DE102007045074B4 - Halbleiterbauelement mit Gatestapelstruktur - Google Patents

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Abstract

Halbleiterbauelement, umfassend:
eine erste leitfähige Schicht;
eine erste Zwischenstruktur über der ersten leitfähigen Schicht, wobei die erste Zwischenstruktur eine Metallsilicidschicht und eine stickstoffhaltige Metallschicht umfasst;
eine zweite Zwischenstruktur über der ersten Zwischenstruktur, wobei die zweite Zwischenstruktur mindestens eine stickstoffhaltige Metallsilicidschicht umfasst; und
eine zweite leitfähige Schicht über der zweiten Zwischenstruktur.

Description

  • QUERVERWEIS ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
  • Die vorliegende Erfindung beansprucht Priorität gegenüber den koreanischen Patentanmeldungen mit den Nummern 10-2006-0134326 und 10-2007-0041288 .
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement und insbesondere ein Halbleiterbauelement mit einer Gatestapelstruktur.
  • Aus der US 2002/0011636 A1 ist ein Herstellungsverfahren zur Herstellung einer stickstoffhaltigen Metallsilizidschicht aus Wolframnitrid erläutert.
  • Aus der US 2006/0284264 A1 wird ferner ein Halbleiterbauteil und ein entsprechendes Herstellungsverfahren beschrieben. Eine Gate-Elektrode enthält eine p-dotierte Siliciumschicht und zwei Metallnitridschichten.
  • Ferner sind aus den Druckschriften US 2006/0244084 und US 6 306 743 B1 weitere Verfahren zur Herstellung von Polymetall-Gateelectroden bekannt.
  • Eine Wolfram-Polysilicium-Gateelektrode, die durch das Stapeln von Polysilicium und Wolfram gebildet ist, weist einen sehr geringen Widerstand auf, welcher etwa fünf bis zehn Mal geringer ist als der einer Polysilicium/Wolframsilicid (Poly-Si/WSix)-Gateelektrode, welche durch das Stapeln von Polysilicium und Wolframsilicid gebildet ist. Dementsprechend ist die Wolfram-Polysilicium- Gateelektrode notwendig für die Herstellung von Speicherbauelementen unter 60 nm.
  • 1A bis 1C veranschaulichen typische Wolfram-Polysilicium-Gatestapelstrukturen. Wie in 1A gezeigt, ist die Wolfram-Polysilicium-Gatestapelstruktur durch das sequentielle Stapeln einer Polysiliciumschicht 11, einer Wolframnitrid (WN)-schicht 12 und einer Wolfram (W)-schicht 13 gebildet. Die WN-Schicht 12 dient als eine Diffusionsbarriere.
  • Während eines anschließenden Glühprozesses oder eines Gate-Reoxidationsprozesses wird Stickstoff in der WN-Schicht 12 zu einer ungleichmäßigen Isolierschicht wie SiNx und SiOxNy zwischen der Wolframschicht 13 und der Polysiliciumschicht 11 zersetzt. Die ungleichmäßige Isolierschicht weist eine Dicke im Bereich von etwa 2 nm bis 3 nm auf.
  • Dementsprechend kann ein Bauelementfehler wie eine Signalverzögerung bei einer Betriebsfrequenz von mehreren Hunderten Megahertz (MHz) und einer Betriebsspannung von 1,5 V oder darunter induziert werden. Kürzlich wurde eine dünne Wolframsilicid (WSix) oder Titan (Ti)-schicht als eine Diffusionsbarriere zwischen der Polysiliciumschicht 11 und der WN-Schicht 12 gebildet, um die Bildung von Si-N-Bindungen zwischen der Wolframschicht 13 und der Polysiliciumschicht 11 zu verhindern.
  • Wie in 1B gezeigt, werden, wenn eine Wolframsilicid (WSix)-schicht 14 zwischen der Polysiliciumschicht 11 und der WN-Schicht 12 gebildet ist, durch Stickstoffplasma, welches während der Bildung der WN-Schicht 12 verwendet wird, W-Si-N-Bindungen über der WSix-Schicht 14 gebildet. Es ist gut bekannt, dass W-Si-N eine gute Diffusionsbarrierenschicht mit einer metallischen Eigenschaft ist.
  • Wie in 1C gezeigt, wandelt, wenn eine Titan (Ti)-schicht 15 zwischen der Polysiliciumschicht 11 und der WN-Schicht 12 gebildet ist, das Stickstoffplasma während der Bildung der WN-Schicht 12 in einem reaktiven Sputterprozess das Ti der Titanschicht 15 in Titannitrid (TiN) um. Die TiN-Schicht funktioniert als eine Diffusionsbarrierenschicht. Aufgrund dessen verhindert das TiN, obwohl die WN-Schicht 12 während eines anschließenden thermischen Prozesses zersetzt wird, dass Stickstoff in Richtung der Polysiliciumschicht 11 herausdiffundiert wird, und somit kann die Bildung von Si-N effektiv reduziert werden.
  • Wenn das Wolfram-Polysilicium-Gate jedoch auf ein duales Polysilicium-Gate angewandt wird [d. h. ein Polysilicium-Gate des N+-Typs für einen Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor des N-Typs (NMOSFET) und ein Polysilicium-Gate des P+-Typs für einen Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor des P-Typs (PMOSFET)], kann der Kontaktwiderstand zwischen der Wolframschicht und der Polysiliciumschicht des P+-Typs enorm erhöht sein, wenn die WSix/WN- Diffusionsbarrierenstruktur in dem Wolfram-Polysilicium-Gate verwendet wird. Wenn im Gegensatz dazu die Ti/WN-Diffusionsbarrierenstruktur in dem Wolfram-Polysilicium-Gate verwendet wird, ist der Kontaktwiderstand zwischen der Wolframschicht und der Polysiliciumschicht des P+-Typs ungeachtet der Polysilicium-Dotierungsart niedrig.
  • Im Falle von Polysilicium des P+-Typs für den PMOSFET kann eine Polysilicium-Verarmungswirkung in einem Inversionszustand erzeugt werden, bei welchem es sich um einen tatsächlichen Betriebsmodus handelt. Die Erzeugung der Polysilicium-Verarmungswirkung kann von der Menge an Bor abhängen, welche innerhalb des Polysiliciums des P+-Typs verbleibt.
  • Die Polysilicium-Verarmungswirkung lässt sich in der WSix/WN-Diffusionsbarrierenstruktur viel besser erzeugen als in der Ti/WN-Diffusionsbarrierenstruktur. Folglich kann die WSix/WN-Diffusionsbarrierenstruktur die Transistoreigenschaften verschlechtern. Aufgrund dessen wird die Verwendung der Ti/WN-Diffusionsbarrierenstruktur vorgeschlagen, weil die Ti/WN-Diffusionsbarrierenstruktur einen niedrigen Kontaktwiderstand zwischen der Wolframschicht und der Polysiliciumschicht bereitstellen und die Erzeugung der Verarmung von Polysilicium des P-Typs verhindern kann.
  • Wenn jedoch die Ti/WN-Diffusionsbarrierenstruktur verwendet wird, kann der direkt über der Ti/WN-Diffusionsbarrierenstruktur gebildete Flächenwiderstand (Rs) von W um das etwa 1,5- bis 2-Fache erhöht sein. Dementsprechend kann die Erhöhung des Flächenwiderstandes (Rs) in der Zukunft Auswirkungen auf die Entwicklung von Wolfram-Polysilicium-Gates haben.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung richten sich auf einen Gatestapel eines Halbleiterbauelementes, welcher eine Zwischenstruktur umfasst, wobei die Zwischenstruktur einen niedrigen Flächenwiderstand und Kontaktwiderstand aufweist und ein Herausdiffundieren einer Störstelle effizient verhindern kann, sowie auf ein Verfahren zu seiner Herstellung.
  • Gemäß eines Aspektes der vorliegenden Erfindung ist ein Halbleiterbauelement bereitgestellt. Das Halbleiterbauelement umfasst eine erste leitfähige Schicht, eine erste Zwischenstruktur über der ersten leitfähigen Schicht, wobei die erste Zwischenstruktur eine Metallsilicidschicht und eine stickstoffhaltige Metallschicht umfasst, eine zweite Zwischenstruktur über der ersten Zwischenstruktur, wobei die zweite Zwischenstruktur mindestens eine stickstoffhaltige Metallsilicidschicht umfasst, und eine zweite leitfähige Schicht über der zweiten Zwischenstruktur.
  • Gemäß eines weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung ist ein Halbleiterbauelement bereitgestellt. Das Halbleiterbauelement umfasst eine erste leitfähige Schicht, eine Zwischenstruktur, die über der ersten leitfähigen Schicht gebildet ist und mindestens eine erste Metallschicht und eine stickstoffhaltige Metallsilicidschicht umfasst, und eine zweite leitfähige Schicht, die über der Zwischenstruktur gebildet ist, wobei die erste Metallschicht eine reine Metallschicht oder eine stickstoffhaltige Metallschicht umfasst.
  • Gemäß eines weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung ist ein Halbleiterbauelement bereitgestellt. Das Halbleiterbauelement umfasst eine erste leitfähige Schicht, eine Zwischenstruktur, welche die erste leitfähige Schicht überlagert und eine erste Metallschicht, eine zweite Metallschicht, eine Metallsilicidschicht und eine dritte Metallschicht umfasst, und eine zweite leitfähige Schicht, welche die Zwischenstruktur überlagert.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1A bis 1C veranschaulichen Gatestapelstrukturen typischer Wolfram-Polysilicium-Gates.
  • 2A ist ein Diagramm, welches den Kontaktwiderstand zwischen Wolfram und Polysilicium für jede Art von Zwischenstruktur veranschaulicht.
  • 2B ist ein Diagramm, welches die Tiefenprofile der Borkonzentration für jede Art von Gatestapelstruktur veranschaulicht.
  • 2C ist ein Diagramm, welches den Flächenwiderstand für jede Art von Zwischenstruktur veranschaulicht.
  • 3A veranschaulicht eine Gatestapelstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3B ist ein Bild erhalten nach der Bildung einer Wolfram-Siliciumnitridschicht über einem oberen Abschnitt einer Wolframnitridschicht durch ein physikalisches Aufdampfverfahren (PVD – physical vapor deposition).
  • 3C veranschaulicht eine Gatestapelstruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3D veranschaulicht eine Gatestapelstruktur gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3E veranschaulicht ein Bild einer Gatestapelstruktur nach einem Glühprozess.
