专利名称：金属栅极结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金属栅极结构，尤指一种n型金属栅极结构。
背景技术：
随着半导体元件尺寸持续微缩，传统方法中利用降低栅极介电层，例如降低二氧化硅层厚度，以达到最佳化目的的方法，面临到因电子的隧穿效应(tunneling effect)而导致漏电流过大的物理限制。为了有效延展逻辑元件的世代演进，高介电常数(以下简称为high-K)材料因具有可有效降低物理极限厚度，并且在相同的等效氧化厚度(equivalent oxide thickness,以下简称为EOT)下,有效降低漏电流并达成等效电容以控制沟道开关等优点，而被用以取代传统二氧化硅层或氮氧化硅层作为栅极介电层。传统的栅极材料多晶娃则面临硼穿透(boron penetration)效应,导致元件效能 降低等问题；且多晶硅栅极更遭遇难以避免的耗层效应(cbpletioneffect)，使得等效的栅极介电层厚度增加、栅极电容值下降，进而导致元件驱动能力的衰退等困境。针对此问题，半导体业界更提出以新的栅极材料，例如利用具有功函数(work function)金属层的金属栅极来取代传统的多晶硅栅极，用以作为匹配高介电常数(High-K)栅极介电层的控制电极。然而，即使利用高介电常数(high-K)栅极介电层取代传统二氧化硅或氮氧化硅栅极介电层，并以具有匹配功函数的金属栅极取代传统多晶硅栅极，如何持续地增加半导体元件效能及确保其可靠度仍为半导体业者所欲解决的问题。
发明内容
因此，本发明之一目的在于提供一种具有优选元件表现与可靠度的金属栅极结构。根据本发明所提供的权利要求，提供一种金属栅极结构，该金属栅极结构包括有高介电常数(high-K)栅极介电层、含氮(N-containing)层、功函数金属层、以及氮捕陷(N-trapping)层。该含氮层设置于该功函数金属层与该高介电常数栅极介电层之间；而该氮捕陷层设置于该功函数金属层与该高介电常数(high-K)栅极介电层之间，且该氮捕陷层不包括任何氮离子。根据本发明所提供的权利要求，另提供一种金属栅极结构，该金属栅极结构包括有高介电常数(high-K)栅极介电层、含氮层、功函数金属层、以及氮捕陷层。该含氮层设置于该功函数金属层与该高介电常数栅极介电层之间；而该氮捕陷层设置于该功函数金属层与该高介电常数栅极介电层之间，且该氮捕陷层包括低浓度氮离子。根据本发明所提供的金属栅极结构，利用完全不含氮离子的氮捕陷层捕捉含氮层中的氮离子，以增加功函数金属层的金属离子扩散速率并改善其扩散结果。因此，在完成功函数金属的调整之后，氮捕陷层会捕捉到含氮层中的氮离子而包括低浓度氮离子，且功函数金属层中金属的扩散率被提升而达到调整(tuning)金属栅极的功函数至预期的3. 9 4. 3电子伏特(eV)的目的。据此，本发明提供具有较高可靠度的金属栅极结构。
图I至图2为本发明所提供的金属栅极结构的第一优选实施例的示意图。图3为第一优选实施例的变化型的示意图。图4为本发明所提供的金属栅极结构的第二优选实施例的示意图。图5与图6分别为为第二优选实施例的变化型的示意图。
图7至图8分别为本发明所提供的金属栅极结构的第三优选实施例及其变化型的示意图。 附图标记说明100、200、300 基底102、202、302 浅沟绝缘110、210、310 半导体元件112、212、312 轻掺杂漏极114、214、314 间隙壁116、216、316 源极 / 漏极118,218,318 金属硅化物120栅极沟槽120a、120b、220a、220b、320a、320b 金属栅极122、222、322高介电常数栅极介电层124、224、324含氮层124a、224a、324a氮化钛层124b、224b、324b氮化钽层126、226、326氮捕陷层128、228、328功函数金属层130、230、330顶部阻障层132、232、332低阻抗金属层140、240、340接触洞蚀刻停止层142、242、342内层介电层
