公开(公告)号：US07445976B2

公开(公告)日：2008-11-04

申请号：US11420525

申请日：2006-05-26

申请人： James K. Schaeffer ,  Rama I. Hegde ,  Srikanth B. Samavedam

发明人： James K. Schaeffer ,  Rama I. Hegde ,  Srikanth B. Samavedam

IPC分类号： H01L21/00

CPC分类号： H01L21/823857 ,  H01L21/82345 ,  H01L21/823462 ,  H01L21/823842 ,  H01L29/4966 ,  H01L29/517

摘要： A stack located over a substrate. The stack includes a layer between a dielectric layer and a metal layer. The layer includes a halogen and a metal. In one embodiment, the halogen is fluorine. In one embodiment, the stack is a control electrode stack for a transistor. In one example the control electrode stack is a gate stack for a MOSFET. In one example, the layer includes aluminum fluoride.

摘要翻译： 位于衬底上方的堆叠。 堆叠包括介电层和金属层之间的层。 该层包括卤素和金属。 在一个实施方案中，卤素是氟。 在一个实施例中，堆叠是用于晶体管的控制电极堆叠。 在一个示例中，控制电极堆叠是用于MOSFET的栅极堆叠。 在一个实例中，该层包括氟化铝。

公开(公告)号：US20080206939A1

公开(公告)日：2008-08-28

申请号：US11680199

申请日：2007-02-28

申请人： Byoung W. Min ,  James K. Schaeffer ,  David C. Sing

发明人： Byoung W. Min ,  James K. Schaeffer ,  David C. Sing

IPC分类号： H01L21/8234

CPC分类号： H01L27/0629 ,  H01L28/20

摘要： A resistive device (44) and a transistor (42) are formed. Each uses a portion of a metal layer (18) that is formed at the same time and thus additional process steps are avoided to remove the metal from the resistive device. The metal used in the resistive device is selectively treated to increase the resistance in the resistive device. A polycrystalline semiconductor material layer (34) overlies the metal layer in the resistive device. The combination of these layers provides the resistive device. In one form the metal is treated after formation of the polycrystalline semiconductor material layer. In one form the metal treatment involves an implant of a species, such as oxygen, to increase the resistivity of the metal. Various transistor structures are formed using the untreated portion of the metal layer as a control electrode.

摘要翻译： 形成电阻器件（44）和晶体管（42）。 每个都使用同时形成的金属层（18）的一部分，因此避免了额外的工艺步骤以从电阻器件去除金属。 选择性地处理在电阻器件中使用的金属以增加电阻器件中的电阻。 多晶半导体材料层（34）覆盖电阻器件中的金属层。 这些层的组合提供了电阻装置。 在一种形式中，在形成多晶半导体材料层之后处理金属。 在一种形式中，金属处理包括物质（例如氧）的植入物以增加金属的电阻率。 使用金属层的未处理部分作为控制电极形成各种晶体管结构。

公开(公告)号：US07303983B2

公开(公告)日：2007-12-04

申请号：US11331763

申请日：2006-01-13

申请人： Dina H. Triyoso ,  Olubunmi O. Adetutu ,  James K. Schaeffer

发明人： Dina H. Triyoso ,  Olubunmi O. Adetutu ,  James K. Schaeffer

IPC分类号： H01L21/3205

CPC分类号： H01L21/28088 ,  H01L29/4966 ,  H01L29/517 ,  H01L29/665 ,  H01L29/6656 ,  H01L29/6659

摘要： A semiconductor process and apparatus fabricate a metal gate electrode by forming a first conductive layer (22) over a gate dielectric layer (11), forming a transition layer (32) over the first conductive layer using an atomic layer deposition process in which an amorphizing material is increasingly added as the transition layer is formed, forming a capping conductive layer (44) over the transition layer, and then selectively etching the capping conductive layer, transition layer, and first conductive layer, resulting in the formation of an etched gate stack (52). By forming the transition layer (32) with an atomic layer deposition process in which the amorphizing material (such as silicon, carbon, or nitrogen) is increasingly added, the transition layer (32) is constructed having a lower region (e.g., 31, 33) with a polycrystalline structure and an upper region (e.g., 37, 39) with an amorphous structure that blocks silicon diffusion.

