公开(公告)号：US20120292721A1

公开(公告)日：2012-11-22

申请号：US13109599

申请日：2011-05-17

申请人： Hsin-Fu Huang ,  Kun-Hsien Lin ,  Chi-Mao Hsu ,  Min-Chuan Tsai ,  Tzung-Ying Lee ,  Chin-Fu Lin

发明人： Hsin-Fu Huang ,  Kun-Hsien Lin ,  Chi-Mao Hsu ,  Min-Chuan Tsai ,  Tzung-Ying Lee ,  Chin-Fu Lin

IPC分类号： H01L29/78 ,  H01L21/285

CPC分类号： H01L29/78 ,  H01L21/28088 ,  H01L29/4966 ,  H01L29/513 ,  H01L29/517 ,  H01L29/66545

摘要： A method of fabricating a semiconductor device includes following steps. A substrate is provided, wherein a first dielectric layer having a trench therein is formed on the substrate, a source/drain region is formed in the substrate at two sides of the trench, and a second dielectric layer is formed on the substrate in the trench. A first physical vapor deposition process is performed to form a Ti-containing metal layer in the trench. A second physical vapor deposition process is performed to form an Al layer on the Ti-containing metal layer in the trench. A thermal process is performed to anneal the Ti-containing metal layer and the Al layer so as to form a work function metal layer. A metal layer is formed to fill the trench.

摘要翻译： 制造半导体器件的方法包括以下步骤。 提供了一种衬底，其中在衬底上形成有沟槽的第一电介质层，在沟槽的两侧在衬底中形成源极/漏极区，并且在沟槽中的衬底上形成第二电介质层 。 进行第一物理气相沉积工艺以在沟槽中形成含Ti金属层。 进行第二物理气相沉积工艺以在沟槽中的含Ti金属层上形成Al层。 进行热处理以使含Ti金属层和Al层退火以形成功函数金属层。 形成金属层以填充沟槽。

公开(公告)号：US20120244669A1

公开(公告)日：2012-09-27

申请号：US13053223

申请日：2011-03-22

申请人： Po-Jui Liao ,  Tsung-Lung Tsai ,  Chien-Ting Lin ,  Shao-Hua Hsu ,  Yi-Wei Chen ,  Hsin-Fu Huang ,  Tzung-Ying Lee ,  Min-Chuan Tsai ,  Chan-Lon Yang ,  Chun-Yuan Wu ,  Teng-Chun Tsai ,  Guang-Yaw Hwang ,  Chia-Lin Hsu ,  Jie-Ning Yang ,  Cheng-Guo Chen ,  Jung-Tsung Tseng ,  Zhi-Cheng Lee ,  Hung-Ling Shih ,  Po-Cheng Huang ,  Yi-Wen Chen ,  Che-Hua Hsu

发明人： Po-Jui Liao ,  Tsung-Lung Tsai ,  Chien-Ting Lin ,  Shao-Hua Hsu ,  Yi-Wei Chen ,  Hsin-Fu Huang ,  Tzung-Ying Lee ,  Min-Chuan Tsai ,  Chan-Lon Yang ,  Chun-Yuan Wu ,  Teng-Chun Tsai ,  Guang-Yaw Hwang ,  Chia-Lin Hsu ,  Jie-Ning Yang ,  Cheng-Guo Chen ,  Jung-Tsung Tseng ,  Zhi-Cheng Lee ,  Hung-Ling Shih ,  Po-Cheng Huang ,  Yi-Wen Chen ,  Che-Hua Hsu

IPC分类号： H01L21/8238

CPC分类号： H01L21/823842 ,  H01L21/823807 ,  H01L29/66545 ,  H01L29/6656 ,  H01L29/7833

摘要： The present invention provides a method of manufacturing semiconductor device having metal gates. First, a substrate is provided. A first conductive type transistor having a first sacrifice gate and a second conductive type transistor having a second sacrifice gate are disposed on the substrate. The first sacrifice gate is removed to form a first trench. Then, a first metal layer is formed in the first trench. The second sacrifice gate is removed to form a second trench. Next, a second metal layer is formed in the first trench and the second trench. Lastly, a third metal layer is formed on the second metal layer wherein the third metal layer is filled into the first trench and the second trench.