具体实施例方式请参阅图I至图2，图I至图2为本发明所提供的金属栅极结构的第一优选实施例的示意图，且本优选实施例是采用后栅极(gate-last)工艺。如图I所示，首先提供基底100，如硅基底、含硅基底或硅覆绝缘(silicon-on-insulator，SOI)基底等，且基底100内形成有多个用以提供电性隔离的浅沟绝缘(shallowtrench isolation, STI) 102。接下来于基底100上形成至少一半导体元件110。半导体元件110包括设置于栅极沟槽120内的金属栅极120a、轻掺杂漏极(light doped drain,LDD) 112。由于本优选实施例所提供的半导体元件110为n型半导体元件，因此轻掺杂漏极(LDD) 112为n型轻掺杂漏极(LDD)。且半导体元件110的金属栅极120a周围的侧壁尚包括间隙壁114 ;间隙壁114优选为复合膜层的结构。半导体元件110还包括n型源极/漏极116，与用以降低接触界面的电阻的金属硅化物118。在本优选实施例中，亦可利用选择性外延生长(selective epitaxial growth,SEG)方法来制作源极/漏极116。如前所述，由于本优选实施例中的半导体元件110为n型半导体元件，因此可利用包括有碳化硅(SiC)的外延层制作n型源极/漏极116。而在半导体元件110与基底100上,依序形成有接触洞蚀刻停止层(contact etch stop layer, CESL) 140与内层介电(inter-layer dielectric, ILD)层142。上述形成金属栅极120a、轻掺杂漏极(LDD) 112、间隙壁114、源极/漏极116、金属硅化物118、接触洞蚀刻停止层(CESL) 140与内层介电(ILD)层142等元件的步骤为该领域中普通技术人员所熟知，故于此不再赘述。请继续参阅图I。根据本第一优选实施例，金属栅极120a内依序包括栅极介电层122、含氮层124、氮捕陷层126、功函数金属层128、顶部阻障(topbarrier)层130与低阻抗金属(low-resistance metal)层132,这些膜层是由下而上依序堆叠于栅极沟槽120内，且低阻抗金属层132填满栅极沟槽120。低阻抗金属层132可为包括招(aluminum, Al),但不限于此。顶部阻障层130可包括氮化钛(titanium nitride, TiN),但亦不限于此,任何可成功阻障低阻抗金属层132与下层金属反应的材料皆适用于作为顶部阻障层130。功函 数金属层128则可包括招化钛单层结构、三招化钛(titanium tri-aluminide, TiA13)单层结构、或招/钛双层结构。含氮层124可包括TiN、氮化钽(tantalum nitride, TaN)或其组合，但优选为包括例如TiN层124a与TaN层124b的双层结构，但不限于此。且含氮层124中的TiN层124a作为底部阻障(bottom barrier)层，而TaN层124b则作为蚀刻停止(etch stop)层。另外,金属栅极120a的底部还可包括介质层(interfacial layer)(图未示)，形成于栅极介电层122之前。另外，由于本优选实施例与先栅极介电层(high-K first)工艺整合，因此栅极介电层122包括高介电常数(high-K)栅极介电层122,其可选自包括氧化铪(hafnium oxide,HfO2)、娃酸铪氧化合物(hafnium silicon oxide, HfSiO4)、娃酸铪氮氧化合物(hafniumsilicon oxynitride,HfSiON)、氧化招(aluminumoxide,Al2O3)、氧化镧(lanthanum oxide,La2O3)、氧化组(tantalum oxide，Ta2O5)、氧化 乙(yttrium oxide，Y2O3)、氧化错(zirconiumoxide, ZrO2)、钦酸银(strontiumtitanate oxide, SrTiO3)、娃酸错氧化合物(zirconiumsilicon oxide, ZrSiO4)、与错酸給(hafnium zirconium oxide, HfZrO4)所组成的群组。值得注意的是，本优选实施例于含氮层124与功函数金属层128之间提供氮捕陷层126,其厚度介于10埃(angstrom)至70埃。氮捕陷层126不包括任何氮离子，且氮捕陷层 126 选自钦(titanium, Ti)、组(tantalum, Ta)、镧(lanthanum, La)、 乙(yttrium, Y)、給(hafnium, Hf)、银(niobium, Nb)、错(zirconium, Zr)和 凡(vanadium, V)所组成的群组。