  • 4A veranschaulicht eine Gatestapelstruktur gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 4B veranschaulicht eine Gatestapelstruktur gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 4C veranschaulicht eine Gatestapelstruktur gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 5A veranschaulicht eine Gatestapelstruktur gemäß einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 5B veranschaulicht eine Gatestapelstruktur gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 5C veranschaulicht eine Gatestapelstruktur gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 6A veranschaulicht eine Gatestapelstruktur gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 6B veranschaulicht eine Gatestapelstruktur gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 6C veranschaulicht eine Gatestapelstruktur gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 7A veranschaulicht eine Gatestapelstruktur gemäß einer dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 7B veranschaulicht Bilder von Strukturen bereitgestellt nach der Bildung einer Wolframsilicidschicht über einer stickstoffhaltigen Wolframschicht durch das Durchführen entsprechender chemischer Aufdampfverfahren (CVD – chemical vapor deposition) und physikalischer Aufdampfverfahren (PVD).
  • 7C veranschaulicht eine Gatestapelstruktur gemäß einer vierzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 7D veranschaulicht eine Gatestapelstruktur gemäß einer fünfzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 8 veranschaulicht eine Gatestapelstruktur gemäß einer sechzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 9 ist ein Diagramm, welches den Flächenwiderstand einer Wolframelektrode für jede Art von Zwischenstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • 10A bis 10C sind Querschnittansichten, welche einen Gatestrukturierungsprozess zum Erhalt der in 3A veranschaulichten Gatestapelstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
  • 11 ist eine Querschnittansicht, welche einen Gatestrukturierungsprozess unter Verwendung der in 3A veranschaulichten Gatestapelstruktur veranschaulicht.
  • BESCHREIBUNG SPEZIFISCHER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • 2A ist ein Diagramm, welches den Kontaktwiderstand zwischen Wolfram und Polysilicium für jede Art von Struktur veranschaulicht, welche als eine Diffusionsbarriere dient. Es kann beobachtet werden, dass der Kontaktwiderstand, gekennzeichnet als Rc, zwischen Polysilicium (N+ POLY-Si) dotiert mit einer Störstelle des N-Typs und Wolfram (W) enorm verbessert wird, wenn eine Wolframsilicid (WSix)/Wolframnitrid (WN)-struktur oder Titan (Ti)/WN-Struktur anstelle einer Wolframnitrid (WN)-struktur zum Einsatz kommt.
  • Wird jedoch das Wolfram-Polysilicium-Gate auf ein duales Polysilicium-Gate angewandt [d. h. ein Polysilicium-Gate des N+-Typs für einen Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor des N-Typs (NMOSFET) und ein Polysilicium-Gate des P+-Typs für einen Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor des 2-Typs (PMOSFET)], wird der Kontaktwiderstand zwischen dem W und dem Polysilicium des P+-Typs (P+ POLY-Si) enorm erhöht, wenn die WSix/WN-Struktur in dem Wolfram-Polysilicium-Gate verwendet wird. Wird im Gegensatz dazu die Ti/WN-Struktur in dem Wolfram-Polysilicium-Gate verwendet, zeigt der Kontaktwiderstand zwischen dem W und dem Polysilicium des P+-Typs ungeachtet der Polysilicium-Dotierungsart ein niedriges Level.
  • Im Falle von Polysilicium des P+-Typs für den PMOSFET kann eine Polysilicium-Verarmungswirkung in einem Inversionszustand erzeugt werden, bei welchem es sich um einen tatsächlichen Betriebsmodus handelt. Die Erzeugung der Polysilicium-Verarmungswirkung ist abhängig von der Menge an Bor, welche innerhalb des Polysiliciums des P+-Typs verbleibt.
  • 2B ist ein Diagramm, welches die Tiefenprofile der Borkonzentration für jede Art von Gatestapel veranschaulicht. Wie in einer WSix/WN-Struktur veranschaulicht, ist die Borkonzentration mit etwa 5 × 1019 Atomen/cm3 an der Grenzfläche zwischen einer Gateisolierschicht (z. B. Oxidschicht) und dem Polysilicium niedrig. Die Borkonzentration an der gleichen Stelle unter Verwendung einer Ti/WN-Struktur wird mit mehr als etwa 8 × 1019 Atomen/cm3 gemessen. Aufgrund dessen verarmt das Polysilicium in der WSix/WN-Struktur mehr als in der Ti/WN-Struktur, und demzufolge verschlechtert die WSix/WN-Struktur die Transistoreigenschaften.
  • Dementsprechend ist es besser, die Ti/WN-Struktur zu verwenden, welche niedrigen Kontaktwiderstand zwischen dem W und dem Polysilicium bereitstellt und die Verarmung des Polysiliciums des P-Typs verhindert. Jedoch gibt es eine Einschränkung bei der Anwendung der Ti/WN-Struktur. Der Flächenwiderstand (Rs) des W, der über der Ti/WN-Struktur erzeugt wird, ist etwa um das 1,5- bis 2-Fache erhöht. Diese Einschränkung wird in 2C detaillierter beschrieben.
  • 2C ist ein Diagramm, welches den Flächenwiderstand von W für jede Art von Struktur veranschaulicht, welche als Diffusionsbarriere dient. Der Flächenwiderstand von W ist als Rs gekennzeichnet. Im Allgemeinen kann eine amorphe stickstoffhaltige Wolframschicht (WNx) über einer Polysiliciumschicht, einer Siliciumoxid (SiO2)-schicht, einer Siliciumnitrid (Si3N4)-schicht und einer WSix-Schicht gebildet sein, und somit kann W, welches einen niedrigen spezifischen Widerstand aufweist (d. h. in einem Bereich von etwa 15 μΩ-cm bis 20 μΩ-cm), darauf gebildet werden. Jedoch wird W mit einer relativ geringen Korngröße über Ti, W und Tantal (Ta), bei welchen es sich um polykristalline reine Metalle handelt, und Titannitrid (TiN) und Tantalnitrid (TaN), bei welchen es sich um Metallnitridmaterialien handelt, gebildet. Somit wird W mit einem hohen spezifischen Widerstand von etwa 30 μΩ-cm darauf gebildet. Die Erhöhung im Flächenwiderstand von W, verursacht durch die Anwendung der Ti/WN-Struktur, kann zu einer Einschränkung bei der zukünftigen Entwicklung des Wolfram-Polysilicium-Gates führen.
  • Gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, welche im Folgenden beschrieben werden, sind unterschiedliche Arten von Zwischenstrukturen von Gatestapeln mit mehreren dünnen Schichten, welche Ti, W, Silicium (Si) oder Stickstoff (N) umfassen, oder mehreren dünnen Schichten, welche jeweils N umfassen, gebildet. Die Zwischenstrukturen dienen als eine Diffusionsbarriere, welche den Kontaktwiderstand und den Flächenwiderstand verringert und das Eindringen und Herausdiffundieren von Störstellen verhindern kann.
  • Bei den folgenden Ausführungsformen steht der Begriff „Schicht/Struktur, welche Stickstoff enthält oder stickstoffhaltige Schicht/Struktur" für eine nitrierte Metallschicht/-struktur sowie eine Metallschicht/-struktur, welche ein bestimmtes Gehalt/Masse-Verhältnis von Stickstoff enthält. Außerdem steht das x in WSixNy für ein Verhältnis von Silicium zu Wolfram, welches im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0 liegt, und das y steht für ein Verhältnis von Stickstoff zu Wolframsilicid, welches im Bereich von etwa 0,01 bis 10,00 liegt.
  • 3A veranschaulicht eine Gatestapelstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Gatestapelstruktur umfasst eine erste leitfähige Schicht 21, eine Zwischenstruktur 22 und eine zweite leitfähige Schicht 23, welche aufeinander gebildet sind. Die erste leitfähige Schicht 21 umfasst eine Polysiliciumschicht, welche mit einer Störstelle der P-Typs wie Bor oder einer Störstelle des N-Typs wie Phosphor hoch dotiert ist. Die erste leitfähige Schicht 21 kann auch eine Polysilicium-Germanium-Schicht (Si1-xGex, wobei x im Bereich zwischen etwa 0,01 und 1,0 liegt) oder eine Silicidschicht umfassen. Zum Beispiel umfasst die Silicidschicht eines ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Nickel (Ni), Chrom (Cr), Kobalt (Co), Titan (Ti), Wolfram (W), Tantal (Ta), Hafnium (Hf), Zirkonium (Zr) und Platin (Pt).
  • Die zweite leitfähige Schicht 23 umfasst eine Wolframschicht. Die Wolframschicht ist etwa 10 nm bis 2.00 nm dick und wird durch das Durchführen eines physikalischen Aufdampfverfahrens (PVD), eines chemischen Aufdampfverfahrens (CVD) oder eines Verfahrens zum Aufbringen einer atomaren Schicht (ALD – atomic layer deposition) gebildet. Das PVD-Verfahren umfasst ein Sputterdepositionsverfahren unter Verwendung eines Wolfram-Sputtertargets.
  • Die Zwischenstruktur 22 umfasst eine Titanschicht 22A, eine stickstoffhaltige Wolfram (WNx)-schicht 22B und eine stickstoffhaltige Wolframsilicid (WSixNy)-schicht 22C. Im Einzelnen liegt eine Dicke der Titanschicht 22A im Bereich von etwa etwa 1 nm bis etwa 8 nm. Wie bereits erwähnt, liegt ein Verhältnis von Stickstoff zu Wolfram in der stickstoffhaltigen Wolframschicht 22B im Bereich zwischen etwa 0,3 bis 1,5. Die stickstoffhaltige Wolframschicht steht für eine Wolframnitridschicht oder eine Wolframschicht, welche ein bestimmtes Gehalt/Masse-Verhältnis an Stickstoff enthält. Wie in der folgenden dritten Ausführungsform noch beschrieben werden wird, stellt die stickstoffhaltige Wolframschicht 22B Stickstoff an die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 22C bereit. Die stickstoffhaltige Wolframschicht 22B weist eine Dicke von etwa 2 nm bis 20 nm auf. Aufgrund der Bereitstellung von Stickstoff an die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 22C wird die stickstoffhaltige Wolframschicht 22B nach einer anschließenden Glühbehandlung zu einer reinen Wolframschicht oder einer Wolframschicht, welche nur noch Spuren von Stickstoff enthält.
  • Ein Verhältnis von Silicium zu Wolfram in der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 22C liegt im Bereich zwischen etwa 0,5 und 3,0, und ein Stickstoffgehalt der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 22C liegt im Bereich von etwa 10% bis etwa 60% Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 22C steht für eine nitrierte Wolframsilicidschicht (d. h. Wolfram-Siliciumnitridschicht) oder eine Wolframsilicidschicht, welche ein bestimmtes Gehalt/Masse-Verhältnis an Stickstoff enthält. Die stickstoffhaltige Wolframsilicdschicht 22C ist auf eine Dicke im Bereich von etwa 2 nm bis etwa 20 nm gebildet.
