專利名稱：用于mos晶體管的柵電極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及集成電路，更加具體地說，但并不是排它地涉及金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管。
背景技術(shù)：
金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管包括一個源極、一個漏極和一個柵極。源極和漏極典型地被形成在襯底，例如硅襯底上。柵極形成在隔開源極和漏極的溝道區(qū)域上。通過控制柵極上的電壓，可調(diào)節(jié)流過溝道區(qū)域的電流。在耗盡型MOS晶體管中，可將控制電壓施加在柵極上以夾斷所述溝道并防止源極和漏極之間產(chǎn)生電流。在一增強(qiáng)型MOS晶體管中，當(dāng)作為柵極上的控制電壓克服閾值電壓的結(jié)果而在溝道區(qū)域中形成溝道時，電流在源極和漏極之間流動。
當(dāng)電流流過MOS晶體管時，該MOS晶體管被稱為處于“開啟狀態(tài)(ON)”，而當(dāng)沒有電流流過時則稱之為“關(guān)閉狀態(tài)(OFF)”。MOS晶體管可被接通和切斷的速度被稱為“切換速度”。與其類型無關(guān)，MOS晶體管優(yōu)選具有相對快的切換速度。改進(jìn)切換速度的一種方式是通過降低柵電極各層之間的界面接觸電阻。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實(shí)施例中，晶體管的柵極是通過在一硅層上執(zhí)行第一熱處理、在所述硅層上形成一金屬疊層并在所述金屬疊層上執(zhí)行一第二熱處理而形成的。所述第一熱處理可以是一快速熱退火步驟，而第二熱處理可以是一快速熱氮化步驟。最終得到的柵極在硅層和金屬疊層之間呈現(xiàn)出相對低的界面接觸電阻，且因此可有利地用在高速器件中。
本發(fā)明的這些和其它特征對于閱讀過整個本公開內(nèi)容之后的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說將是非常明顯的，所述整個公開內(nèi)容包括附圖和權(quán)利要求。


圖1(a)-1(g)示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的MOS晶體管的制造過程的截面圖；
圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的MOS晶體管；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的形成MOS晶體管的柵電極的方法的流程圖；圖4示出了對于試驗(yàn)中使用的兩種類型的晶體管的柵極長度對延遲的曲線圖；圖5示意性地示出了在試驗(yàn)中用作對照樣本的晶體管；圖6示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的材料疊層；圖7示意性地示出了兩個傳統(tǒng)柵電極之間的交叉擴(kuò)散；圖8示出了在一個包括根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的晶體管的試驗(yàn)中的接觸電阻測量結(jié)果。
在不同的附圖中使用相同的附圖標(biāo)記表示相同或相似的部件。除非另外標(biāo)出，否則附圖不一定是按比例進(jìn)行繪制的。
具體實(shí)施例方式
在本發(fā)明公開內(nèi)容中，提供了許多特定的細(xì)節(jié)，例如裝置、材料、處理步驟和結(jié)構(gòu)的例子，以提供對本發(fā)明實(shí)施例的完全理解。然而本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識到在沒有所述一個或多個特定細(xì)節(jié)的情況下也可以實(shí)踐本發(fā)明。在其它情況下，公知和不相關(guān)的細(xì)節(jié)未被示出或說明以避免使本發(fā)明的各方面造成混淆。例如，為了清楚起見，沒有示出或說明公知的掩蔽技術(shù)。