摘要翻译： 本发明提供一种制造具有金属栅极的半导体器件的方法。 首先，提供基板。 具有第一牺牲栅极的第一导电型晶体管和具有第二牺牲栅极的第二导电型晶体管设置在衬底上。 去除第一牺牲栅极以形成第一沟槽。 然后，在第一沟槽中形成第一金属层。 去除第二牺牲栅极以形成第二沟槽。 接下来，在第一沟槽和第二沟槽中形成第二金属层。 最后，在第二金属层上形成第三金属层，其中第三金属层被填充到第一沟槽和第二沟槽中。

公开(公告)号：US08580625B2

公开(公告)日：2013-11-12

申请号：US13188536

申请日：2011-07-22

申请人： Tsuo-Wen Lu ,  Tzung-Ying Lee ,  Jei-Ming Chen ,  Chun-Wei Hsu ,  Yu-Min Lin ,  Chia-Lung Chang ,  Chin-Cheng Chien ,  Shu-Yen Chan

发明人： Tsuo-Wen Lu ,  Tzung-Ying Lee ,  Jei-Ming Chen ,  Chun-Wei Hsu ,  Yu-Min Lin ,  Chia-Lung Chang ,  Chin-Cheng Chien ,  Shu-Yen Chan

IPC分类号： H01L21/00 ,  H01L21/84

CPC分类号： H01L29/78 ,  H01L21/28088 ,  H01L21/823842 ,  H01L21/823864 ,  H01L29/4966 ,  H01L29/513 ,  H01L29/66545 ,  H01L29/66553 ,  H01L29/6659 ,  H01L29/7833

摘要： A method for manufacturing a MOS transistor is provided. A substrate has a high-k dielectric layer and a barrier in each of a first opening and a second opening formed by removing a dummy gate and located in a first transistor region and a second transistor region. A dielectric barrier layer is formed on the substrate and filled into the first opening and the second opening to cover the barrier layers. A portion of the dielectric barrier in the first transistor region is removed. A first work function metal layer is formed. The first work function metal layer and a portion of the dielectric barrier layer in the second transistor region are removed. A second work function metal layer is formed. The method can avoid a loss of the high-k dielectric layer to maintain the reliability of a gate structure, thereby improving the performance of the MOS transistor.

摘要翻译： 提供一种制造MOS晶体管的方法。 基板在通过去除伪栅极并位于第一晶体管区域和第二晶体管区域中形成的第一开口和第二开口中的每一个中具有高k电介质层和势垒。 介电阻挡层形成在衬底上并填充到第一开口和第二开口中以覆盖阻挡层。 去除第一晶体管区域中的介电阻挡层的一部分。 形成第一功函数金属层。 去除第一功函数金属层和第二晶体管区域中的介电阻挡层的一部分。 形成第二功函数金属层。 该方法可以避免高k电介质层的损失，以保持栅极结构的可靠性，从而提高MOS晶体管的性能。

公开(公告)号：US20130020657A1

公开(公告)日：2013-01-24

申请号：US13188536

申请日：2011-07-22

申请人： Tsuo-Wen LU ,  Tzung-Ying Lee ,  Jei-Ming Chen ,  Chun-Wei Hsu ,  Yu-Min Lin ,  Chia-Lung Chang ,  Chin-Cheng Chien ,  Shu-Yen Chan

发明人： Tsuo-Wen LU ,  Tzung-Ying Lee ,  Jei-Ming Chen ,  Chun-Wei Hsu ,  Yu-Min Lin ,  Chia-Lung Chang ,  Chin-Cheng Chien ,  Shu-Yen Chan

IPC分类号： H01L29/78 ,  H01L21/76 ,  H01L21/28

CPC分类号： H01L29/78 ,  H01L21/28088 ,  H01L21/823842 ,  H01L21/823864 ,  H01L29/4966 ,  H01L29/513 ,  H01L29/66545 ,  H01L29/66553 ,  H01L29/6659 ,  H01L29/7833

摘要： A method for manufacturing a MOS transistor is provided. A substrate has a high-k dielectric layer and a barrier in each of a first opening and a second opening formed by removing a dummy gate and located in a first transistor region and a second transistor region. A dielectric barrier layer is formed on the substrate and filled into the first opening and the second opening to cover the barrier layers. A portion of the dielectric barrier in the first transistor region is removed. A first work function metal layer is formed. The first work function metal layer and a portion of the dielectric barrier layer in the second transistor region are removed. A second work function metal layer is formed. The method can avoid a loss of the high-k dielectric layer to maintain the reliability of a gate structure, thereby improving the performance of the MOS transistor.