  • Die Titanschicht 22A und die stickstoffhaltige Wolframschicht 22B werden durch das Durchführen eines PVD-Verfahrens, eines CVD-Verfahrens oder eines ALD-Verfahrens gebildet. Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 22C wird durch das Durchführen eines PVD-Verfahrens gebildet. Das PVD-Verfahren erfolgt mittels eines Sputterdepositionsverfahrens oder eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens. Zum Beispiel wird die Titanschicht 22A durch das Durchführen eines Sputterdepositionsverfahrens mit einem Titan-Sputtertarget gebildet. Die stickstoffhaltige Wolframschicht 22B wird durch das Durchführen eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens mit einem Wolfram-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet. Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 22C wird durch das Durchführen eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens mit einem Wolframsilicid-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet.
  • Insbesondere wird das PVD-Verfahren, wie ein reaktives Sputterdepositionsverfahren, verwendet, um die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 22C zu bilden, weil sich die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 22C nicht leicht über der stickstoffhaltigen Wolframschicht 22B erzeugen lässt. Wenn die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 22C durch das Durchführen eines CVD-Verfahrens gebildet wird, wird die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 22C nicht gleichmäßig über der stickstoffhaltigen Wolframschicht 22B erzeugt, wodurch es zu Anhäufungen kommt. Diese Anhäufungen entstehen, weil eine Wolframoxid (WOx)-schicht über der stickstoffhaltigen Wolframschicht 22B existiert, welche die Anhaftung der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 22C, die durch das CVD-Verfahren gebildet wird, schwächt. Jedoch ermöglicht das Durchführen des reaktiven Sputterdepositionsverfahrens mit dem Wolframsilicid-Sputtertarget in der Stickstoffgasumgebung die gleichmäßige Bildung der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 22C ungeachtet einer Grundschichtart.
  • 3B veranschaulicht ein Bild erhalten nach der Bildung einer stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht über einer stickstoffhaltigen Wolframschicht durch ein PVD-Verfahren. Ein reaktives Sputterdepositionsverfahren wird als PVD-Verfahren eingesetzt, um die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht gleichmäßig über der stickstoffhaltigen Wolframschicht zu bilden. Die Bezugsbuchstaben WSiN und WN stehen für die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht bzw. die stickstoffhaltige Wolframschicht.
  • Gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Gatestapelstruktur die erste leitfähige Schicht 21, die Ti/WNx/WSixNy-Zwischenstruktur und die zweite leitfähige Schicht 23. Die erste leitfähige Schicht 21 umfasst Polysilicium und die zweite leitfähige Schicht 23 umfasst Wolfram, wodurch eine Wolfram-Polysilicium-Gatestapelstrukur gebildet wird.
  • Insbesondere umfasst die Ti/WNx/WSixNy-Zwischenstruktur eine Stapelstruktur aus einer ersten Metallschicht, einer zweiten Metallschicht und einer Metallsilicidschicht, welche Stickstoff enthält. Spezifischer umfassen die erste Metallschicht, die zweite Metallschicht und die Metallsilicidschicht, welche Stickstoff enthält, eine reine Metallschicht, eine stickstoffhaltige Metallschicht bzw. eine stickstoffhaltige Metallsilicidschicht. Zum Beispiel sind die erste Metallschicht, die zweite Metallschicht und die stickstoffhaltige Metallsilicidschicht die Titanschicht 22A, die stickstoffhaltige Wolfram (WNx)-schicht 22B bzw. die stickstoffhaltige Wolframsilicid (WSixNy)-schicht 22C.
  • Die wie oben beschriebene Zwischenstruktur, welche mehrere Schichten umfasst, kann auch in anderen verschiedenen Strukturen gebildet sein. Zum Beispiel umfasst die erste Metallschicht eine Tantal (Ta)-schicht zusätzlich zu der Titanschicht, und die zweite Metallschicht umfasst eine stickstoffhaltige Titanwolframschicht zusätzlich zu der stickstoffhaltigen Wolframschicht. Die stickstoffhaltige Metallsilicidschicht umfasst eine stickstoffhaltige Titansilicidschicht oder eine stickstoffhaltige Tantalsilicidschicht zusätzlich zu der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht. Die Ta-Schicht wird durch das Durchführen eines PVD-Verfahrens, welches das Sputtern umfasst, eines CVD-Verfahrens oder eines ALD-Verfahrens gebildet. Die stickstoffhaltige Titanwolframschicht wird durch das Durchführen eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens mit einem Titanwolfram-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet. Die stickstoffhaltige Titansilicidschicht und die stickstoffhaltige Tantalsilicidschicht werden durch ein reaktives Sputterdepositionsverfahren mit entsprechenden Titansilicid- und Tantalsilicid-Sputtertargets in Stickstoffgasumgebung gebildet. Die Ta-Schicht ist auf eine Dicke von etwa 1 nm bis 8 nm gebildet. Jede der stickstoffhaltigen Titanwolframschicht, der stickstoffhaltigen Titansilicidschicht und der stickstoffhaltigen Tantalsilicidschicht ist auf eine Dicke von etwa 2 nm bis 20 nm gebildet und weist einen Stickstoffgehalt in Bereich zwischen etwa 10% und 60% auf. In der stickstoffhaltigen Titanwolframschicht liegt ein Verhältnis von Titan zu Wolfram im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0. In der stickstoffhaltigen Titansilicidschicht liegt ein Verhältnis von Silicium zu Titan im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0. In der stickstoffhaltigen Tantalsilicidschicht liegt ein Verhältnis von Silicium zu Tantal im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0.
  • 3C veranschaulicht eine Gatestapelstruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Insbesondere ist die Gatestapelstruktur eine exemplarische Gatestapelstruktur, die aus der Gatestapelstruktur gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung modifiziert ist. Mit anderen Worten, anstelle der in 3A veranschaulichten Titanschicht 22A, umfasst die Gatestapelstruktur eine stickstoffhaltige Titanschicht, welche als TiNx angegeben ist, wobei x geringer als etwa 1 ist.
  • Die Gatestapelstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst eine erste leitfähige Schicht 201, eine Zwischenstruktur 202 und eine zweite leitfähige Schicht 203. Die erste leitfähige Schicht 201 umfasst eine Polysiliciumschicht, die mit einer Störstelle des P-Typs wie Bor (B) oder einer Störstelle des N-Typs wie Phosphor (P) hoch dotiert ist. Zusätzlich zu der Polysiliciumschicht kann die erste leitfähige Schicht 201 auch eine Polysilicium-Germanium (Si1-xGex)-Schicht, wobei x in einem Bereich von etwa 0,01 bis 1,0 liegt, oder eine Silicidschicht umfassen. Die Silicidschicht umfasst eines ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Ni, Cr, Co, Ti, W, Ta, Hf, Zr und Pt.
  • Die zweite leitfähige Schicht 203 umfasst eine Wolframschicht. Die Wolframschicht ist durch das Durchführen entweder eines PVD-Verfahrens, eines CVD-Verfahrens oder eines ALD-Verfahrens auf eine Dicke von etwa 100 Å bis 2.000 Å gebildet. Das PVD-Verfahren umfasst ein Sputterdepositionsverfahren mit einem Wolfram-Sputtertarget.
  • Die Zwischenstruktur 202 umfasst eine stickstoffhaltige Titan (TiNx)-schicht 202A, eine stickstoffhaltige Wolfram (WNx)-schicht 202B und eine stickstoffhaltige Wolframsilicid (WSixNy)-schicht 202C. Detaillierter weist die stickstoffhaltige Titanschicht 202A ein bestimmtes Verhältnis von Stickstoff zu Titan auf, zum Beispiel in einem Bereich von etwa 0,2 bis 0,8. Anders als die in 3A veranschaulichte Titanschicht 22A ist die stickstoffhaltige Titanschicht 202A auf eine Dicke von etwa 1 nm bis 15 nm geformt. Die stickstoffhaltige Titanschicht 202A steht für eine Titannitridschicht oder eine Titanschicht, welche ein bestimmtes Gehalt/Masse-Verhältnis an Stickstoff enthält.
  • Die stickstoffhaltige Wolframschicht 202B weist ein bestimmtes Verhältnis von Stickstoff zu Wolfram auf, zum Beispiel in einem Bereich von etwa 0,3 bis 1,5. Die stickstoffhaltige Wolframschicht 202B steht für eine Wolframnitridschicht oder eine Wolframschicht, welche ein bestimmtes Gehalt/Masse-Verhältnis an Stickstoff enthält. Wie später noch beschrieben werden wird, stellt die stickstoffhaltige Wolframschicht 202B Stickstoff an die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 202C bereit. Die stickstoffhaltige Wolframschicht 202B ist auf eine Dicke von etwa 2 nm bis 20 nm gebildet. Aufgrund der Bereitstellung von Stickstoff wird die stickstoffhaltige Wolframschicht 202B zu einer reinen Wolframschicht oder zu einer Wolframschicht, welche nach dem Glühen nur noch Spuren von Stickstoff enthält.
  • Ein Verhältnis von Silicium zu Wolfram in der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 202C liegt im Bereich zwischen etwa 0,5 und 3,0, und ein Stickstoffgehalt der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 202C liegt im Bereich von etwa 10% bis etwa 60% Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 202C steht für eine Wolfram-Siliciumnitridschicht oder eine Wolframsilicidschicht, welche ein bestimmtes Gehalt/Masse-Verhältnis an Stickstoff enthält.
  • Die stickstoffhaltige Wolframschicht 202B wird durch das Durchführen eines PVD-Verfahrens, eines CVD-Verfahrens oder eines ALD-Verfahrens gebildet. Die stickstoffhaltige Titanschicht 202A und die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 202C werden durch das Durchführen eines PVD-Verfahrens gebildet. Das PVD-Verfahren erfolgt mit einem Sputterdepositionsverfahren oder einem reaktiven Sputterdepositionsverfahren. Zum Beispiel wird die stickstoffhaltige Titanschicht 202A durch das Durchführen eines Sputterdepositionsverfahrens mit einem Titan-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet. Die stickstoffhaltige Wolframschicht 202B wird durch das Durchführen eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens mit einem Wolfram-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet. Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 202C wird durch das Durchführen eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens mit einem Wolframsilicid-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet.