圖1(a)-1(g)示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的MOS晶體管的制造過程的截面圖。在一個實(shí)施例中，正被制造的MOS晶體管是增強(qiáng)型的。然而應(yīng)該理解本發(fā)明的教導(dǎo)可適用于制造耗盡型MOS晶體管。
如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員閱讀本公開內(nèi)容后所能意識到的，正在制造的晶體管根據(jù)注入步驟中所使用的摻雜劑可以是NMOS晶體管或PMOS晶體管。另外，注意正在制造的晶體管可以與未具體示出的互補(bǔ)晶體管或其它晶體管耦接。
參照圖1(a)，柵極氧化物層102形成在襯底101上。在一個實(shí)施例中，柵極氧化物層102包括熱生長至約23埃的最終厚度的氮化二氧化硅。也就是，可以在包含氧化氮的爐子中使柵極氧化物層102進(jìn)行熱生長并且然后對其進(jìn)行退火。
仍然參照圖1(a)，硅層形成在柵極氧化物層102上。在一個實(shí)施例中，硅層包括一非晶硅層112?？赏ㄟ^低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)將非晶硅層112沉積至約800埃的厚度。此后，如果正在制造的晶體管是PMOS晶體管，則可用P+型摻雜劑(例如，硼)注入非晶硅層112，或者如果正在制造的晶體管是NMOS晶體管，則可用N+型摻雜劑(例如，砷，磷)注入非晶硅層112。
在一些實(shí)施例中，可使用圖6中所示的材料疊層610代替非晶硅層112。材料疊層610可包括非晶硅層611、硅-鍺(SiGe)層612和非晶硅層613?？赏ㄟ^LPCVD形成材料疊層610的各層。有助于保護(hù)柵極氧化物層102的非晶硅層611可形成至約50埃的厚度。在隨后執(zhí)行的快速熱氮化步驟過程中，非晶硅層613覆蓋住SiGe層612以防止形成GeTi2?？蓪iGe層612形成至約500埃到約600埃的厚度，而將非晶硅層613形成至約150埃到約250埃的厚度。根據(jù)所述處理，SiGe層612可產(chǎn)生甚至比僅包括非晶硅的硅層更低的界面電阻。SiGe層612可包括SiGeX，其中X可在約0.20至約0.30之間。可類似于非晶硅層112處理材料疊層610。
繼續(xù)參照圖1(b)，在圖1(a)的樣本上執(zhí)行第一熱處理。在一個實(shí)施例中，第一熱處理包括一快速熱退火步驟。例如，所述快速熱退火步驟可在約750℃的溫度下執(zhí)行約10秒。優(yōu)選地，所述快速熱退火溫度低于約800℃以最小化PMOS晶體管的柵極氧化物層中的硼擴(kuò)散。所述快速熱退火步驟將非晶硅層112轉(zhuǎn)變成多晶硅層112’(在下文中稱為“多晶硅112’”)并使注入的摻雜劑活化。
在其上形成附加的柵極材料之前對硅層112進(jìn)行快速的熱退火提供有多個優(yōu)點(diǎn)，包括由注入步驟引起的損傷退火、非晶硅的再結(jié)晶和為隨后形成的硅化物層提供平滑的界面。在過去，硅層中摻雜劑的活化是在形成柵電極之后，通常是在源極/漏極注入步驟之后執(zhí)行的。本發(fā)明人相信如此操作在源極/漏極摻雜劑激活步驟過程中增加了具有硅化物(例如，硅化鈦)尖釘(spike)的機(jī)會，這可能會導(dǎo)致柵極氧化物失效。在本發(fā)明的實(shí)施例中，在其上形成附加的柵極材料之前在硅層上執(zhí)行第一熱處理并且然后如下所述，在金屬疊層上執(zhí)行第二熱處理有利于幫助防止柵極氧化物被擊穿。