该领域中普通技术人员应知，在调整金属栅极的功函数时，功函数金属层128内的铝离子会经由扩散进入高介电常数(high-K)栅极介电层122与含氮层124的界面来调整n型金属栅极120a的功函数。此时，本优选实施例所提供的氮捕陷层126是用以捕捉下方含氮层124中的氮离子，以降低含氮层124的阻障作用、增加铝离子的扩散速率、并改善铝离子的扩散结果。请参阅图2。因此，在调整金属栅极120a的功函数后，原本完全不含氮离子的氮捕陷层126内会包括由含氮层124所捕捉来的低浓度氮离子。而在经过平坦化工艺如化学机械抛光(chemical mechanical polishing, CMP)工艺移除多余的低阻抗金属层132、顶部阻障层130、功函数金属层128、氮捕陷层126与TaN层124b之后，获得具有理想功函数的金属栅极120a,且金属栅极120a中的TaN层124b、氮捕陷层126、功函数金属层128、与顶部阻障层130的剖面结构具有如图2所示的U型形状。另外，请参阅图3，图3为第一优选实施例的变化型的示意图。本变化型所提供的金属栅极120b与后栅极介电层(high-K last)工艺整合，而氮捕陷层128仍设置于功函数金属层128与该含氮层124之间。也就是说，在形成栅极沟槽120之后，基底100或介质层(图未示)暴露于栅极沟槽120底部，随后才于栅极沟槽120内依序形成高介电常数(high-K)栅极介电层122、含氮层124、氮捕陷层126、功函数金属层128、顶部阻障层130、与低阻抗金属层132。因此，在化学机械抛光(CMP)工艺移除多余的膜层之后，本变化型所提供的金属栅极120b中的高介电常数(high-K)栅极介电层122、含氮层124、氮捕陷层126、功函数金属层128、顶部阻障层130的剖面结构如图3所示皆具有U型形状。
根据本发明所提供的第一优选实施例，于金属栅极结构120a/120b内的功函数金属层128与含氮层124之间设置完全不含氮离子的氮捕陷层126，并利用不含氮离子的氮捕陷层126捕捉含氮层中124的氮离子，以降低含氮层124的阻障作用、增加功函数金属层128的金属离子扩散速率并改善其扩散结果。因此完成金属栅极120a/120b的调整之后，金属栅极120a/20b内的氮捕陷层126会捕捉到含氮层124中的氮离子而包括低浓度氮离子，且功函数金属层128中金属的扩散率被提升，使金属栅极120a/120b的功函数调整至预期的 3. 9 4. 3eV0请参阅图4至图5，图4至图5分别为本发明所提供的金属栅极结构的第二优选实施例及其变化型的示意图，且第二优选实施例亦采用后栅极工艺，此外第二优选实施例中与第一优选实施例相同的元件其材料与配置可径行参考第一优选实施例所揭示，故于此不再赘述。如图4所示，首先提供基底200，且基底200内形成有多个用以提供电性隔离的浅沟绝缘(STI) 202。基底200上形成至少一半导体元件210。半导体元件210包括金属栅极220a、轻掺杂漏极(LDD) 212。由于本优选实施例所提供的半导体元件210亦为n型半导体元件，因此轻掺杂漏极(LDD) 212为n型轻掺杂漏极(LDD)。且半导体元件210的金属栅极220a周围的侧壁尚包括间隙壁214;间隙壁214优选为复合膜层的结构。半导体元件210还包括n型源极/漏极216，与用以降低接触界面的电阻的金属硅化物218。在本优选实施例中，亦可整合选择性外延生长(SEG)方法利用包括有SiC的外延层制作n型源极/漏极216。而在半导体元件210与基底200上依序形成有接触洞蚀刻停止层(CESL)240与内层介电(ILD)层242。请继续参阅图4。根据本优选实施例可与先栅极介电层(high-K first)工艺整合，金属栅极220a内依序包括栅极介电层222、含氮层224、氮捕陷层226、功函数金属层228、顶部阻障层230、与低阻抗金属层232，这些膜层是由下而上依序堆叠于金属栅极220a的栅极沟槽(图未示)内，且低阻抗金属层232填满金属栅极220a的栅极沟槽。值得注意的是，本优选实施例中含氮层224为包括TiN层224a与TaN层224b的双层结构，其中TiN层224a作为底部阻障层，而TaN层224b则作为蚀刻停止层，且氮捕陷层226夹设于此双层结构内，也就是TiN层224a与TaN层224b之间。