  • Insbesondere wird das PVD-Verfahren, wie ein reaktives Sputterdepositionsverfahren, verwendet, um die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 202C zu bilden, weil sich die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 202C nicht leicht über der stickstoffhaltigen Wolframschicht 202B erzeugen lässt. Wenn die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 202C durch das Durchführen eines CVD-Verfahrens gebildet wird, wird die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 202C nicht gleichmäßig über der stickstoffhaltigen Wolframschicht 202B erzeugt, wodurch es zu Anhäufungen kommt. Diese Anhäufungen entstehen, weil eine Wolframoxid (WOx)-schicht über der stickstoffhaltigen Wolframschicht 202B existiert ist, welche die Anhaftung der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 202C, welche durch das CVD-Verfahren gebildet wird, schwächt. Jedoch ermöglicht das Durchführen des reaktiven Sputterdepositionsverfahrens mit dem Wolframsilicid-Sputtertarget in der Stickstoffgasumgebung die gleichmäßige Bildung der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 202C ungeachtet einer Grundschichtart.
  • Niedriger Kontaktwiderstand kann durch Verwendung der stickstoffhaltigen Titanschicht 202A in der zweiten Ausführungsform ähnlich der Titanschicht 22A in der ersten Ausführungsform erhalten werden. Der Grund für den niedrigen Kontaktwiderstand ist, dass die gebildete stickstoffhaltige Wolframschicht 202B Stickstoff an die stickstoffhaltige Titanschicht 202A bereitstellt, wodurch ein oberer Abschnitt der stickstoffhaltigen Titanschicht 202A robust gemacht und gleichzeitig die Anhäufung von Ti-Si-Bindungen verhindert wird.
  • Die Gatestapelstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die erste leitfähige Schicht 201, die TiNx/WNx/WSixNy-Zwischenstruktur 202 und die zweite leitfähige Schicht 203. Die erste leitfähige Schicht 201 umfasst Polysilicium und die zweite leitfähige Schicht 203 umfasst Wolfram, wodurch eine Wolfram-Polysilicium-Gatestapelstrukur gebildet wird.
  • Insbesondere ist die TiNx/WNx/WSixNy-Zwischenstruktur 202 in einer Stapelstruktur gebildet, umfassend eine erste Metallschicht, eine zweite Metallschicht und eine stickstoffhaltige Metallsilicidschicht. Die erste und zweite Metallschicht sind Metallschichten, welche ein bestimmtes Gehalt/Masse-Verhältnis an Stickstoff enthalten, und auch die stickstoffhaltige Metallsilicidschicht enthält ein bestimmtes Gehalt/Masse-Verhältnis an Stickstoff. Zum Beispiel ist die erste Metallschicht die stickstoffhaltige Titanschicht 202A. Die zweite Metallschicht ist die stickstoffhaltige Wolframschicht 202B. Die Metallsilicidschicht ist die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 202C.
  • Die wie oben veranschaulichte mehrschichtige Zwischenstruktur kann auch in anderen verschiedenen Strukturen gebildet sein. Zum Beispiel umfasst die erste stickstoffhaltige Metallschicht eine stickstoffhaltige Tantal (TaNx)-schicht zusätzlich zu der stickstoffhaltigen Titanschicht, und die zweite stickstoffhaltige Metallschicht umfasst eine stickstoffhaltige Titanwolfram (TiWNx)-schicht zusätzlich zu der stickstoffhaltigen Wolframschicht. Die stickstoffhaltige Metallsilicidschicht umfasst eine stickstoffhaltige Titansilicid (TiSixNy)-schicht oder eine stickstoffhaltige Tantalsilicidschicht (TaSixNy) zusätzlich zu der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht. Die stickstoffhaltige Tantalschicht wird durch das Durchführen eines PVD-Verfahrens, welches das Sputtern umfasst, eines CVD-Verfahrens oder eines ALD-Verfahrens gebildet. Die stickstoffhaltige Titanwolframschicht wird durch das Durchführen eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens mit einem Titanwolfram-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet. Die stickstoffhaltige Titansilicidschicht und die stickstoffhaltige Tantalsilicidschicht werden durch ein reaktives Sputterdepositionsverfahren mit entsprechenden Titansilicid- und Tantalsilicid-Sputtertargets in Stickstoffgasumgebung gebildet. Die stickstoffhaltige Tan talschicht ist auf eine Dicke von etwa 1 nm bis 8 nm gebildet. Jede der stickstoffhaltigen Titanwolframschicht, der stickstoffhaltigen Titansilicidschicht und der stickstoffhaltigen Tantalsilicidschicht ist auf eine Dicke von etwa 2 nm bis 20 nm gebildet und weist einen Stickstoffgehalt in Bereich zwischen etwa 10% und 60% auf. In der stickstoffhaltigen Titanwolframschicht liegt ein Verhältnis von Titan zu Wolfram im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0. In der stickstoffhaltigen Titansilicidschicht liegt ein Verhältnis von Silicium zu Titan im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0. In der stickstoffhaltigen Tantalsilicidschicht liegt ein Verhältnis von Silicium zu Tantal im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0.
  • Ähnlich der TiNx/WNx/WSixNy-Zwischenstruktur kann die Zwischenstruktur, welche die stickstoffhaltige Tantalschicht anstelle der stickstoffhaltigen Titanschicht umfasst, niedrigen Kontaktwiderstand und Flächenwiderstand aufweisen und gleichzeitig eine Polysiliciumverarmung verhindern. Obwohl die Zwischenstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform in drei Schichten gebildet ist, kann die Zwischenstruktur ferner eine stickstoffhaltige Wolfram (WNx)-schicht über der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht umfassen. Die zusätzlich bereitgestellte stickstoffhaltige Wolframschicht weist eine Dicke und einen Stickstoffgehalt auf, welche/r im Wesentlichen die/der gleiche ist wie bei der ersten bereitgestellten stickstoffhaltigen Wolframschicht. Die mehreren Schichten der TiNx/WNx/WSixNy-Zwischenstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform umfassen Stickstoff. Aufgrund dessen kann die TiNx/WNx/WSixNy-Zwischenstruktur den niedrigen Flächenwiderstand und Kontaktwiderstand aufweisen, und sie verringert die Höhe der Gatestapelstruktur. Außerdem kann die TiNx/WNx/WSixNy-Zwischenstruktur die Polysiliciumverarmung verringern, welche aus dem Herausdiffundieren von Störstellen wie Bor, welche in der ersten leitfähigen Schicht 201 dotiert sind, resultiert.
  • 3D veranschaulicht eine Gatestapelstruktur gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung. Die Gatestapelstruktur umfasst eine erste leitfähige Schicht 211, eine Zwischenstruktur 212 und eine zweite leitfähige Schicht 213. Die erste leitfähige Schicht 211 umfasst eine Polysiliciumschicht, welche mit einer Störstelle des P-Typs wie Bor (B) oder einer Störstelle des N-Typs wie Phosphor (P) hoch dotiert ist. Zusätzlich zu der Polysiliciumschicht kann die erste leitfähige Schicht 211 auch eine Polysilicium-Germanium (Si1-xGex)-schicht, wobei x in einem Bereich von etwa 0,01 und 1,0 liegt, oder eine Silicidschicht umfassen. Die Silicidschicht umfasst eines ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Ni, Cr, Co, Ti, W, Ta, Hf, Zr und Pt.
  • Die zweite leitfähige Schicht 213 umfasst eine Wolframschicht. Die Wolframschicht wird durch das Durchführen entweder eines PVD-Verfahrens, eines CVD-Verfahrens oder eines ALD-Verfahrens auf eine Dicke von etwa 10 nm bis 200 nm gebildet. Das PVD-Verfahren umfasst ein Sputterdepositionsverfahren mit einem Wolfram-Sputtertarget.
  • Die Zwischenstruktur 212 umfasst eine Titansilicid (TiSix)-schicht 212A, eine stickstoffhaltige Titan (TiNx)-schicht 212B, eine stickstoffhaltige Wolfram (WNx)-schicht 212C und eine stickstoffhaltige Wolframsilicid (WSixNy)-schicht 212D. Gemäß der Zwischenstrukturen 22 und 202, die in der entsprechenden ersten und zweiten Ausführungsform veranschaulicht sind, können auch eine Tantalsilicidschicht, eine stickstoffhaltige Tantalschicht und eine stickstoffhaltige Titanwolframschicht zusätzlich zu der Titansilicidschicht, einer stickstoffhaltigen Titanschicht bzw. einer stickstoffhaltigen Wolframschicht gebildet sein. Es kann auch eine stickstoffhaltige Titansilicidschicht oder eine stickstoffhaltige Tantalsilicidschicht zusätzlich zu der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht gebildet sein.
  • Die Gatestapelstruktur gemäß der dritten Ausführungsform ist eine daraus resultierende Struktur, die nach dem Durchführen einer Glühbehandlung an den Gatestapelstrukturen gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird. Das Glühen umfasst eine Wärmebehandlung während verschiedener Prozesse (z. B. Spacerbildung und Zwischenschicht-Isolierschichtbildung), die nach dem Bilden der Gates tapelstrukturen durchgeführt wird.
  • Die Zwischenstruktur 212 wird nun unter Bezugnahme auf 3A und 3D mit der Zwischenstruktur 22 verglichen. Die Titansilicidschicht 212A wird gebildet, wenn die Titanschicht 22A mit Polysilicium aus der ersten leitfähigen Schicht 21 reagiert, und sie weist eine Dicke von etwa 0,1 nm bis 3 nm auf. Ein Verhältnis von Silicium zu Titan in der Titansilicidschicht 212A liegt in einem Bereich zwischen etwa 0,5 und 3,0.
  • Die stickstoffhaltige Titanschicht 212B entsteht, wenn die Titanschicht 22A mit Stickstoff aus der stickstoffhaltigen Wolframschicht 22B versorgt wird. Eine Dicke der stickstoffhaltigen Titanschicht 212B liegt im Bereich von etwa 1 nm bis 10 nm und sie weist ein Verhältnis von Stickstoff zu Titan im Bereich von etwa 0,7 bis 1,3 auf. Verglichen mit dem Verhältnis von Stickstoff zu Titan in der Titanschicht 22A, erhöht sich das Verhältnis von Stickstoff zu Titan in der stickstoffhaltigen Titanschicht 212B von etwa 0 auf etwa 0,7 bis 1,3.
  • Nach dem Glühen weist die stickstoffhaltige Wolframschicht 212C einen Stickstoffgehalt auf, welcher aufgrund der Denudation auf etwa 10% oder darunter verringert ist. Das Bezugssymbol WNx(D) bezeichnet die denudierte stickstoffhaltige Wolframschicht. Die stickstoffhaltige Wolframschicht 212C ist etwa 2 nm bis 20 nm dick. Ein Verhältnis von Stickstoff zu Wolfram in der stickstoffhaltigen Wolframschicht 212C liegt in einem Bereich zwischen etwa 0,01 und 0,15. Verglichen mit dem Verhältnis von Stickstoff zu Wolfram in der stickstoffhaltigen Wolframschicht 22C, welche in 3A veranschaulicht ist, verringert sich das Verhältnis von. Stickstoff zu Wolfram in der stickstoffhaltigen Wolframschicht 212C von dem Bereich zwischen etwa 0,3 und 1,5 auf den Bereich zwischen etwa 0,01 bis 0,15.
  • Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 212D weist eine Dicke und eine Zusammensetzung auf, die im Wesentlichen die gleiche ist wie die der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 22C. Im Einzelnen weist die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 212D ein Verhältnis von Silicium zu Wolfram im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0 und einen Stickstoffgehalt im Bereich zwischen etwa 10% und 60% auf. Eine Dicke der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 212D liegt in einem Bereich zwischen etwa 2 nm bis 20 nm.
  • Die Zwischenstruktur 212 wird nun unter Bezugnahme auf 3D und 3C mit der Zwischenstruktur 202 verglichen. Während der Glühbehandlung wird die stickstoffhaltige Titanschicht 202A mit Stickstoff aus der stickstoffhaltigen Wolframschicht 202B versorgt. Aufgrund dessen wird die stickstoffhaltige Titanschicht 202A in die stickstoffhaltige Titanschicht 212B mit einer minimalen Reaktion mit der Titansilicidschicht 212A umgewandelt. Eine Dicke der Titansilicidschicht 212A liegt im Bereich von etwa 0,1 nm bis 3 nm und eine Dicke der stickstoffhaltigen Titanschicht 212B liegt im Bereich von etwa 1 nm bis 10 nm.
  • Ein Verhältnis von Stickstoff zu Titan in der stickstoffhaltigen Titanschicht 212B liegt im Bereich zwischen etwa 0,7 und 1,3. Verglichen mit dem Stickstoff/Titan-Verhältnis in der stickstoffhaltigen Titanschicht 202B erhöht sich das Stickstoff/Titan-Verhältnis in der stickstoffhaltigen Titanschicht 212B von dem Bereich zwischen etwa 0,2 bis 0,8 auf den Bereich zwischen etwa 0,7 und 1,3.
  • Nach dem Glühen weist die stickstoffhaltige Wolframschicht 212C einen Stickstoffgehalt auf, welcher aufgrund der Denudation auf etwa 10% oder darunter verringert ist. Die stickstoffhaltige Wolframschicht 212C ist etwa 2 nm bis 20 nm dick. Ein Verhältnis von Stickstoff zu Wolfram in der stickstoffhaltigen Wolframschicht 212C liegt in einem Bereich zwischen etwa 0,01 und 0,15. Verglichen mit dem Verhältnis von Stickstoff zu Wolfram in der stickstoffhaltigen Wolframschicht 202C, welche in 3C veranschaulicht ist, verringert sich das Verhältnis von Stickstoff zu Wolfram in der stickstoffhaltigen Wolframschicht 212C von dem Bereich zwischen etwa 0,3 und 1,5 auf den Bereich zwischen etwa 0,01 bis 0,15.
  • Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 212D weist eine Dicke und eine Zusammensetzung auf, die im Wesentlichen die gleiche ist wie die der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 202C. Im Einzelnen weist die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 212D ein Verhältnis von Silicium zu Wolfram im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0 und einen Stickstoffgehalt im Bereich zwischen etwa 10% und 60% auf. Eine Dicke der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 212D liegt in einem Bereich zwischen etwa 2 nm bis 20 nm.
  • Die Gatestapelstruktur gemäß der dritten Ausführungsform umfasst eine erste Zwischenstruktur und eine zweite Zwischenstruktur. Die erste Zwischenstruktur umfasst eine erste Metallsilicidschicht und eine erste stickstoffhaltige Metallschicht und die zweite Zwischenstruktur umfasst eine zweite stickstoffhaltige Metallschicht und eine zweite stickstoffhaltige Metallsilicidschicht. Zum Beispiel ist die erste Zwischenstruktur durch das Stapeln der Titansilicidschicht 212A und der stickstoffhaltigen Titanschicht 212B gebildet. Die zweite Zwischenstruktur ist durch das Stapeln der stickstoffhaltigen Wolframschicht 212C und der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 212D gebildet.
  • 3E veranschaulicht ein Bild einer Gatestapelstruktur nach einem Glühprozess. Gleiche Bezugszeichen stehen für gleiche Elemente, die in der ersten bis dritten Ausführungsform beschrieben wurden. Demnach wird deren detaillierte Beschreibung hier weggelassen.
  • 4A veranschaulicht eine Gatestapelstruktur gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung. Die Gatestapelstruktur umfasst eine erste leitfähige Schicht 31, eine Zwischenstruktur 32 und eine zweite leitfähige Schicht 33. Die erste leitfähige Schicht 31 umfasst eine Polysiliciumschicht, welche mit einer Störstelle des P-Typs wie Bor oder einer Störstelle des N-Typs wie Phosphor hoch dotiert ist. Die erste leitfähige Schicht 31 kann auch eine Polysilicium-Germanium-Schicht (Si1-xGex, wobei x in einem Bereich von etwa 0,01 und 1,0 liegt) oder eine Silicidschicht umfassen. Zum Beispiel umfasst die Silicidschicht eines ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Ni, Cr, Co, Ti, W, Ta, Hf, Zr und Pt.
  • Die zweite leitfähige Schicht 33 umfasst eine Wolframschicht. Die Wolframschicht ist etwa 10 nm bis 2 nm dick und wird durch das Durchführen eines PVD-Verfahrens, eines CVD-Verfahrens oder eines ALD-Verfahrens gebildet. Das PVD-Verfahren umfasst ein Sputterdepositionsverfahren unter Verwendung eines Wolfram-Sputtertargets.
  • Die Zwischenstruktur 32 umfasst eine Titanschicht 32A und eine stickstoffhaltige Wolframsilicid (WSixNy)-schicht 32B. Im Einzelnen liegt eine Dicke der Titanschicht 32A im Bereich von etwa 1 nm bis etwa 8 nm. Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 32B weist ein Verhältnis von Silicium zu Wolfram im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0 und einen Stickstoffgehalt von etwa 10% bis 60% auf. Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 32B steht für eine Wolfram-Siliciumnitridschicht oder eine Wolframsilicidschicht, welche ein bestimmtes Gehalt/Masse-Verhältnis an Stickstoff enthält. Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 32B ist auf eine Dicke von etwa 2 nm bis 20 nm gebildet.
  • Die Titanschicht 32A wird durch ein PVD-Verfahren, ein CVD-Verfahren oder ein ALD-Verfahren gebildet. Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 32B wird durch ein PVD-Verfahren gebildet. Das PVD-Verfahren erfolgt mittels eines Sputterdepositionsverfahrens oder eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens. Zum Beispiel wird die Titanschicht 32A durch das Durchführen eines Sputterdepositions verfahrens mit einem Titan-Sputtertarget gebildet. Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 32B wird durch das Durchführen eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens mit einem Wolframsilicid-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet. Insbesondere wird das PVD-Verfahren wie ein reaktives Sputterdepositionsverfahren verwendet, um die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 32B zu bilden, weil sich dadurch die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 32B ungeachtet einer Grundschichtart gleichmäßig bilden lässt.
  • Die Gatestapelstruktur gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die erste leitfähige Schicht 31, die Ti/WSixNy-Zwischenstruktur 32 und die zweite leitfähige Schicht 33. Die erste leitfähige Schicht 31 umfasst Polysilicium und die zweite leitfähige Schicht 33 umfasst Wolfram, wodurch eine Wolfram-Polysilicium-Gatestapelstrukur gebildet wird.
  • Insbesondere umfasst die Ti/WSixNy-Zwischenstruktur eine Metallschicht und eine stickstoffhaltige Metallsilicidschicht. Die Metallschicht umfasst eine reine Metallschicht und die Metallsilicidschicht umfasst eine Wolframsilicidschicht, welche Stickstoff enthält. Zum Beispiel ist die Metallschicht die Titanschicht 32A und die Metallsilicidschicht ist die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 32B.
  • Die mehrschichtige Zwischenstruktur gemäß der vierten Ausführungsform kann auch in anderen Strukturen gebildet sein. Die Metallschicht umfasst eine Tantalschicht zusätzlich zu der Titanschicht und die stickstoffhaltige Metallsilicidschicht umfasst eine stickstoffhaltige Titansilicid (TiSixNy)-schicht oder eine stickstoffhaltige Tantalsilicidschicht (TaSixNy) zusätzlich zu der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht. Die Tantalschicht wird durch ein PVD-Verfahren, welches ein Sputterdepositionsverfahren umfasst, ein CVD-Verfahren oder ein ALD-Verfahren gebildet. Die stickstoffhaltige Titansilicidschicht wird durch ein reaktives Sputterdepositionsverfahren mit einem Titansilicid-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet. Die stickstoffhaltige Tantalsilicidschicht wird durch das Durchführen eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens mit einem Tantalsilicid-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet. Die Tantalschicht ist etwa 1 nm bis 84 nm dick. Jede der stickstoffhaltigen Titansilicidschicht und der stickstoffhaltigen Tantalsilicidschicht ist auf eine Dicke von etwa 2 nm bis 20 nm gebildet und weist einen Stickstoffgehalt von etwa 10% bis 60% auf. Ein Verhältnis von Silicium zu Titan in der stickstoffhaltigen Titansilicidschicht liegt im Bereich zwischen etwa 0,5 und 3,0. Die stickstoffhaltige Tantalsilicidschicht weist ein Silicium/Titan-Verhältnis von etwa 0,5 bis 3,0 auf.
  • 4B veranschaulicht eine Gatestapelstruktur gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die veranschaulichte Gatestapelstruktur ist aus der Gatestapelstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform modifiziert. Mit anderen Worten, anstelle von Titan wird eine stickstoffhaltige Titan (TiNx)-schicht verwendet, wobei x geringer als etwa 1 ist.
  • Die Gatestapelstruktur umfasst eine erste leitfähige Schicht 301, eine Zwischenstruktur 302 und eine zweite leitfähige Schicht 303. Die erste leitfähige Schicht 301 umfasst eine Polysiliciumschicht, welche mit einer Störstelle des P-Typs wie Bor oder einer Störstelle des N-Typs wie Phosphor hoch dotiert ist. Die erste leitfähige Schicht 301 kann auch eine Polysilicium-Germanium-Schicht (Si1-xGex, wobei x in einem Bereich zwischen etwa 0,01 und 1,0 liegt) oder eine Silicidschicht umfassen. Zum Beispiel umfasst die Silicidschicht eines ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Ni, Cr, Co, Ti, W, Ta, Hf, Zr und Pt.