在對非晶硅層112進(jìn)行退火以將它轉(zhuǎn)變成多晶硅層112’之后，在圖1(b)的樣本上執(zhí)行清洗步驟以除去在退火步驟期間可能形成的有機(jī)物和天然氧化物。在一個實(shí)施例中，清洗步驟包括HF持續(xù)處理，之后是IPA(異丙醇)干燥處理。然后可執(zhí)行脫氣處理以蒸發(fā)吸收的水分。此后，可選擇地執(zhí)行濺射蝕刻步驟以從多晶硅層112’的表面除去約30埃的等量二氧化硅?？稍诨景宓入x子體的環(huán)境中執(zhí)行的濺射蝕刻步驟制備用于隨后的柵極材料沉積的多晶硅層112’。一些處理可能不需要濺射蝕刻步驟。
在圖1(c)中，一第一金屬層被形成在多晶硅層112’上。所述第一金屬層可例如包括鈦、鉭、鋯、或鈷。在一個實(shí)施例中，所述第一金屬層包括鈦層113。優(yōu)選地，鈦層113相對較薄以使隨后形成的硅化物層的厚度最小。例如，可通過物理氣相沉積(PVD)或準(zhǔn)直濺射將鈦層113形成至約35埃到約65埃的厚度。鈦層113有利于幫助防止隨后沉積的氮化鎢的擴(kuò)散阻擋層與多晶硅層112’反應(yīng)以形成氮化硅。氮化硅是介電的，并且例如，如果氮化硅被形成至大于約10埃的厚度，則因此可將柵電極的接觸電阻增加至一不可接受的等級。
在圖1(d)中，難熔的氮化層被選擇地形成在鈦層113上?？衫玫碾y熔氮化物的例子包括氮化鎢和氮化鈦。在一個實(shí)施例中，所述難熔氮化層包括氮化鎢層114。例如可通過PVD將氮化鎢層114沉積至約25埃的厚度。氮化鎢層114用作擴(kuò)散阻擋層。然而，如下面所顯而易見的，隨后形成的氮化鈦層也可用作擴(kuò)散阻擋層。因此，在一些處理中，氮化鎢層114不一定形成在鈦層113上。
在圖1(e)中，在氮化鎢層114上形成一第二金屬層。在一個實(shí)施例中，所述第二金屬層包括鎢層115。例如，鎢層115可用作雙摻雜晶體管中的柵電極之間的金屬旁路(shunt)?？赏ㄟ^PVD將鎢層115沉積至約375埃的厚度。注意可改變鎢層115和此處所披露的其它材料的厚度以滿足特定應(yīng)用的需要。
包括多晶硅層112’、鈦層113、氮化鎢層114和鎢層115的材料疊層形成正在制造的晶體管的一個柵電極110。在一個實(shí)施例中，鈦層113、氮化鎢層114和鎢層115可有利地在一群集工具(cluster tool)中原位(即沒有真空破壞)形成，所述群集工具可以是與從加利福尼亞Santa Clara的應(yīng)用材料公司(Applied Materials，Inc.)獲得的EnduraTM晶片處理系統(tǒng)相同的類型。所述群集工具可被配置具有脫氣腔、濺射蝕刻腔、準(zhǔn)直鈦濺射腔(或鈦PVD腔)和鎢PVD腔。例如，可在所述群集工具中按照以下方法對圖1(b)的樣本進(jìn)行處理(a)在脫氣腔中，從所述樣本中蒸發(fā)出溶劑；(b)在濺射蝕刻腔中，使用氬等離子體從所述樣本上除去一薄層；(c)在準(zhǔn)直鈦濺射腔中，在多晶硅層112’上沉積鈦層113；(d)在鎢PVD腔中，通過用在鎢PVD腔中流動的氮?dú)鉃R射鎢靶而沉積氮化鎢層114；以及(e)就在上面的步驟(d)中利用的相同鎢PVD腔中，停止在鎢PVD腔中的氮流動以在氮化鎢層114上沉積鎢層115。
現(xiàn)在參照圖1(f)，在圖1(e)的樣本上執(zhí)行第二熱處理。在一個實(shí)施例中，所述第二熱處理包括一快速熱氮化步驟。所述快速熱氮化步驟可通過在包括氮的環(huán)境例如氨中加熱所述樣本來執(zhí)行。氨是優(yōu)選的氮源，這是因?yàn)殒u層115能促進(jìn)氨的分解，由此提供充足的氮以將一部分鈦層113轉(zhuǎn)變成包括氮化鈦層117的氮化物層。所述熱氮化步驟還導(dǎo)致一部分鈦層113與多晶硅層112’反應(yīng)以形成包括硅化鈦層116的硅化物層。鎢層115被重新標(biāo)記為“鎢層115’”以指示一些氮成分已經(jīng)被添加到鎢層115中。柵電極110被重新標(biāo)記為“柵電極110’”以指示最終的包括多晶硅層112’、硅化鈦層116、氮化鈦層117、氮化鎢層114和鎢層115’的新金屬疊層。
柵電極110提供了之前未實(shí)現(xiàn)的多種優(yōu)點(diǎn)。舉例來說，與用氮化硅代替硅化鈦進(jìn)行形成的其它柵電極相比，多晶硅112’和柵電極110’剩余部分之間的界面接觸電阻相對較低。該相對低的界面接觸電阻轉(zhuǎn)化為較快的晶體管切換速度，由此改進(jìn)了使用這種晶體管的集成電路的速度。