摘要翻译： 提供一种制造MOS晶体管的方法。 基板在通过去除伪栅极并位于第一晶体管区域和第二晶体管区域中形成的第一开口和第二开口中的每一个中具有高k电介质层和势垒。 介电阻挡层形成在衬底上并填充到第一开口和第二开口中以覆盖阻挡层。 去除第一晶体管区域中的介电阻挡层的一部分。 形成第一功函数金属层。 去除第一功函数金属层和第二晶体管区域中的介电阻挡层的一部分。 形成第二功函数金属层。 该方法可以避免高k电介质层的损失，以保持栅极结构的可靠性，从而提高MOS晶体管的性能。

公开(公告)号：US20120319179A1

公开(公告)日：2012-12-20

申请号：US13161519

申请日：2011-06-16

申请人： Hsin-Fu Huang ,  Zhi-Cheng Lee ,  Chi-Mao Hsu ,  Chin-Fu Lin ,  Kun-Hsien Lin ,  Tzung-Ying Lee ,  Min-Chuan Tsai

发明人： Hsin-Fu Huang ,  Zhi-Cheng Lee ,  Chi-Mao Hsu ,  Chin-Fu Lin ,  Kun-Hsien Lin ,  Tzung-Ying Lee ,  Min-Chuan Tsai

IPC分类号： H01L21/28 ,  H01L29/78

CPC分类号： H01L21/28088 ,  H01L29/4966 ,  H01L29/517 ,  H01L29/518 ,  H01L29/66545

摘要： A metal gate includes a substrate, a gate dielectric layer, a work function metal layer, an aluminum nitride layer and a stop layer. The gate dielectric layer is located on the substrate. The work function metal layer is located on the gate dielectric layer. The aluminum nitride layer is located on the work function metal layer. The stop layer is located on the aluminum nitride layer.

摘要翻译： 金属栅极包括基板，栅极电介质层，功函数金属层，氮化铝层和停止层。 栅介质层位于衬底上。 功函数金属层位于栅介质层上。 氮化铝层位于功函数金属层上。 阻挡层位于氮化铝层上。

公开(公告)号：US20120256275A1

公开(公告)日：2012-10-11

申请号：US13081479

申请日：2011-04-06

申请人： Hsin-Fu Huang ,  Chi-Mao Hsu ,  Kun-Hsien Lin ,  Chin-Fu Lin ,  Tzung-Ying Lee ,  Min-Chuan Tsai ,  Yi-Wei Chen ,  Bin-Siang Tsai ,  Ted Ming-Lang Guo ,  Ger-Pin Lin ,  Yu-Ling Liang ,  Yen-Ming Chen ,  Tsai-Yu Wen

发明人： Hsin-Fu Huang ,  Chi-Mao Hsu ,  Kun-Hsien Lin ,  Chin-Fu Lin ,  Tzung-Ying Lee ,  Min-Chuan Tsai ,  Yi-Wei Chen ,  Bin-Siang Tsai ,  Ted Ming-Lang Guo ,  Ger-Pin Lin ,  Yu-Ling Liang ,  Yen-Ming Chen ,  Tsai-Yu Wen

IPC分类号： H01L29/772 ,  H01L21/283

CPC分类号： H01L21/823857 ,  H01L21/823842 ,  H01L29/4966 ,  H01L29/66545 ,  H01L29/7833

摘要： A manufacturing method of a metal gate structure includes first providing a substrate having a dummy gate formed thereon. The dummy gate includes a high-K gate dielectric layer, a bottom barrier layer, a first etch stop layer and a sacrificial layer sequentially and upwardly stacked on the substrate. Then, the sacrificial layer is removed to form a gate trench with the first etch stop layer exposed on the bottom of the gate trench. After forming the gate trench, a first work function metal layer is formed in the gate trench.

摘要翻译： 金属栅极结构的制造方法包括首先提供其上形成有虚拟栅极的衬底。 虚拟栅极包括高K栅极电介质层，底部阻挡层，第一蚀刻停止层和依次且向上堆叠在基板上的牺牲层。 然后，去除牺牲层以形成栅极沟槽，其中第一蚀刻停止层暴露在栅极沟槽的底部。 在形成栅极沟槽之后，在栅极沟槽中形成第一功函数金属层。

公开(公告)号：US08841733B2

公开(公告)日：2014-09-23

申请号：US13109599

申请日：2011-05-17

申请人： Hsin-Fu Huang ,  Kun-Hsien Lin ,  Chi-Mao Hsu ,  Min-Chuan Tsai ,  Tzung-Ying Lee ,  Chin-Fu Lin