另外，金属栅极220a的底部还可包括介质层(图未示)，形成于栅极介电层222之前。值得注意的是，本优选实施例于含氮层224的双层结构中提供氮捕陷层226，其厚度介于10埃至70埃。氮捕陷层226不包括任何氮离子，且氮捕陷层226选自Ti、Ta、La、Y、Hf、Nb、Zr和V所组成的群组。因此在调整金属栅极220a的功函数时，功函数金属层228内的铝离子会经由扩散进入高介电常数(high-K)栅极介电层222与含氮层224的界面来调整n型金属栅极220a的功函数。此时，本优选实施例所提供的氮捕陷层226是用以捕捉上、下方含氮层224中的氮离子、甚或氧离子或碳离子，不但降低上、下方含氮层224的阻障作用，而增加铝离子的扩散速率并改善铝离子的扩散结果；还可造成传导带边缘迁移(conduction band edge shift)，导致费米能阶(Fermi level)下降，而有利于n型金属氧化物半导体(nMOS)晶体管的电性表现。请继续参阅图4。因此，在调整金属栅极220a的功函数后，原本完全不含氮离子的氮捕陷层226内会包括由含氮层224所捕捉来的低浓度氮离子。而在经过平坦化工艺如化学机械抛光(CMP)工艺移除多余的低阻抗金属层232、顶部阻障层230、功函数金属层228与TaN层224b之后，获得如图4所示的具有理想功函数的金属栅极220a，且金属栅极220a中的TaN层224b、功函数金属层228与顶部阻障层230的剖面结构具有如图4所示的U型形状。此外请参阅图5，图5为第二优选实施例的变化型的示意图。在本变化型中，金属栅极220a中的氮捕陷层226、TaN层224b、功函数金属层228与顶部阻障层230的剖面结构 具有如图5所示的U型形状。另外，请参阅图6，图6为第二优选实施例的另一变化型的示意图。本变化型所提供的金属栅极220b与后栅极介电层工艺整合，而氮捕陷层226仍设置于含氮层224的双层结构之间。也就是说，在形成栅极沟槽之后，基底200或介质层暴露于栅极沟槽底部，随后才于栅极沟槽内依序形成高介电常数(high-K)栅极介电层222、含氮层224的TiN层224a、氮捕陷层226、含氮层224的TaN层224b、功函数金属层228、顶部阻障层230、与低阻抗金属层232。因此，本变化型所提供的金属栅极220b中的高介电常数(high-K)栅极介电层222、含氮层224 (包括TiN层224a与TaN层224b)、氮捕陷层226、功函数金属层228、顶部阻障层230的剖面结构皆具有U型形状。根据本发明所提供的第二优选实施例，于含氮层224的双层结构，即TiN层224a与TaN层224b中间设置完全不含氮离子的氮捕陷层226，并利用不含氮离子的氮捕陷层226捕捉其上、下方的含氮层中224的氮离子、氧离子或碳离子，以增加功函数金属层228的金属离子扩散速率并改善其扩散结果。因此完成金属栅极220a/220b的调整之后，氮捕陷层226会捕捉到含氮层224中的氮离子而包括低浓度氮离子，且功函数金属层228中金属的扩散率被提升，而达到调整金属栅极220a/220b的功函数至预期的3. 9 4. 3eV的目的。请参阅图7至图8，图7至图8分别为本发明所提供的金属栅极结构的第三优选实施例及其变化型的示意图，且第三优选实施例亦采用后栅极工艺，此外第三优选实施例中与第一优选实施例相同的元件其材料与配置可径行参考第一优选实施例所揭示，故于此不再赘述。如图7所示，本优选实施例首先提供基底300，且基底300内形成有多个用以提供电性隔离的浅沟绝缘(STI)302。基底300上形成至少一半导体元件310。半导体元件310包括金属栅极320a、轻掺杂漏极(LDD)312。由于本优选实施例所提供的半导体兀件310亦为n型半导体元件，因此轻掺杂漏极(LDD) 312为n型轻掺杂漏极(LDD)。且半导体元件310的金属栅极320a周围的侧壁尚包括间隙壁314 ;间隙壁314优选为复合膜层的结构。半导体元件310还包括n型源极/漏极316，与用以降低接触界面的电阻的金属硅化物318。在本优选实施例中，亦可整合选择性外延生长(SEG)方法利用包括有SiC的外延层制作n型源极/漏极316。