作為另一個優(yōu)點(diǎn)，氮化鈦層117用作擴(kuò)散阻擋層以有利地最小化柵電極110’和另一個柵電極之間的交叉擴(kuò)散。圖7示意性地示出了兩個傳統(tǒng)柵電極之間的交叉擴(kuò)散。在圖7中，區(qū)域702和703分別代表雙摻雜的多晶硅層的p型區(qū)域和n型區(qū)域。區(qū)域702是一個柵電極的一部分，而區(qū)域703是另一個柵電極的一部分；它們可借助金屬旁路704耦接起來。包括區(qū)域702的晶體管和包括區(qū)域703的晶體管通過淺溝槽隔離(STI)701分隔開。對于傳統(tǒng)的柵電極，摻雜劑能夠通過金屬旁路704從一個柵電極擴(kuò)散到另一個柵電極，如箭頭706和705所示。這可導(dǎo)致反摻雜。在本發(fā)明的實(shí)施例中，擴(kuò)散阻擋層(例如氮化鈦層117)形成在柵電極中以有助于防止通過用作柵電極之間的旁路的金屬層進(jìn)行交叉擴(kuò)散。由此，本發(fā)明的實(shí)施例可例如用于形成雙摻雜晶體管的柵電極。
在一個實(shí)施例中，所述快速熱氮化步驟是通過在將氨流入所述腔中時將圖1(e)的樣本加熱至約675℃到725℃之間(例如700℃)的溫度約30秒而執(zhí)行的。在另一個實(shí)施例中，所述熱氮化步驟是作為兩步來執(zhí)行的，包括將所述樣本加熱至約475℃大約60秒的第一加熱步驟，其后是將所述樣本加熱至約750℃大約10秒的第二加熱步驟-在兩個加熱步驟中將氨流入所述腔中。本發(fā)明人相信氨的流速并不會顯著影響熱氮化步驟。例如，氨的流速可在每分鐘大約1至10標(biāo)準(zhǔn)升的范圍內(nèi)。
優(yōu)選地，所述樣本不會被加熱到800℃以上以防止氮化鈦層117變得太薄，并因此不利地影響其擴(kuò)散阻擋能力。在一個實(shí)施例中，熱氮化步驟被執(zhí)行以得到具有約400埃厚度的鎢層115’、具有約30埃至約60埃厚度的氮化鈦層117和具有約35埃至約65埃厚度的硅化鈦層116。
在圖1(g)中，一覆蓋層被形成在鎢層115’上。所述覆蓋層保護(hù)并電絕緣柵電極110’。在一個實(shí)施例中，所述覆蓋層包括一氮化硅層121?？赏ㄟ^等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)在約400℃的溫度下將氮化硅層121形成至約2000埃的厚度。也可以在相對低的溫度(例如，約600℃或更低，優(yōu)選為約550℃)下使用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)來沉積氮化硅層121以防止在柵電極中發(fā)生不想要的反應(yīng)。
在形成氮化硅層121之后，可使用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體處理技術(shù)來完成正在制造的晶體管。例如，可摹制和蝕刻圖1(g)的樣本來形成柵極?？稍跂艠O的側(cè)壁上形成間隔物。然后可執(zhí)行注入和激活步驟以形成源極和漏極。氮化鎢層114在源極和漏極激活期間失去其氮成分。這導(dǎo)致其后的氮化鎢層114中的鎢變成鎢層115’的一部分。
圖2示出了在隔離結(jié)構(gòu)201之間的NMOS晶體管區(qū)域中形成包括柵電極110’的柵極210的一個例子。在圖2的例子中，源極221和漏極222形成在P型襯底101中。在源極221和漏極222之間是柵極210，其包括氮化硅層121、鎢層115’、氮化鈦層117、硅化鈦層116、多晶硅層112’和柵極氧化物層102?？稍谛纬砷g隔物208(例如，氮化硅)之前，在多晶硅層112’的側(cè)壁上執(zhí)行選擇性氧化。如能意識到的，柵電極110’可用在各種類型的MOS晶體管中。在圖2中沒有示出氮化鎢層114，因?yàn)樗谛纬稍礃O221和漏極222期間已經(jīng)失去了其氮成分，其剩余的鎢變成了鎢層115’的一部分。