发明人： Hsin-Fu Huang ,  Kun-Hsien Lin ,  Chi-Mao Hsu ,  Min-Chuan Tsai ,  Tzung-Ying Lee ,  Chin-Fu Lin

IPC分类号： H01L29/78 ,  H01L21/28 ,  H01L29/66 ,  H01L29/49 ,  H01L29/51

CPC分类号： H01L29/78 ,  H01L21/28088 ,  H01L29/4966 ,  H01L29/513 ,  H01L29/517 ,  H01L29/66545

摘要： A method of fabricating a semiconductor device includes following steps. A substrate is provided, wherein a first dielectric layer having a trench therein is formed on the substrate, a source/drain region is formed in the substrate at two sides of the trench, and a second dielectric layer is formed on the substrate in the trench. A first physical vapor deposition process is performed to form a Ti-containing metal layer in the trench. A second physical vapor deposition process is performed to form an Al layer on the Ti-containing metal layer in the trench. A thermal process is performed to anneal the Ti-containing metal layer and the Al layer so as to form a work function metal layer. A metal layer is formed to fill the trench.

摘要翻译： 制造半导体器件的方法包括以下步骤。 提供了一种衬底，其中在衬底上形成有沟槽的第一电介质层，在沟槽的两侧在衬底中形成源极/漏极区，并且在沟槽中的衬底上形成第二电介质层 。 进行第一物理气相沉积工艺以在沟槽中形成含Ti金属层。 进行第二物理气相沉积工艺以在沟槽中的含Ti金属层上形成Al层。 进行热处理以使含Ti金属层和Al层退火以形成功函数金属层。 形成金属层以填充沟槽。

公开(公告)号：US20120322218A1

公开(公告)日：2012-12-20

申请号：US13161591

申请日：2011-06-16

申请人： Chien-Ming LAI ,  Yi-Wen Chen ,  Zhi-Cheng Lee ,  Tong-Jyun Huang ,  Che-Hua Hsu ,  Kun-Hsien Lin ,  Tzung-Ying Lee ,  Chi-Mao Hsu ,  Hsin-Fu Huang ,  Chin-Fu Lin

发明人： Chien-Ming LAI ,  Yi-Wen Chen ,  Zhi-Cheng Lee ,  Tong-Jyun Huang ,  Che-Hua Hsu ,  Kun-Hsien Lin ,  Tzung-Ying Lee ,  Chi-Mao Hsu ,  Hsin-Fu Huang ,  Chin-Fu Lin

IPC分类号： H01L21/336

CPC分类号： H01L29/6659 ,  H01L21/28088 ,  H01L21/32134 ,  H01L21/823842 ,  H01L29/42376 ,  H01L29/4966 ,  H01L29/513 ,  H01L29/517 ,  H01L29/518 ,  H01L29/66545 ,  H01L29/7833

摘要： A method for fabricating a semiconductor device includes the following steps. Firstly, a dummy gate structure having a dummy gate electrode layer is provided. Then, the dummy gate electrode layer is removed to form an opening in the dummy gate structure, thereby exposing an underlying layer beneath the dummy gate electrode layer. Then, an ammonium hydroxide treatment process is performed to treat the dummy gate structure. Afterwards, a metal material is filled into the opening.

摘要翻译： 一种制造半导体器件的方法包括以下步骤。 首先，提供具有伪栅极电极层的虚拟栅极结构。 然后，去除虚拟栅极电极层，以在虚拟栅极结构中形成开口，从而暴露在伪栅极电极层下面的下面的层。 然后，进行氢氧化铵处理处理以处理伪栅极结构。 之后，将金属材料填充到开口中。

公开(公告)号：US08802524B2

公开(公告)日：2014-08-12

申请号：US13053223

申请日：2011-03-22

申请人： Po-Jui Liao ,  Tsung-Lung Tsai ,  Chien-Ting Lin ,  Shao-Hua Hsu ,  Yi-Wei Chen ,  Hsin-Fu Huang ,  Tzung-Ying Lee ,  Min-Chuan Tsai ,  Chan-Lon Yang ,  Chun-Yuan Wu ,  Teng-Chun Tsai ,  Guang-Yaw Hwang ,  Chia-Lin Hsu ,  Jie-Ning Yang ,  Cheng-Guo Chen ,  Jung-Tsung Tseng ,  Zhi-Cheng Lee ,  Hung-Ling Shih ,  Po-Cheng Huang ,  Yi-Wen Chen ,  Che-Hua Hsu