而在半导体元件310与基底300上依序形成有接触洞蚀刻停止层(CESL) 340与内层介电(ILD)层342。请继续参阅图7。本第三优选实施例可与先栅极介电层工艺整合，金属栅极320a内依序包括栅极介电层322、氮捕陷层326、含氮层324、功函数金属层328、顶部阻障层330、与低阻抗金属层332，这些膜层由下而上依序堆叠于金属栅极320a的栅极沟槽(图未示)内，且低阻抗金属层332填满金属栅极320a的栅极沟槽。含氮层324可包括TiN、TaN或其组合，但优选为包括例如TiN层324a与TaN层324b的双层结构，但不限于此。如前所述含氮层324中的TiN层324a作为底部阻障层，而TaN层324b则作为蚀刻停止层。另外，金属栅极320a的底部还可包括介质层(图未示)，形成于栅极介电层322之前。值得注意的是，本优选实施例于高介电常数(high-K)栅极介电层322与含氮层324之间设置氮捕陷层326，其厚度介于10埃至70埃。氮捕陷层326不包括任何氮离子，且氮捕陷层326选自Ti、Ta、La、Y、Hf、Nb、Zr和V所组成的群组。该领域中普通技术人员 应知，在调整金属栅极320a的功函数时，功函数金属层328内的铝离子会经由扩散进入高介电常数(high-K)栅极介电层322与含氮层324的界面来调整n型金属栅极320a的功函数。此时，本优选实施例所提供的氮捕陷层326是用以捕捉上方含氮层324中的氮离子，降低含氮层324的阻障效果，以增加铝离子的扩散速率并改善铝离子的扩散结果。请继续参阅图7。因此，在调整金属栅极320a的功函数后，原本完全不含氮离子的氮捕陷层326内会包括由含氮层324所捕捉来的低浓度氮离子。而在经过平坦化工艺如化学机械抛光(CMP)工艺移除多余的低阻抗金属层332、顶部阻障层330、功函数金属层328与TaN层324b之后，获得金属栅极320a，且金属栅极320a中的TaN层324b、功函数金属层328与顶部阻障层330的剖面结构具有如图6所示的U型形状。另外，请参阅图8，图8为第一优选实施例的变化型的示意图。本变化型所提供的金属栅极320b与后栅极介电层工艺整合，而氮捕陷层326仍设置于高介电常数(high-K)栅极介电层322与含氮层324之间。也就是说，在形成栅极沟槽之后，基底300或介质层暴露于栅极沟槽底部，随后才于栅极沟槽内依序形成高介电常数(high-K)栅极介电层322、氮捕陷层326、含氮层324、功函数金属层328、顶部阻障层330、与低阻抗金属层332。因此本变化型所提供的金属栅极320b中的高介电常数(high-K)栅极介电层322、氮捕陷层326、含氮层324 (包括TiN层324a与TaN层324b)、功函数金属层328、顶部阻障层330的剖面结构皆具有U型形状。根据本发明所提供的第三优选实施例，于含氮层324与高介电常数(high-K)栅极介电层322之间设置完全不含氮离子的氮捕陷层326，并利用不含氮离子的氮捕陷层326捕捉上方含氮层中324的氮离子，以降低含氮层324的阻障作用、增加功函数金属层328的金属离子扩散速率并改善其扩散结果。因此完成金属栅极320a/320b的调整之后，氮捕陷层326会捕捉到含氮层324中的氮离子而包括低浓度氮离子，且功函数金属层328中特定金属的扩散率被提升，而调整金属栅极320a/320b的功函数至预期的3. 9 4. 3eV。综上所述，根据本发明所提供的金属栅极结构，是利用设置于功函数金属层与高介电常数栅极介电层之间，完全不含氮离子的氮捕陷层捕捉含氮层中的氮离子，以降低含氮层的阻障效果、增加功函数金属层的金属离子扩散速率并改善其扩散结果。因此完成功函数金属的调整之后，氮捕陷层会捕捉到含氮层中的氮离子而包括低浓度氮离子，且功函数金属层中特定金属的扩散率被提升而达到调整金属栅极的功函数至预期的3. 9 4. 3eV的目的。据此，本发明具有较高可靠度的金属栅极结构。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的等同变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种金属栅极结构，包括有 高介电常数栅极介电层； 功函数金属层； 含氮层，设置于该功函数金属层与该高介电常数栅极介电层之间；以及 氮捕陷层，设置于该功函数金属层与该高介电常数栅极介电层之间，且该氮捕陷层不包括任何氮离子。