現(xiàn)在參照圖3，圖中示出了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的形成MOS晶體管的柵電極的方法。自步驟302開始，在柵極氧化物層上形成硅層，所述柵極氧化物層接著被形成在襯底上。在一個實(shí)施例中，所述硅層包括一層非晶硅。如結(jié)合圖6所討論的，所述硅層也可以是包括一層硅-鍺的材料疊層。
在步驟303中，將摻雜劑注入到所述硅層中，所述摻雜劑在本例中包括非晶硅?？筛鶕?jù)正在制造的晶體管是PMOS還是NMOS晶體管而將P型或N型摻雜劑注入到所述非晶硅層中。
在步驟304中，執(zhí)行第一熱處理以激活所述注入的摻雜劑并將非晶硅層轉(zhuǎn)變成多晶硅層。所述第一熱處理有利地對由注入步驟引起的損傷進(jìn)行退火，對非晶硅晶體進(jìn)行再結(jié)晶，并為隨后形成的硅化物層提供平滑的表面。該第一熱處理可包括一快速的熱退火步驟。
在步驟306中，執(zhí)行濕法清洗步驟以除去可能在步驟304中于所述樣本上形成的有機(jī)物和天然氧化物。
在步驟308中，執(zhí)行脫氣步驟以從所述樣本中蒸發(fā)出吸收的水分。
在步驟310中，選擇地執(zhí)行濺射蝕刻步驟以從在步驟304中形成的多晶硅層上除去一相對薄的層(例如，約30埃的等量二氧化硅)。在一個實(shí)施例中，在基本包括氬等離子體的環(huán)境中對多晶硅層進(jìn)行濺射蝕刻。
在步驟312中，在所述多晶硅層上形成第一金屬層。在一個實(shí)施例中，所述第一金屬層包括一鈦層。
在步驟314中，在所述第一金屬層上形成一難熔氮化物層。在一個實(shí)施例中，所述難熔氮化物層包括一氮化鎢層。
在步驟316中，在所述難熔氮化物層上形成一第二金屬層。在一個實(shí)施例中，所述第二金屬層包括一鎢層。
在步驟318中，執(zhí)行第二熱處理以形成一硅化物層和一阻擋層。在一個實(shí)施例中，所述第二熱處理步驟包括在存在氮源的情況下加熱所述樣本的熱氮化步驟。所述熱氮化步驟將所述鈦層轉(zhuǎn)化成一硅化鈦層和一氮化鈦層。所述硅化鈦層是多晶硅層與鈦層反應(yīng)的結(jié)果，而氮化鈦層是鈦層從氮源(例如，氨)接收氮的結(jié)果。
在步驟320中，在所述鎢層上形成一覆蓋層。在一個實(shí)施例中，所述覆蓋層包括氮化硅。
圖4示出了試驗(yàn)中使用的兩種類型的晶體管的柵極長度對延遲的曲線圖。第一種類型的晶體管具有根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例形成的柵電極，并且與圖2中所示的晶體管類似。用作對照樣本的第二種類型的晶體管具有此后參照圖5所述的結(jié)構(gòu)。該實(shí)驗(yàn)中的每個晶體管都被設(shè)定在一多級環(huán)式振蕩器中以測量其傳播延遲。在圖4中，垂直軸表示單位為微米(μm)的柵極長度，而水平軸表示以微微秒/級(ps/stage)為單位的延遲。菱形數(shù)據(jù)點(diǎn)用于第一種類型的晶體管，而三角形數(shù)據(jù)點(diǎn)用于第二種類型的晶體管。例如，數(shù)據(jù)點(diǎn)411表示通過具有為約0.075μm長的柵極的第一種類型的晶體管的延遲為約22.5ps/stage。類似地，數(shù)據(jù)點(diǎn)431表示通過具有為約0.057μm長的柵極的第二種類型的晶體管的延遲為約41.0ps/stage。
圖5示意性地示出了試驗(yàn)中所使用的第二種類型的晶體管。第二種類型的晶體管包括在絕緣結(jié)構(gòu)501之間的NMOS晶體管區(qū)域中形成的柵極510。源極521和漏極522形成在一P型襯底503中。在源極521和漏極522之間是柵極510，其包括氮化硅層551(近似1200埃厚)、鎢層515(近似325埃厚)、氮化鎢層517(近似75埃厚)、多晶硅層512(近似800埃厚)和柵極氧化物層502(近似23埃厚)。在形成間隔物508(例如氮化硅)之前，在多晶硅層512的側(cè)壁上執(zhí)行選擇性氧化。在所述試驗(yàn)中，第二種類型的晶體管用作對照樣本。所述第二種類型的晶體管在進(jìn)行金屬疊層沉積或熱氮化步驟之前不進(jìn)行多晶硅退火步驟。