摘要翻译： 一种半导体工艺和装置，通过在栅介质层（11）上形成第一导电层（22）制造金属栅电极，在第一导电层上形成过渡层（32），使用原子层沉积工艺，其中非晶化 随着形成过渡层，材料越来越多地加入，在过渡层上形成覆盖导电层（44），然后选择性地蚀刻覆盖导电层，过渡层和第一导电层，从而形成蚀刻栅叠层 （52）。 通过用原子层沉积工艺形成过渡层（32），其中非晶化材料（例如硅，碳或氮）越来越多地被加入，过渡层（32）被构造成具有较低的区域（例如，31， 33）和具有阻挡硅扩散的非晶结构的上部区域（例如，37,39）。

公开(公告)号：US06987063B2

公开(公告)日：2006-01-17

申请号：US10865452

申请日：2004-06-10

申请人： Olubunmi O. Adetutu ,  James K. Schaeffer ,  Dina H. Triyoso

发明人： Olubunmi O. Adetutu ,  James K. Schaeffer ,  Dina H. Triyoso

IPC分类号： H01L21/44

CPC分类号： C23C14/0005 ,  C23C16/4401 ,  C23C16/56 ,  H01L21/3141 ,  H01L21/31604 ,  H01L21/31645

摘要： A metal-containing semiconductor layer having a high dielectric constant is formed with a method that avoids inclusion of contaminant elements that reduce dielectric constant of metals. The metal-containing semiconductor layer is formed overlying a substrate in a chamber. A precursor is introduced to deposit at least a portion of the metal-containing semiconductor layer. The precursor contains one or more elements that, if allowed to deposit in the metal-containing layer, would become impurity elements. A reactant gas is used to purify the metal-containing layer by removing impurity elements from the metal-containing layer which were introduced into the chamber by the precursor.

摘要翻译： 通过避免包含降低金属介电常数的污染元素的方法，形成具有高介电常数的含金属的半导体层。 含金属的半导体层形成在室内的基板上。 引入前体以沉积至少一部分含金属的半导体层。 前体含有一种或多种元素，如果允许沉积在含金属的层中，则会成为杂质元素。 反应气体用于通过从由前体引入室中的含金属层去除杂质元素来净化含金属层。

公开(公告)号：US06576967B1

公开(公告)日：2003-06-10

申请号：US09663919

申请日：2000-09-18

申请人： James K. Schaeffer, III ,  Mark V. Raymond ,  Bich-Yen Nguyen

发明人： James K. Schaeffer, III ,  Mark V. Raymond ,  Bich-Yen Nguyen

IPC分类号： H01L21283

CPC分类号： H01L21/28202 ,  H01L21/28194 ,  H01L21/3143 ,  H01L29/518

摘要： The invention relates to a semiconductor device and the process of forming a metal oxy-nitride gate dielectric layer or a metal-silicon oxy-nitride gate dielectric layer. The metal oxy-nitride or metal-silicon oxy-nitride dielectric layer comprises at least one of a metal, silicon, oxygen, and nitrogen atoms where the nitrogen to oxygen atomic ratio is at least 1:2. The metal oxy-nitride or metal-silicon oxy-nitride material has a higher dielectric constant in comparison with a silicon dioxide, providing similar or improved electrical characteristics with a thicker thickness. Other benefits include reduced leakage properties, improved thermal stability, and reduced capacitance versus voltage (CV) hysteresis offset.

摘要翻译： 本发明涉及一种半导体器件和形成金属氮氧化物栅介电层或金属硅氧氮化物栅介电层的工艺。 金属氮氧化物或金属硅氧氮化物电介质层包括金属，硅，氧和氮原子中的至少一种，其中氮与氧原子比至少为1:2。 与二氧化硅相比，金属氧化氮化物或金属硅氧氮化物材料具有更高的介电常数，提供具有较厚厚度的相似或改进的电气特性。 其他优点包括降低泄漏特性，改善热稳定性，降低电容对电压（CV）滞后补偿。

公开(公告)号：US20110223756A1

公开(公告)日：2011-09-15

申请号：US12721738

申请日：2010-03-11

申请人： James K. Schaeffer ,  Eric D. Luckowski ,  Todd C. Bailey ,  Amy L. Child ,  Daniel Jaeger ,  Renee Mo ,  Ying H. Tsang

发明人： James K. Schaeffer ,  Eric D. Luckowski ,  Todd C. Bailey ,  Amy L. Child ,  Daniel Jaeger ,  Renee Mo ,  Ying H. Tsang

IPC分类号： H01L21/28 ,  H01L21/8238

CPC分类号： H01L21/823857 ,  H01L21/28185 ,  H01L21/3105 ,  H01L21/31138 ,  H01L21/31144 ,  H01L21/823842 ,  H01L29/1054 ,  H01L29/513 ,  H01L29/517 ,  H01L29/66651

摘要： A method and apparatus are described for fabricating metal gate electrodes (85, 86) over a high-k gate dielectric layer (32) having a rare earth oxide capping layer (44) in at least the NMOS device area by treating the surface of a rare earth oxide capping layer (44) with an oxygen-free plasma process (42) to improve photoresist adhesion, forming a patterned photoresist layer (52) directly on the rare earth oxide capping layer (44), and then applying a wet etch process (62) to remove the exposed portion of the rare earth oxide capping layer (44) from the PMOS device area.

