一金属层上的第二金属层。 10.如申请专利范围第9项之金属闸极结构,其中该 第一金属层包含在表面区域里具有植入金属的TiN 。 11.如申请专利范围第10项之金属闸极结构,其中该 金属系为铝或钽。 12.如申请专利范围第11项之金属闸极结构,其中该 第二金属层包含钨。 13.一种金属闸极结构,包含: 具有较低区域与具有金属杂质之表面区域的TiN层, 该表面区域比该较低区域还具有较大的蚀刻选择 性;以及 在该TiN层上的钨闸极。 14.如申请专利范围第13项之金属闸极结构,其中该 金属杂质包含铝。 15.如申请专利范围第14项之金属闸极结构,其中该 金属杂质包含钽。 16.如申请专利范围第13项之金属闸极结构,其中该 金属杂质系为植入的金属离子。 17.如申请专利范围第16项之金属闸极结构,其中该 植入的金属离子包含铝离子或钽离子 18.如申请专利范围第16项之金属闸极结构,其中该 TiN的该表面区域具有比该表面区域之对Cl2/SF6/N2较 大的蚀刻选择性。 图式简单说明: 第1A图描绘根据先前技艺而设计之产生金属闸极 图案之前的金属闸极叠层结构。 第1B图描绘根据先前技艺而设计之理想蚀刻制程 之后的金属闸极。 第1C图描绘根据先前技艺之方法而设计之真实蚀 刻制程以后的金属闸极,其显示出劣化之闸极氧化 物的区域。 第2图系描绘根据本发明具体实施例,于金属闸极 形成期间,一部份金属闸极结构的截面。 第3图描绘根据本发明具体实施例,在离子植入于 金属闸极结构之第一金属层之表面区域里以后之 第2图的结构。 第4图描绘根据本发明具体实施例,紧接着沈积金 属闸极与抗反射涂层之第3图的结构。 第5图描绘根据本发明具体实施例,已经施行蚀刻 金属闸极和第一金属层之蚀刻后,第4图的结构。 第6图描绘根据本发明具体实施例,已经在晶圆各 处去除第一金属层之后,第5图的金属闸极结构。 第7图描绘根据本发明具体实施例,已经将抗反射 涂层去除以后之第6图的金属闸极结构。
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