  • Die zweite leitfähige Schicht 303 umfasst eine Wolframschicht. Die Wolframschicht ist etwa 10 nm bis 200 nm dick und wird durch das Durchführen eines PVD-Verfahrens, eines CVD-Verfahrens oder eines ALD-Verfahrens gebildet. Das PVD-Verfahren umfasst ein Sputterdepositionsverfahren unter Verwendung eines Wolfram-Sputtertargets.
  • Die Zwischenstruktur 302 umfasst eine stickstoffhaltige Titan (TiNx)-schicht 302A und eine stickstoffhaltige Wolframsilicid (WSixNy)-schicht 302B. Die stickstoffhaltige Titanschicht 302A weist ein Verhältnis von Stickstoff zu Titan im Bereich von etwa 0,2 bis 0,8 und eine Dicke von etwa 10 nm bis 15 nm auf. Die stickstoffhaltige Titanschicht 302A steht für eine Titannitridschicht oder eine Titanschicht, welche Stickstoff enthält. Bei der vorliegenden Ausführungsform weist die stickstoffhaltige Titanschicht eine Metalleigenschaft auf.
  • Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 302B weist ein Verhältnis von Silicium zu Wolfram im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0 und einen Stickstoffgehalt von etwa 10% bis 60% auf. Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 302B steht für eine Wolfram-Siliciumnitridschicht oder eine Wolframsilicidschicht, welche ein bestimmtes Gehalt/Masse-Verhältnis an Stickstoff enthält.
  • Die stickstoffhaltige Titanschicht 302A und die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 302B werden durch ein PVD-Verfahren gebildet. Das PVD-Verfahren erfolgt mittels eines Sputterdepositionsverfahrens oder eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens. Zum Beispiel wird die stickstoffhaltige Titanschicht 302A durch ein reaktives Sputterdepositionsverfahren mit einem Titan-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet. Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 302B wird durch ein reaktives Sputterdepositionsverfahren mit einem Wolframsilicid-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet.
  • Das PVD-Verfahren wie das oben beschriebene reaktive Sputterdepositionsverfahren wird verwendet, um die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 302B zu bilden, weil das PVD-Verfahren die gleichmäßige Bildung der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 302B ungeachtet einer Grundschichtart zulässt.
  • Die Gatestapelstruktur gemäß der fünften Ausführungsform umfasst die erste leitfähige Schicht 301, die TiNx/WSixNy-Zwischenstruktur 302 und die zweite leitfähige Schicht 303. Die erste leitfähige Schicht 301 und die zweite leitfähige Schicht 303 umfassen eine Polysiliciumschicht bzw. eine Wolframschicht. Aufgrund dessen wird eine Wolfram-Polysilicium-Gatestapelstrukur bereitgestellt.
  • Insbesondere umfasst die TiNx/WSixNy-Zwischenstruktur eine Metallschicht und eine stickstoffhaltige Metallsilicidschicht. Die Metallschicht umfasst eine Metallschicht, welche ein bestimmtes Gehalt/Masse-Verhältnis an Stickstoff enthält, und die Metallsilicidschicht umfasst eine Metallsilicidschicht, welche ein bestimmtes Gehalt/Masse-Verhältnis an Stickstoff enthält. Zum Beispiel umfasst die Metallschicht die stickstoffhaltige Titanschicht 302A und die Metallsilicidschicht umfasst die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 302B.
  • Die mehrschichtige Zwischenstruktur gemäß der fünften Ausführungsform kann auch in anderen verschiedenen Strukturen gebildet sein. Die stickstoffhaltige Metallschicht umfasst eine stickstoffhaltige Tantal (TaNx)-schicht zusätzlich zu der stickstoffhaltigen Titanschicht. Die stickstoffhaltige Metallsilicidschicht umfasst eine stickstoffhaltige Titansilicid (TiSixNy)-schicht oder eine stickstoffhaltige Tantalsilicid (TaSixNy)-schicht zusätzlich zu der stickstoffhaltigen Wolframsilicid (WSixNy)-schicht. Die stickstoffhaltige Tantalschicht wird durch ein PVD-Verfahren, welches ein Sputterdepositionsverfahren umfasst, ein CVD-Verfahren oder ein ALD-Verfahren gebildet. Die stickstoffhaltige Titansilicidschicht wird durch das Durchführen eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens mit einem Titansilicid-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet. Die stickstoffhaltige Tantalsilicidschicht wird durch das Durchführen eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens mit einem Tantalsilicid-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet. Die stickstoffhaltige Tantalschicht weist eine Dicke im Bereich zwischen etwa 1 nm bis 8 nm auf. Jede der stickstoffhaltigen Titansilicidschicht und der stickstoffhaltigen Tantalsilicidschicht ist auf eine Dicke von etwa 2 nm bis 20 nm gebildet und weist einen Stickstoffgehalt von etwa 10% bis 60% auf. Ein Verhältnis von Silicium zu Titan in der stickstoffhaltigen Titansilicidschicht liegt im Bereich zwischen etwa 0,5 und 3,0. Die stickstoffhaltige Tantalsilicidschicht weist ein Verhältnis von Silicium zu Tantal im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0 auf.
  • 4C veranschaulicht eine Gatestapelstruktur gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Gatestapelstruktur umfasst eine erste leitfähige Schicht 311, eine Zwischenstruktur 312 und eine zweite leitfähige Schicht 313. Die erste leitfähige Schicht 311 umfasst eine Polysiliciumschicht, welche mit einer Störstelle des P-Typs wie Bor (B) oder einer Störstelle des N-Typs wie Phosphor (P) hoch dotiert ist. Zusätzlich zu der Polysiliciumschicht kann die erste leitfähige Schicht 311 auch eine Polysilicium-Germanium (Si1-xGex)-schicht, wobei x in einem Bereich von etwa 0,01 bis 1,0 liegt, oder eine Silicidschicht umfassen. Die Silicidschicht umfasst eines ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Ni, Cr, Co, Ti, W, Ta, Hf, Zr und Pt.
  • Die zweite leitfähige Schicht 313 umfasst eine Wolframschicht. Die Wolframschicht wird durch das Durchführen entweder eines PVD-Verfahrens, eines CVD-Verfahrens oder eines ALD-Verfahrens auf eine Dicke von etwa 10 nm bis 200 nm gebildet. Das PVD-Verfahren umfasst ein Sputterdepositionsverfahren mit einem Wolfram-Sputtertarget.
  • Die Zwischenstruktur 312 umfasst eine Titansilicid (TiSix)-schicht 312A, eine stickstoffhaltige Titan (TiNx)-schicht 312B und eine stickstoffhaltige Wolframsilicid (WSixNy)-schicht 312C. Die Zwischenstruktur kann abhängig von den Materialien ausgewählt aus den in der vierten und fünften Ausführungsform beschriebenen Materialien in anderen verschiedenen Strukturen gebildet sein.
  • Die Gatestapelstruktur gemäß der sechsten Ausführungsform ist eine daraus resultierende Struktur, die nach dem Durchführen einer Glühbehandlung an den Gatestapelstrukturen gemäß der vierten und fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird. Das Glühen umfasst eine Wärmebehandlung während verschiedener Prozesse (z. B. Spacerbildung und Zwischenschicht-Isolierschichtbildung), die nach der Bildung der Gatestapelstrukturen durchgeführt wird.
  • In dem Fall, in dem die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 32B über der Titanschicht 32A gebildet ist (siehe 4A), werden nach dem Glühen Spuren von Stickstoff in der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 32B in einer Grenzregion zwischen der Titanschicht 32A und der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 32B zersetzt. Aufgrund dessen wird, wie in 4C veranschaulicht, ein oberer Abschnitt der Titanschicht 32A in die stickstoffhaltige Titanschicht 312B umgewandelt, und ein unterer Abschnitt der Titanschicht 32A reagiert mit Polysilicium aus der ersten leitfähigen Schicht 31, um die Titansilicidschicht 312A zu bilden.
  • Eine Dicke der Titansilicidschicht 312A liegt im Bereich von etwa 0,1 nm bis 3 nm und ein Verhältnis von Silicium zu Titan darin liegt im Bereich zwischen etwa 0,5 und 3,0. Die stickstoffhaltige Titanschicht 312B ist etwa 1 nm bis 10 nm dick und sie weist ein Verhältnis von Stickstoff zu Titan in einem Bereich von etwa 0,7 bis 1,3 auf.
  • Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 312C weist eine Dicke und eine Zusammensetzung auf, die im Wesentlichen die gleiche ist wie die der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 32B. Im Einzelnen weist die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 312C ein Verhältnis von Silicium zu Wolfram im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0 und einen Stickstoffgehalt im Bereich zwischen etwa 10% und 60% auf. Eine Dicke der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 312C liegt in einem Bereich zwischen etwa 2 nm bis 20 nm.
  • Die Zwischenstruktur 312 wird nun unter Bezugnahme auf 4C und 4B mit der Zwischenstruktur 302 verglichen. Während der Glühbehandlung wird die stickstoffhaltige Titanschicht 302A mit Stickstoff aus der stick stoffhaltigen Wolframsilicidschicht 302B versorgt, wodurch diese in die stickstoffhaltige Titanschicht 312B mit einer minimalen Reaktion mit der Titansilicidschicht 312A umgewandelt wird. Eine Dicke der Titansilicidschicht 312A liegt im Bereich von etwa 0,1 nm bis 3 nm und eine Dicke der stickstoffhaltigen Titanschicht 312B liegt im Bereich von etwa 1 nm bis 10 nm Ein Verhältnis von Stickstoff zu Titan innerhalb der stickstoffhaltigen Titanschicht 312B liegt im Bereich von etwa 0,7 bis 1,3. Verglichen mit dem Stickstoff/Titan-Verhältnis in der stickstoffhaltigen Titanschicht 302B (siehe 4C), erhöht sich das Stickstoff/Titan-Verhältnis in der stickstoffhaltigen Titanschicht 312B von dem Bereich zwischen etwa 0,2 bis 0,8 auf den Bereich zwischen etwa 0,7 und 1,3.
  • Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 312C weist eine Dicke und eine Zusammensetzung auf, die im Wesentlichen die gleiche ist wie die der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 302C. Im Einzelnen weist die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 312C ein Verhältnis von Silicium zu Wolfram im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0 und einen Stickstoffgehalt im Bereich zwischen etwa 10% und 60% auf. Eine Dicke der stickstoffhaltigen Wolframsilicid-schickt 312C liegt in einem Bereich zwischen etwa 2 nm und 20 nm.