摘要翻译： 描述了一种用于在至少NMOS器件区域中具有稀土氧化物覆盖层（44）的高k栅介质层（32）之上制造金属栅电极（85,86）的方法和装置， 具有无氧等离子体工艺（42）的稀土氧化物覆盖层（44）以改善光致抗蚀剂的粘合性，在稀土氧化物覆盖层（44）上直接形成图案化的光致抗蚀剂层（52），然后施加湿蚀刻工艺 （62）从PMOS器件区域去除所述稀土氧化物覆盖层（44）的暴露部分。

公开(公告)号：US20110073964A1

公开(公告)日：2011-03-31

申请号：US12568412

申请日：2009-09-28

申请人： Murshed M. Chowdhury ,  James K. Schaeffer

发明人： Murshed M. Chowdhury ,  James K. Schaeffer

IPC分类号： H01L29/78 ,  H01L21/336 ,  H01L21/28

CPC分类号： H01L21/823807 ,  H01L21/823462 ,  H01L21/823857 ,  H01L27/0922 ,  H01L29/4966 ,  H01L29/513 ,  H01L29/518 ,  H01L29/78

摘要： Methods and apparatus are provided for fabricating a transistor. The transistor comprises a gate stack overlying a semiconductor material. The gate stack comprises a deposited oxide layer overlying the semiconductor material, an oxygen-diffusion barrier layer overlying the deposited oxide layer, a high-k dielectric layer overlying the oxygen-diffusion barrier layer, and an oxygen-gettering conductive layer overlying the high-k dielectric layer. The oxygen-diffusion barrier layer prevents diffusion of oxygen from the deposited oxide layer to the oxygen-gettering conductive layer.

摘要翻译： 提供了用于制造晶体管的方法和装置。 晶体管包括覆盖半导体材料的栅极堆叠。 栅极堆叠包括覆盖半导体材料的沉积氧化物层，覆盖沉积的氧化物层的氧扩散阻挡层，覆盖氧扩散阻挡层的高k电介质层，以及覆盖高分散电阻层的氧吸引导电层， k电介质层。 氧扩散阻挡层防止氧从沉积的氧化物层扩散到吸氧导电层。

公开(公告)号：US20080001202A1

公开(公告)日：2008-01-03

申请号：US11427980

申请日：2006-06-30

申请人： James K. Schaeffer ,  David C. Gilmer ,  Mark V. Raymond ,  Philip J. Tobin ,  Srikanth B. Samavedam

发明人： James K. Schaeffer ,  David C. Gilmer ,  Mark V. Raymond ,  Philip J. Tobin ,  Srikanth B. Samavedam

IPC分类号： H01L29/94

CPC分类号： H01L27/1203 ,  H01L21/28105 ,  H01L21/823842 ,  H01L21/84 ,  H01L29/4966 ,  H01L29/517

摘要： A semiconductor device has a gate with three conductive layers over a high K gate dielectric. The first layer is substantially oxygen free. The work function is modulated to the desired work function by a second conductive layer in response to subsequent thermal processing. The second layer is a conductive oxygen-bearing metal. With sufficient thickness of the first layer, there is minimal penetration of oxygen from the second layer through the first layer to adversely impact the gate dielectric but sufficient penetration of oxygen to change the work function to a more desirable level. A third layer, which is metallic, is deposited over the second layer. A polysilicon layer is deposited over the third layer. The third layer prevents the polysilicon layer and the oxygen-bearing layer from reacting together.