2.如权利要求I所述的金属栅极结构，其中该氮捕陷层选自钛、钽、镧、钇、铪、铌、锆和钒所组成的群组。
3.如权利要求I所述的金属栅极结构，其中该氮捕陷层设置于该功函数金属层与该含氮层之间，且该氮捕陷层与该功函数金属层的剖面结构具有U型形状。
4.如权利要求I所述的金属栅极结构，其中该氮捕陷层设置于该功函数金属层与该含氮层之间，且该高介电常数栅极介电层、该含氮层、该氮捕陷层、该功函数金属层的剖面结构具有U型形状。
5.如权利要求I所述的金属栅极结构，其中该含氮层还包括氮化钛、氮化钽或其组合。
6.如权利要求5所述的金属栅极结构，其中该含氮层为双层结构。
7.如权利要求6所述的金属栅极结构，其中该氮捕陷层夹设于该双层结构之中，且该功函数金属层的剖面结构具有U型形状。
8.如权利要求6所述的金属栅极结构，其中该氮捕陷层夹设于该双层结构之中，且该高介电常数栅极介电层、该含氮层、该氮捕陷层、该功函数金属层的剖面结构具有U型形状。
9.如权利要求I所述的金属栅极结构，其中该氮捕陷层设置于该含氮层与该高介电常数栅极介电层之间，且该功函数金属层的剖面结构具有U型形状。
10.如权利要求I所述的金属栅极结构，其中该氮捕陷层设置于该含氮层与该高介电常数栅极介电层之间，且该高介电常数栅极介电层、该氮捕陷层、该含氮层、该功函数金属层的剖面结构具有U型形状。
11.如权利要求I所述的金属栅极结构，其中该功函数金属层包括铝化钛单层结构、三铝化钛单层结构、或铝/钛双层结构。
12.如权利要求I所述的金属栅极结构，还包括顶部阻障层与低阻抗金属层，该顶部阻障层与低阻抗金属层依序设置于该功函数金属层上。
13.—种金属栅极结构,包括有 高介电常数栅极介电层； 功函数金属层 含氮层，设置于该功函数金属层与该高介电常数栅极介电层之间；以及 氮捕陷层，设置于该功函数金属层与该高介电常数栅极介电层之间，且该氮捕陷层包括低浓度氮离子。
14.如权利要求13所述的金属栅极结构，其中该氮捕陷层选自钛、钽、镧、钇、铪、铌、锆、和钒所组成的群组。
15.如权利要求13所述的金属栅极结构，其中该氮捕陷层设置于该功函数金属层与该含氮层之间，且该氮捕陷层与该功函数金属层的剖面结构具有U型形状。
16.如权利要求13所述的金属栅极结构，其中该氮捕陷层设置于该功函数金属层与该含氮层之间，且该高介电常数栅极介电层、该含氮层、该氮捕陷层、该功函数金属层的剖面结构具有U型形状。
17.如权利要求13所述的金属栅极结构，其中该含氮层还包括氮化钛、氮化钽或其组口 o
18.如权利要求17所述的金属栅极结构，其中该含氮层为双层结构。
19.如权利要求18所述的金属栅极结构，其中该氮捕陷层夹设于该双层结构之中，且该功函数金属层的剖面结构具有U型形状。
20.如权利要求18所述的金属栅极结构，其中该氮捕陷层夹设于该双层结构之中，且该高介电常数栅极介电层、该含氮层、该氮捕陷层、该功函数金属层的剖面结构具有U型形状。
21.如权利要求13所述的金属栅极结构，其中该氮捕陷层设置于该含氮层与该高介电常数栅极介电层之间，且该功函数金属层的剖面结构具有U型形状。
22.如权利要求13所述的金属栅极结构，其中该氮捕陷层设置于该含氮层与该高介电常数栅极介电层之间，且该高介电常数栅极介电层、该氮捕陷层、该含氮层、该功函数金属层的剖面结构具有U型形状。
23.如权利要求13所述的金属栅极结构，其中该功函数金属层包括铝化钛单层结构、三铝化钛单层结构、或铝/钛双层结构。
24.如权利要求13所述的金属栅极结构，还包括顶部阻障层与低阻抗金属层，该顶部阻障层与低阻抗金属层依序设置于该功函数金属层上。
全文摘要
本发明公开一种金属栅极结构，该金属栅极结构包括有高介电常数栅极介电层、含氮层、功函数金属层、以及氮捕陷层。该含氮层设置于该功函数金属层与该高介电常数栅极介电层之间；而该氮捕陷层设置于该功函数金属层与该高介电常数栅极介电层之间，且该氮捕陷层不包括任何氮离子或包括低浓度氮离子。
文档编号H01L29/51GK102760758SQ20111010478
公开日2012年10月31日 申请日期2011年4月26日 优先权日2011年4月26日
发明者李宗颖, 林坤贤, 林进富, 蔡旻錞, 许启茂, 黄信富 申请人:联华电子股份有限公司