  • Die Gatestapelstruktur gemäß der sechsten Ausführungsform umfasst eine erste Zwischenstruktur und eine zweite Zwischenstruktur. Die erste Zwischenstruktur umfasst eine Metallsilicidschicht und eine stickstoffhaltige Metallschicht und die zweite Zwischenstruktur umfasst eine stickstoffhaltige Metallsilicidschicht. Zum Beispiel ist die erste Zwischenstruktur durch das Stapeln der Titansilicidschicht 312A und der stickstoffhaltigen Titanschicht 312B gebildet. Die zweite Zwischenstruktur umfasst die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 312C.
  • 5A veranschaulicht eine Gatestapelstruktur gemäß einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Gatestapelstruktur umfasst eine erste leit fähige Schicht 41, eine Zwischenstruktur 42 und eine zweite leitfähige Schicht 43. Die erste leitfähige Schicht 41 umfasst eine Polysiliciumschicht, die mit einer Störstelle des P-Typs wie Bor oder einer Störstelle des N-Typs wie Phosphor hoch dotiert ist. Die erste leitfähige Schicht 41 kann auch eine Polysilicium-Germanium-Schicht (Si1-xGex, wobei x im Bereich von etwa 0,01 und 1,0 liegt) oder eine Silicidschicht umfassen. Zum Beispiel umfasst die Silicidschicht eines ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Ni, Cr, Co, Ti, W, Ta, Hf, Zr und Pt.
  • Die zweite leitfähige Schicht 43 umfasst eine Wolframschicht. Die Wolframschicht ist etwa 10 nm bis 200 nm dick und wird durch das Durchführen eines PVD-Verfahrens, eines CVD-Verfahrens oder eines ALD-Verfahrens gebildet. Das PVD-Verfahren umfasst ein Sputterdepositionsverfahren unter Verwendung eines Wolfram-Sputtertargets.
  • Die Zwischenstruktur 42 umfasst eine Titanschicht 42A, eine stickstoffhaltige Wolframsilicid (WSixNy)-schicht 42B und eine stickstoffhaltige Wolfram (WNx)-schicht 42C. Im Einzelnen liegt eine Dicke der Titanschicht 42A im Bereich von etwa 1 nm bis etwa 8 nm Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 42B weist ein Verhältnis von Silicium zu Wolfram im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0 und einen Stickstoffgehalt von etwa 10% bis 60% auf. Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 42B steht für eine Wolfram-Siliciumnitridschicht oder eine Wolframsilicidschicht, welche ein bestimmtes Gehalt/Masse-Verhältnis an Stickstoff enthält. Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 42B ist auf eine Dicke von etwa 2 nm bis 20 nm gebildet.
  • Ein Verhältnis von Stickstoff zu Wolfram in der stickstoffhaltigen Wolframschicht 42C liegt im Bereich zwischen etwa 0,3 und 1,5. Die stickstoffhaltige Wolframschicht 42C steht für eine Wolframnitridschicht oder eine Wolframschicht, welche ein bestimmtes Gehalt/Masse-Verhältnis an Stickstoff enthält. Eine Dicke der stickstoffhaltigen Wolframschicht 42C liegt im Bereich von etwa 2 nm bis 20 nm. Wie später noch beschrieben werden wird, stellt die stickstoffhaltige Wolframschicht 42C Stickstoff an die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 42B bereit. Somit wird die stickstoffhaltige Wolframschicht 42C nach dem Glühen zu einer reinen Wolframschicht ohne Stickstoff oder zu einer Wolframschicht, welche nur noch Spuren von Stickstoff enthält.
  • Die Titanschicht 42A und die stickstoffhaltige Wolframschicht 42C werden durch das Durchführen eines PVD-Verfahrens, eines CVD-Verfahrens oder eines ALD-Verfahrens gebildet. Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 42B wird durch das Durchführen eines PVD-Verfahrens gebildet.
  • Das PVD-Verfahren erfolgt mittels eines Sputterdepositionsverfahrens oder eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens. Zum Beispiel wird die Titanschicht 42A durch das Durchführen eines Sputterdepositionsverfahrens mit einem Titan-Sputtertarget gebildet. Die stickstoffhaltige Wolframschicht 42C wird durch das Durchführen eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens mit einem Wolfram-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet. Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 42B wird durch das Durchführen eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens mit einem Wolframsilicid-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet. Insbesondere wird das PVD-Verfahren, wie ein reaktives Sputterdepositionsverfahren, verwendet, um die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 42B zu bilden, weil das oben beschriebene reaktive Sputterdepositionsverfahren mit dem Wolframsilicid-Sputtertarget in der Stickstoffgasumgebung die gleichmäßige Bildung der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 42B ungeachtet einer Grundschichtart erlaubt.
  • Die Gatestapelstruktur gemäß der siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die erste leitfähige Schicht 41, die Ti/WSxNy/WNx-Zwischenstruktur 42 und die zweite leitfähige Schicht 43. Die erste leitfähige Schicht 41 umfasst Polysilicium und die zweite leitfähige Schicht 43 umfasst Wolfram, wodurch eine Wolfram-Polysilicium-Gatestapeistrukur gebildet wird.
  • Insbesondere umfasst die Ti/WSixNy/WNx-Zwischenstruktur eine erste Metallschicht, eine stickstoffhaltige Metallsilicidschicht und eine zweite Metallschicht. Die erste Metallschicht umfasst eine reine Metallschicht. Die zweite Metallschicht umfasst eine stickstoffhaltige Metallschicht. Die Metallsilicidschicht umfasst eine stickstoffhaltige Metallsilicidschicht. Zum Beispiel ist die erste Metallschicht die Titanschicht 42A. Die zweite Metallschicht ist die stickstoffhaltige Wolframschicht 42C. Die Metallsilicidschicht ist die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 42B.
  • Die mehrschichtige Zwischenstruktur gemäß der siebenten Ausführungsform kann auch in anderen Strukturen gebildet sein. Die erste Metallschicht umfasst eine Tantalschicht zusätzlich zu der Titanschicht. Die zweite Metallschicht umfasst eine stickstoffhaltige Titanwolfram (TiWNx) -schicht zusätzlich zu der stickstoffhaltigen Wolframschicht. Die Metallsilicidschicht umfasst eine stickstoffhaltige Titansilicid (TiSixNy)-schicht oder eine stickstoffhaltige Tantalsilicid-(TaSixNy)-schicht zusätzlich zu der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht. Die Tantalschicht wird durch ein PVD-Verfahren, welches ein Sputterdepositionsverfahren umfasst, ein CVD-Verfahren oder ein ALD-Verfahren gebildet. Die stickstoffhaltige Titanwolframschicht wird durch reaktives Sputtern mit einem Titanwolfram-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet. Die stickstoffhaltige Titansilicidschicht wird durch ein reaktives Sputterdepositionsverfahren mit einem Titansilicid-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet. Die stickstoffhaltige Tantalsilicidschicht wird durch das Durchführen eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens mit einem Tantalsilicid-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet. Die Tantalschicht ist etwa 1 nm bis 8 nm dick. Jede der stickstoffhaltigen Titanwolframschicht und der stickstoffhaltigen Tantalsilicidschicht ist auf eine Dicke von etwa 2 nm bis 20 nm gebildet und weist einen Stickstoffgehalt von etwa 10% und 60% auf. Die stickstoffhaltige Titanwolframschicht weist ein Verhältnis von Titan zu Wolfram im Bereich zwischen etwa 0,5 und 3,0 auf. Ein Verhältnis von Silicium zu Titan in der stickstoffhaltigen Titansilicidschicht liegt im Bereich zwischen etwa 0,5 und 3,0. Die stickstoffhaltige Tantalsilicidschicht weist ein Silicium/Titan-Verhältnis von etwa 0,5 bis 3,0 auf.
  • 5B veranschaulicht eine Gatestapelstruktur gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Gatestapelstruktur umfasst eine erste leitfähige Schicht 401, eine Zwischenstruktur 402 und eine zweite leitfähige Schicht 403. Die erste leitfähige Schicht 401 umfasst eine Polysiliciumschicht, die mit einer Störstelle des P-Typs wie Bor oder einer Störstelle des N-Typs wie Phosphor hoch dotiert ist. Die erste leitfähige Schicht 401 kann auch eine Polysilicium-Germanium-Schicht (Si1-xGex, wobei x im Bereich zwischen etwa 0,01 und 1,0 liegt) oder eine Silicidschicht umfassen. Zum Beispiel umfasst die Silicidschicht eines ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Ni, Cr, Co, Ti, W, Ta, Hf, Zr und Pt.
  • Die zweite leitfähige Schicht 403 umfasst eine Wolframschicht. Die Wolframschicht ist etwa 10 nm bis 200 nm dick und wird durch das Durchführen eines PVD-Verfahrens, eines CVD-Verfahrens oder eines ALD-Verfahrens gebildet. Das PVD-Verfahren umfasst ein Sputterdepositionsverfahren unter Verwendung eines Wolfram-Sputtertargets.
  • Die Zwischenstruktur 402 umfasst eine stickstoffhaltige Titan (TiNx)-schicht 402A, eine stickstoffhaltige Wolframsilicid (WSixNy)-schicht 402B und eine stickstoffhaltige Wolfram (WNx)-schicht 402C. Detaillierter weist die stickstoffhaltige Titanschicht 402A ein bestimmtes Verhältnis von Stickstoff zu Titan zum Beispiel in einem Bereich von etwa 0,2 bis 0,8 auf. Die stickstoffhaltige Titanschicht 402A ist auf eine Dicke von etwa 1 nm bis 15 nm gebildet. Die stickstoffhaltige Titanschicht 402A umfasst auch eine Titannitridschicht.
  • Ein Verhältnis von Silicium zu Wolfram in der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 402B liegt im Bereich zwischen etwa 0,5 und 3,0, und ein Stickstoffgehalt der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 402B liegt im Bereich von etwa 10% bis 60% Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 402B umfasst auch eine Wolfram-Siliciumnitridschicht oder eine Wolframsilicidschicht, welche ein bestimmtes Gehalt/Masse-Verhältnis an Stickstoff enthält.
  • Die stickstoffhaltige Wolframschicht 402C weist ein bestimmtes Verhältnis von Stickstoff zu Wolfram zum Beispiel in einem Bereich von etwa 0,3 bis 1,5 auf. Die stickstoffhaltige Wolframschicht 402C steht für eine Wolframnitridschicht oder eine Wolframschicht, welche ein bestimmtes Gehalt/Masse-Verhältnis an Stickstoff enthält. Wie später noch beschrieben werden wird, stellt die stickstoffhaltige Wolframschicht 402C Stickstoff an die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 402B bereit. Die stickstoffhaltige Wolframschicht 402C ist auf eine Dicke von etwa 2 nm bis 20 nm gebildet. Aufgrund der Bereitstellung von Stickstoff wird die stickstoffhaltige Wolframschicht 402C nach dem Glühen zu einer reinen Wolframschicht oder zu einer Wolframschicht, welche nur noch Spuren von Stickstoff enthält.
