[发明专利]N/P边界效应减小的金属栅极晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路，具体而言涉及N/P边界效应减小的金属栅极晶体管。

背景技术

半导体集成电路(IC)产业经历了快速增长。IC材料和设计上的技术进步产生了IC代，其中，每代都具有比前一代更小且更复杂的电路。然而，这些进步增加了加工和制造IC的复杂性，为了实现这些进步，需要在IC加工和制造方面类似的发展。在集成电路发展过程中，功能密度(即，每芯片面积上互连器件的数量)大幅增加了，而几何尺寸(即，采用制造工艺可以做出的最小元件(或线))降低了。

为了增强IC的性能，近年来一直使用金属栅极晶体管。然而，常规金属栅极晶体管可能存在N/P边界效应。更详细地，当P-型金属栅极晶体管邻接N-型金属栅极晶体管时，由于跨过P-型和N-型金属栅极晶体管之间的边界的金属扩散，可能发生污染。这种污染可能降低金属栅极晶体管的阈值电压(V_t)。而且，当器件尺寸继续缩小时，当前光刻技术中的局限性可能加剧上面所论述的不期望的V_t漂移问题，从而进一步降低常规金属栅极晶体管的性能。

从而，虽然制造金属栅极晶体管的现有方法大体上足以实现它们的预期目的，但是在各个方面尚不是完全令人满意的。

发明内容

本发明的更广泛形式之一涉及制造半导体器件的方法。该方法包括：在衬底上方形成第一伪栅极和第二伪栅极；在第一和第二伪栅极上方形成经图案化的掩模，经图案化的掩模暴露出第一伪栅极的第一段和第二伪栅极的第二段，同时覆盖第一伪栅极的第三段和第二伪栅极的第四段，其中，以使得第一段和第二段具有明显不同的长度的方式实施形成掩模的步骤；分别用第一金属栅极和第二金属栅极替换第一段和第二段，第一和第二金属栅极包含第一类型金属材料；以及分别用第三金属栅极和第四金属栅极替换第三段和第四段，第三和第四金属栅极包含不同于第一类型的第二类型金属材料。

在一些实施例中，第一段和第二段中的一个比另一个长；以及第一段和第二段中的较长段与第一和第二段中的较短段的比率大于1∶1但是小于1.5∶1。

在一些实施例中，采用光学邻近校正(OPC)技术实施形成经图案化的掩模的步骤。

在一些实施例中，第一和第二伪栅极每一个都在第一方向上延伸；以及经图案化的掩模限定在不同于第一方向的第二方向上延伸的伸长轮廓(contour)。

在一些实施例中，第一方向基本上垂直于第二方向；以及第一段和第二段被限制在伸长轮廓内。

在一些实施例中，轮廓的端部在第一方向上比轮廓的其余部分更宽；以及轮廓的端部与第一段和第二段中的一个的边缘重合。

在一些实施例中，第一和第二伪栅极每一个都包含多晶硅材料。

在一些实施例中，第一类型金属材料包括P-型金属；以及第二类型金属材料包括N-型金属。

在一些实施例中，在有源区上方形成第一和第二金属栅极；通过第一段和第三段之间的界面形成第一N/P边界；通过第二段和第四段之间的界面形成第二N/P边界；以及从有源区的边缘到第一N/P边界的第一距离小于从有源区的边界到第二N/P边界的第二距离。

本发明的另一种更广泛形式涉及制造半导体器件的方法。该方法包括：在衬底上方形成多个伪栅极，该伪栅极沿着第一轴延伸；在伪栅极上方形成掩模层，掩模层限定沿着不同于第一轴的第二轴延伸的伸长开口，其中，开口暴露出伪栅极的多个第一部分，并保护伪栅极的多个第二部分，其中，开口的尖端部的宽度大于开口的非尖端部的宽度，并且其中，形成掩模层包括：实施光学邻近校正(OPC)工艺；用多个第一金属栅极替换伪栅极的第一部分；以及用不同于第一金属栅极的多个第二金属栅极替换伪栅极的第二部分。

在一些实施例中，第二轴与第一轴近乎正交；以及沿着第一轴测量尖端部的宽度。

在一些实施例中，OPC工艺包括使用衬线状(serif)辅助部件或锤头状(hammerhead)辅助部件。

在一些实施例中，第一金属栅极包含P-型功函数金属层；以及第二金属栅极包含N-型功函数金属层。

在一些实施例中，在用于P-型晶体管的有源区上方形成第一金属栅极；由相应的第一和第二金属栅极对形成多个N/P边界；以及最外N/P边界比其余的N/P边界与有源区间隔更远。

在一些实施例中，开口的尖端部的宽度与开口的非尖端部的宽度之间的比率大于1∶1但是小于1.5∶1。

在一些实施例中，伪栅极每一个都包含多晶硅栅电极。