回到圖4，曲線410是第一種類型的晶體管(即，根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例制造的晶體管)的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)的線性曲線，而曲線430是第二種類型的晶體管(即，用作對照樣本的晶體管)的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)的線性曲線。如圖4所顯見的，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例制造的晶體管對于任何給定的柵極長度都導(dǎo)致較短的傳播延遲。例如，在約0.094μm的目標(biāo)柵極長度下(參見虛線460)，第一種類型的晶體管導(dǎo)致約29.0ps/stage的延遲(參見虛線461)。與對于相同的目標(biāo)柵極長度相對比，第二種類型的晶體管導(dǎo)致約47.5ps/stage的延遲(參見虛線462)。
圖8示出了在前述試驗(yàn)中涉及的晶體管中執(zhí)行的接觸電阻測量的結(jié)果。在圖8中，垂直軸是對數(shù)的并且代表以歐姆-平方厘米(Ωcm2)為單位的柵電極接觸電阻。接觸電阻是從柵電極的底層到頂層垂直進(jìn)行測量的。標(biāo)繪圖801和802分別表示第一種類型和第二種類型的晶體管的接觸電阻的分布。比較標(biāo)繪圖801和802，很顯然第一種類型的晶體管比第二種類型的晶體管產(chǎn)生小得多的接觸電阻。
雖然已經(jīng)給出了本發(fā)明的特定實(shí)施例，但應(yīng)該理解這些實(shí)施例僅僅用于說明性目的，而非限制性的。許多附加實(shí)施例對于閱讀了該公開內(nèi)容的本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種形成晶體管的柵極的方法，所述方法包括對一硅層進(jìn)行退火；在所述硅層上形成一金屬疊層；以及將所述金屬疊層暴露在包括氮的加熱環(huán)境中以將金屬疊層的一部分轉(zhuǎn)化成硅化物層。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述硅層包括非晶硅。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述硅層包括一含有硅-鍺的材料疊層。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述硅化物層包括硅化鈦。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中形成金屬疊層的步驟包括在所述硅層上形成一鈦層；在所述鈦層上形成一氮化鎢層；以及在所述氮化鈦層上形成一鎢層。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中將所述金屬疊層暴露在包括氮的加熱環(huán)境中在所述硅層上形成一硅化鈦層并且在所述硅化鈦層上形成一氮化鈦層。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述加熱的環(huán)境包括氨。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述金屬疊層上形成一覆蓋層。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述覆蓋層包括氮化硅。