摘要翻译： 半导体器件具有在高K栅极电介质上的具有三个导电层的栅极。 第一层基本上是无氧的。 响应于随后的热处理，功函数被第二导电层调制到期望的功函数。 第二层是导电含氧金属。 具有足够的第一层的厚度，氧从第二层穿过第一层的最小穿透而不利地影响栅极电介质，但充分渗入氧气以将功函数改变到更理想的水平。 金属的第三层沉积在第二层上。 多晶硅层沉积在第三层上。 第三层防止多晶硅层和含氧层一起反应。

公开(公告)号：US07132360B2

公开(公告)日：2006-11-07

申请号：US10865268

申请日：2004-06-10

申请人： James K. Schaeffer ,  Darrell Roan ,  Dina H. Triyoso ,  Olubunmi O. Adetutu

发明人： James K. Schaeffer ,  Darrell Roan ,  Dina H. Triyoso ,  Olubunmi O. Adetutu

IPC分类号： H01L21/4763 ,  H01L21/8344 ,  H01L21/8242 ,  H01L21/336

CPC分类号： H01L21/02181 ,  C23C16/0272 ,  H01L21/3141 ,  H01L21/31645

摘要： A method for treating a semiconductor surface to form a metal-containing layer includes providing a semiconductor substrate having an exposed surface. The exposed surface of the semiconductor substrate is treated by forming one or more metals overlying the semiconductor substrate but not completely covering the exposed surface of the semiconductor substrate. The one or more metals enhance nucleation for subsequent material growth. A metal-containing layer is formed on the exposed surface of the semiconductor substrate that has been treated. The treatment of the exposed surface of the semiconductor substrate assists the metal-containing layer to coalesce. In one embodiment, treatment of the exposed surface to enhance nucleation may be performed by spin-coating, atomic layer deposition (ALD), physical layer deposition (PVD), electroplating, or electroless plating. The one or more metals used to treat the exposed surface may include any rare earth or transition metal, such as, for example, hafnium, lanthanum, etc.

摘要翻译： 一种用于处理半导体表面以形成含金属层的方法包括提供具有暴露表面的半导体衬底。 半导体衬底的暴露表面通过形成覆盖半导体衬底但不完全覆盖半导体衬底的暴露表面的一种或多种金属来处理。 一种或多种金属增强成核以用于随后的材料生长。 在已经处理的半导体衬底的暴露表面上形成含金属层。 半导体衬底的暴露表面的处理有助于含金属层的聚结。 在一个实施方案中，可以通过旋涂，原子层沉积（ALD），物理层沉积（PVD），电镀或无电镀来进行暴露表面的处理以增强成核。 用于处理暴露表面的一种或多种金属可以包括任何稀土或过渡金属，例如铪，镧等。

公开(公告)号：US07015153B1

公开(公告)日：2006-03-21

申请号：US10969634

申请日：2004-10-20

申请人： Dina H. Triyoso ,  Olubunmi O. Adetutu ,  David C. Gilmer ,  Darrell Roan ,  James K. Schaeffer ,  Philip J. Tobin ,  Hsing H. Tseng

发明人： Dina H. Triyoso ,  Olubunmi O. Adetutu ,  David C. Gilmer ,  Darrell Roan ,  James K. Schaeffer ,  Philip J. Tobin ,  Hsing H. Tseng

IPC分类号： H01L21/31

CPC分类号： C23C14/0057 ,  C23C16/30 ,  C23C16/45527 ,  H01L21/28229 ,  H01L21/3141 ,  H01L29/513 ,  H01L29/517 ,  H01L29/518

摘要： A method for forming at least a portion of a semiconductor device includes providing a semiconductor substrate, flowing a first precursor gas over the substrate to form a first metal-containing layer overlying the semiconductor substrate, and after completing said step of flowing the first precursor gas, flowing a first deuterium-containing purging gas over the first metal-containing layer to incorporate deuterium into the first metal-containing layer and to also purge the first precursor gas. The method may further include flowing a second precursor gas over the first metal-containing layer to react with the first metal-containing layer to form a metal compound-containing layer, and flowing a second deuterium-containing purging gas over the metal compound-containing layer to incorporate deuterium into the metal compound-containing layer and to also purge the second precursor gas.

摘要翻译： 一种用于形成半导体器件的至少一部分的方法包括提供半导体衬底，使第一前体气体流过衬底以形成覆盖半导体衬底的第一含金属层，并且在完成所述第一前体气体流动步骤 使第一含氘吹扫气体流过第一含金属层，将氘掺入第一含金属层并且还吹扫第一前体气体。 该方法还可以包括使第二前体气体流过第一含金属层以与第一含金属层反应以形成含金属化合物的层，并将第二含氘的净化气体流过含金属化合物的层 层将氘并入含金属化合物的层中并且还吹扫第二前体气体。