[发明专利]藉由氮化钛和铝膜的集成沉积用于掺杂工程和阈值电压调整的方法和设备

权利要求书

1.一种用于形成半导体结构的方法，包括：

于高k介电层顶上沉积掺杂堆叠，所述掺杂堆叠具有第一表面，其中所述掺杂堆叠包括至少一个第一金属层、至少一个第二金属层、和至少一个第三金属层，所述第一金属层具有第一表面，所述第二金属层包括第一铝掺杂剂和第一表面，其中所述第二金属层位于所述第一金属层的所述第一表面顶上，并且所述第三金属层位于所述第二金属层的所述第一表面顶上；

在所述掺杂堆叠的所述第一表面顶上沉积退火层；

进行退火而使至少所述第一铝掺杂剂扩散进入所述高k介电层中；

移除所述退火层；和

在所述掺杂堆叠的所述第一表面顶上沉积至少一个功函数层。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一金属层和所述第三金属层是TiN。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述第二金属层是铝组合物，包括：铝、铝化钛、碳化钛铝、氮化钛铝、氮化铝、碳化铝、氧化铝、碳化铝铪、或上述材料的组合。

4.如权利要求1、2或3所述的方法，其中退火包括：将所述掺杂堆叠加热至700℃的温度或超过700℃的温度。

5.如权利要求1、2、3或4所述的方法，其中所述退火层包括多晶硅。

6.如权利要求1、2、3、4或5所述的方法，其中所述第一金属层具有约2埃至约10埃的厚度。

7.如权利要求1、2、3、4、5或6所述的方法，其中所述第二金属层具有约2埃至约10埃的厚度。

8.如权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的方法，其中所述第三金属层具有约5埃至约15埃的厚度。

9.如权利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的方法，其中所述高k介电层包括HfAlO、HfAlON、HfSiAlON、HfLaON、和上述材料的组合。

10.如权利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9所述的方法，其中所述高k介电层、所述第一金属层、所述第二金属层、和所述第三金属层可通过物理气相沉积、化学气相沉积、或原子层沉积之一形成。

11.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个第一金属层包括第一氮化钛层，所述至少一个第二金属层包括第一铝层，并且所述至少一个第三金属层包括第二氮化钛层。

12.如权利要求11所述的方法，其中，在退火前，于所述第二氮化钛层顶上施加第一反应防止层。

13.如权利要求11或12所述的方法，其中所述第一铝层是厚度为约2埃至约10埃的膜。

14.如权利要求11、12或13所述的方法，其中在高于900℃的温度退火使铝从所述第一铝层进行下述至少一者：扩散进入所述高k介电层中，或扩散至所述高k介电层上。

15.如权利要求11、12、13或14所述的方法，其中所述第一氮化钛层具有约2埃至约10埃的厚度，且所述第二氮化钛层具有约5埃至约15埃的厚度。