10.一種形成晶體管的柵極的方法，所述方法包括對一硅層進(jìn)行退火；在所述硅層上形成一第一金屬層；在所述第一金屬層上形成一難熔氮化物層；在所述硅層上形成一第二金屬層；以及執(zhí)行一熱處理以將所述第一金屬層的至少一部分轉(zhuǎn)化成硅化物層。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述硅層包括非晶硅。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述硅層包括一含有硅-鍺的金屬疊層。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述第一金屬層包括厚度形成至等于或小于約65埃的鈦。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述難熔氮化物層包括氮化鎢。
15.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述第二金屬層包括鎢。
16.如權(quán)利要求10所述的方法，其中將所述第一金屬層的至少一部分轉(zhuǎn)化成硅化物層的步驟還將所述第一金屬層的另一部分轉(zhuǎn)化成一包括氮化鈦的擴(kuò)散阻擋層。
17.如權(quán)利要求10所述的方法，其中執(zhí)行熱處理的步驟包括在包括氨的環(huán)境中加熱所述硅層、第一金屬層、難熔氮化物層和第二金屬層。
18.一種形成晶體管的柵電極的方法，所述方法包括對一非晶硅層進(jìn)行退火以將所述非晶硅層轉(zhuǎn)化成一多晶硅層；在所述多晶硅層上形成一材料疊層；以及在包括氮的環(huán)境中對所述非晶硅層和所述材料疊層進(jìn)行加熱處理以在所述多晶硅層和所述材料疊層之間形成一硅化物層并在所述材料疊層中形成一阻擋層。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述硅化物層包括硅化鈦。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述環(huán)境包括氨。
21.一種晶體管的柵極，所述柵極包括位于一多晶硅層上的硅化物層；位于所述硅化物層上的難熔氮化物層；和位于所述難熔氮化物層上的金屬層。
22.如權(quán)利要求21所述的柵極，其中所述硅化物層包括硅化鈦。
23.如權(quán)利要求21所述的柵極，其中所述難熔氮化物層包括氮化鈦，且所述金屬層包括鎢。
24.如權(quán)利要求21所述的柵極，還包括一位于所述金屬層上的覆蓋層。
25.如權(quán)利要求21所述的柵極，還包括一位于所述金屬層上的由氮化硅構(gòu)成的覆蓋層。
26.如權(quán)利要求21所述的柵極，其中所述金屬層將所述柵極耦接至另一個晶體管的另一個柵極。
27.一種具有柵電極的雙摻雜晶體管，所述柵電極包括位于一柵極氧化物上的多晶硅層；位于所述多晶硅層上的硅化物層；位于所述多晶硅層上的擴(kuò)散阻擋層；和位于所述擴(kuò)散阻擋層上的金屬層，所述金屬層將所述柵電極耦接至另一個晶體管的另一個柵電極。
28.如權(quán)利要求27所述的晶體管，其中所述硅化物層包括硅化鈦。
29.如權(quán)利要求27所述的晶體管，其中所述擴(kuò)散阻擋層包括氮化鈦，且所述金屬層包括鎢。
30.如權(quán)利要求27所述的晶體管，還包括一位于所述金屬層上的覆蓋層。
全文摘要
在一個實(shí)施例中，晶體管的柵極是通過在一硅層(112’)上執(zhí)行第一熱處理、在所述硅層(112’)上形成一金屬疊層(110’)并在所述金屬疊層上執(zhí)行一第二熱處理而形成的。所述第一熱處理可以是一快速熱退火步驟，而第二熱處理可以是一快速熱氮化步驟。最終得到的柵極在所述硅層和金屬疊層之間呈現(xiàn)出相對低的界面接觸電阻，并因此可有利地用在高速器件中。
文檔編號H01L29/49GK1795548SQ200480014750
公開日2006年6月28日 申請日期2004年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月28日
發(fā)明者A·布洛斯, K·拉姆庫馬, P·戈帕蘭 申請人:賽普雷斯半導(dǎo)體公司