发明人： Po-Jui Liao ,  Tsung-Lung Tsai ,  Chien-Ting Lin ,  Shao-Hua Hsu ,  Yi-Wei Chen ,  Hsin-Fu Huang ,  Tzung-Ying Lee ,  Min-Chuan Tsai ,  Chan-Lon Yang ,  Chun-Yuan Wu ,  Teng-Chun Tsai ,  Guang-Yaw Hwang ,  Chia-Lin Hsu ,  Jie-Ning Yang ,  Cheng-Guo Chen ,  Jung-Tsung Tseng ,  Zhi-Cheng Lee ,  Hung-Ling Shih ,  Po-Cheng Huang ,  Yi-Wen Chen ,  Che-Hua Hsu

IPC分类号： H01L21/8238 ,  H01L29/66 ,  H01L29/78

CPC分类号： H01L21/823842 ,  H01L21/823807 ,  H01L29/66545 ,  H01L29/6656 ,  H01L29/7833

摘要： The present invention provides a method of manufacturing semiconductor device having metal gates. First, a substrate is provided. A first conductive type transistor having a first sacrifice gate and a second conductive type transistor having a second sacrifice gate are disposed on the substrate. The first sacrifice gate is removed to form a first trench. Then, a first metal layer is formed in the first trench. The second sacrifice gate is removed to form a second trench. Next, a second metal layer is formed in the first trench and the second trench. Lastly, a third metal layer is formed on the second metal layer wherein the third metal layer is filled into the first trench and the second trench.

摘要翻译： 本发明提供一种制造具有金属栅极的半导体器件的方法。 首先，提供基板。 具有第一牺牲栅极的第一导电型晶体管和具有第二牺牲栅极的第二导电型晶体管设置在衬底上。 去除第一牺牲栅极以形成第一沟槽。 然后，在第一沟槽中形成第一金属层。 去除第二牺牲栅极以形成第二沟槽。 接下来，在第一沟槽和第二沟槽中形成第二金属层。 最后，在第二金属层上形成第三金属层，其中第三金属层被填充到第一沟槽和第二沟槽中。

公开(公告)号：US08674452B2

公开(公告)日：2014-03-18

申请号：US13167738

申请日：2011-06-24

申请人： Chin-Cheng Chien ,  Tzung-Ying Lee ,  Tsuo-Wen Lu ,  Shu-Yen Chan ,  Jei-Ming Chen ,  Yu-Min Lin ,  Chun-Wei Hsu

发明人： Chin-Cheng Chien ,  Tzung-Ying Lee ,  Tsuo-Wen Lu ,  Shu-Yen Chan ,  Jei-Ming Chen ,  Yu-Min Lin ,  Chun-Wei Hsu

IPC分类号： H01L21/70

CPC分类号： H01L29/7833 ,  H01L21/823842 ,  H01L21/823857 ,  H01L29/165 ,  H01L29/4966 ,  H01L29/513 ,  H01L29/517 ,  H01L29/665 ,  H01L29/66545 ,  H01L29/6656 ,  H01L29/6659 ,  H01L29/66636 ,  H01L29/7843 ,  H01L29/7848

摘要： A semiconductor device includes: a substrate having a first region and a second region; a first gate structure disposed on the first region, wherein the first gate structure comprises a first high-k dielectric layer, a first work function metal layer, and a first metal layer disposed between the first high-k dielectric layer and the first work function metal layer; and a second gate structure disposed on the second region, wherein the second gate structure comprises a second high-k dielectric layer, a second work function metal layer, and a second metal layer disposed between the second high-k dielectric layer and the second work function metal layer, wherein the thickness of the second metal layer is lower than the thickness of the first metal layer.

摘要翻译： 半导体器件包括：具有第一区域和第二区域的衬底; 设置在所述第一区域上的第一栅极结构，其中所述第一栅极结构包括第一高k介电层，第一功函数金属层和设置在所述第一高k介电层与所述第一功函数之间的第一金属层 金属层 以及设置在所述第二区域上的第二栅极结构，其中所述第二栅极结构包括第二高k电介质层，第二功函数金属层和设置在所述第二高k电介质层和所述第二工件之间的第二金属层 功能金属层，其中所述第二金属层的厚度低于所述第一金属层的厚度。