  • Die stickstoffhaltige Wolframschicht 402C wird durch das Durchführen eines PVD-Verfahrens, eines CVD-Verfahrens oder eines ALD-Verfahrens gebildet. Die stickstoffhaltige Titanschicht 402A und die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 402B werden durch das Durchführen eines PVD-Verfahrens gebildet.
  • Das PVD-Verfahren erfolgt mittels eines Sputterdepositionsverfahrens oder eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens. Zum Beispiel wird die stickstoffhaltige Titanschicht 402A durch das Durchführen eines Sputterdepositionsverfahrens mit einem Titan-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet. Die stickstoffhaltige Wolframschicht 402C wird durch das Durchführen eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens mit einem Wolfram-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet. Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 402B wird durch das Durchführen eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens mit einem Wolframsilicid-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet. Insbesondere wird das PVD-Verfahren, wie ein reaktives Sputterdepositionsverfahren, verwendet, um die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 402B zu bilden, weil dadurch die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 402B ungeachtet einer Grundschichtart gleichmäßig gebildet werden kann.
  • Die Gatestapelstruktur gemäß der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die erste leitfähige Schicht 401, die TiNx/WSixNy/WNx-Zwischenstruktur 402 und die zweite leitfähige Schicht 403. Die erste leitfähige Schicht 401 umfasst Polysilicium und die zweite leitfähige Schicht 403 umfasst Wolfram, wodurch eine Wolfram-Polysilicium-Gatestapelstrukur gebildet wird.
  • Insbesondere ist die TiNx/WSixNy/WNx-Zwischenstruktur 402 in einer Stapelstruktur gebildet, welche eine erste Metallschicht, eine stickstoffhaltige Metallsilicidschicht und eine zweite Metallschicht umfasst. Die erste Metallschicht und zweite Metallschicht sind stickstoffhaltige Metallschichten und die Metallsilicidschicht ist eine Metallsilicidschicht, welche Stickstoff enthält. Zum Beispiel ist die erste Metallschicht die stickstoffhaltige Titanschicht 402A. Die zweite Metallschicht ist die stickstoffhaltige Wolframschicht 402C. Die Metallsilicidschicht ist eine stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 402B.
  • Die wie oben veranschaulichte mehrschichtige Zwischenstruktur kann auch in anderen verschiedenen Strukturen gebildet sein. Zum Beispiel umfasst die erste stickstoffhaltige Metallschicht eine stickstoffhaltige Tantalschicht zusätzlich zu der stickstoffhaltigen Titanschicht. Die zweite stickstoffhaltige Metallschicht umfasst eine stickstoffhaltige Titanwolframschicht zusätzlich zu der stickstoffhaltigen Wolframschicht. Die stickstoffhaltige Metallsilicidschicht umfasst eine stickstoffhaltige Titansilicidschicht oder eine stickstoffhaltige Tantalsilicidschicht zusätzlich zu der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht. Die stickstoffhaltige Tantalschicht wird durch das Durchführen eines PVD-Verfahrens, welches das Sputtern umfasst, eines CVD-Verfahrens oder eines ALD-Verfahrens gebildet. Die stickstoffhaltige Titanwolframschicht wird durch das Durchführen eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens mit einem Titanwolfram-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet. Die stickstoffhaltige Titansilicidschicht und die stickstoffhaltige Tantalsilicidschicht werden durch ein reaktives Sputterdepositionsverfahren mit entsprechenden Titansilicid- und Tantalsilicid-Sputtertargets in Stickstoffgasumgebung gebildet. Die stickstoffhaltige Tantalschicht ist auf eine Dicke von etwa 1 nm bis 8 nm gebildet. Jede der stickstoffhaltigen Titanwolframschicht, der stickstoffhaltigen Titansilicidschicht und der stickstoffhaltigen Tantalsilicidschicht ist auf eine Dicke von etwa 2 nm bis 20 nm gebildet und weist einen Stickstoffgehalt im Bereich zwischen etwa 10% und 60% auf. In der stickstoffhaltigen Titanwolframschicht liegt ein Verhältnis von Titan zu Wolfram im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0. In der stickstoffhaltigen Titansilicidschicht liegt ein Verhältnis von Silicium zu Titan im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0. In der stickstoffhaltigen Tantalsilicidschicht liegt ein Verhältnis von Silicium zu Tantal im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0.
  • 5C veranschaulicht eine Gatestapelstruktur gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Gatestapelstruktur umfasst eine erste leitfähige Schicht 411, eine Zwischenstruktur 412 und eine zweite leitfähige Schicht 413. Die erste leitfähige Schicht 411 umfasst eine Polysiliciumschicht, die mit einer Störstelle des P-Typs wie Bor (B) oder einer Störstelle des N-Typs wie Phosphor (P) hoch dotiert ist. Zusätzlich zu der Polysiliciumschicht kann die erste leitfähige Schicht 411 auch eine Polysilicium-Germanium (Si1-xGex)-schicht, wobei x in einem Bereich von etwa 0,01 und 1,0 liegt, oder eine Silicidschicht umfassen. Die Silicidschicht umfasst eines ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Ni, Cr, Co, Ti, W, Ta, Hf, Zr und Pt.
  • Die zweite leitfähige Schicht 413 umfasst eine Wolframschicht. Die Wolframschicht wird durch das Durchführen eines aus einem PVD-Verfahren, einem CVD-Verfahren oder einem ALD-Verfahren auf eine Dicke von etwa 10 nm bis 200 nm gebildet. Das PVD-Verfahren umfasst ein Sputterdepositionsverfahren mit einem Wolfram-Sputtertarget.
  • Die Zwischenstruktur 412 umfasst eine Titansilicid (TiSix)-schicht 412A, eine stickstoffhaltige Titan (TiNx)-schicht 412B, eine stickstoffhaltige Wolframsilicid (WSixNy)-schicht 412C und eine stickstoffhaltige Wolfram (WNx)-schicht 412D. Die Zwischenstruktur 412 kann gemäß der in der siebenten und achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschriebenen ausgewählten Materialien in verschiedenen Strukturen gebildet sein.
  • Die Gatestapelstruktur gemäß der neunten Ausführungsform ist eine daraus resultierende Struktur, die nach dem Durchführen einer Glühbehandlung an den Gatestapelstrukturen gemäß der siebenten und achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird. Das Glühen umfasst eine Wärmebehandlung während verschiedener Prozesse (z. B. Spacerbildung und Zwischenschicht-Isolierschichtbildung), die nach der Bildung der Gatestapelstrukturen durchgeführt wird.
  • Die Zwischenstruktur 412 wird nun unter Bezugnahme auf 5C und 5A mit der Zwischenstruktur 42 verglichen. Die Titansilicidschicht 412A wird gebildet, wenn die Titanschicht 42A mit Polysilicium aus der ersten leitfähigen Schicht 41 reagiert, und sie weist eine Dicke von etwa 0,1 nm bis 3 nm auf. Ein Verhältnis von Silicium zu Titan in der Titansilicidschicht 212A liegt in einem Bereich zwischen etwa 0,5 und 3,0.
  • Die stickstoffhaltige Titanschicht 412B ergibt sich aus der Titanschicht 42A, die mit Stickstoff aus der stickstoffhaltigen Wolframschicht 42B versorgt wird. Eine Dicke der stickstoffhaltigen Titanschicht 412B liegt im Bereich von etwa 1 nm bis 10 nm und sie weist ein Verhältnis von Stickstoff zu Titan im Bereich von etwa 0,7 bis 1,3 auf. Verglichen mit dem Verhältnis von Stickstoff zu Titan in der Titanschicht 42A erhöht sich das Verhältnis von Stickstoff zu Titan in der stickstoffhaltigen Titanschicht 412B von etwa 0 auf etwa 0,7 bis 1,3.
  • Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 412C weist eine Dicke und eine Zusammensetzung auf, die im Wesentlichen die gleiche ist wie die der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 42C. Im Einzelnen weist die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 412C ein Verhältnis von Silicium zu Wolfram im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0 und einen Stickstoffgehalt im Bereich zwischen etwa 10% und 60% auf. Eine Dicke der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 412C liegt in einem Bereich zwischen etwa 2 nm bis 20 nm.
  • Nach dem Glühen weist die stickstoffhaltige Wolframschicht 412D einen Stickstoffgehalt auf, der aufgrund der Denudation auf etwa 10% oder darunter verringert ist. Das Bezugssymbol WNx(D) bezeichnet die denudierte stickstoffhaltige Wolframschicht. Die stickstoffhaltige Wolframschicht 412D ist etwa 2 nm bis 20 nm dick. Ein Verhältnis von Stickstoff zu Wolfram in der stickstoffhaltigen Wolframschicht 412D liegt in einem Bereich zwischen etwa 0,01 und 0,15. Verglichen mit dem Verhältnis von Stickstoff zu Wolfram in der stickstoffhaltigen Wolframschicht 42C, welche in 5A veranschaulicht ist, verringert sich das Verhältnis von Stickstoff zu Wolfram in der stickstoffhaltigen Wolframschicht 412D von dem Bereich zwischen etwa 0,3 und 1,5 auf den Bereich zwischen etwa 0,01 bis 0,15.
  • In dem Fall, in dem die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 42B über der Titanschicht 42A gebildet ist (siehe 5A), werden nach dem Glühen Spuren von Stickstoff in der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 42B in einer Grenzregion zwischen der Titanschicht 42A und der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 42B zersetzt. Aufgrund dessen wird, wie in 5C veranschaulicht, ein oberer Abschnitt der Titanschicht 42A in die stickstoffhaltige Titanschicht 412B umgewandelt und ein unterer Abschnitt der Titanschicht 42A reagiert mit Polysilicium aus der ersten leitfähigen Schicht 41, um die Titansilicidschicht 412A zu bilden.
  • Die Zwischenstruktur 412 wird nun unter Bezugnahme auf 5C und 5B mit der Zwischenstruktur 402 verglichen. Die stickstoffhaltige Titanschicht 402A wird in die stickstoffhaltige Titanschicht 412B mit einer minimalen Reaktion mit der Titansilicidschicht 412A umgewandelt. Eine Dicke der Titansilicidschicht 412A liegt im Bereich von etwa 0,1 nm bis 3 nm und eine Dicke der stickstoffhaltigen Titanschicht 412B liegt im Bereich von etwa 1 nm bis 10 nm. Ein Verhältnis von Stickstoff zu Titan in der stickstoffhaltigen Titanschicht 412B liegt im Bereich zwischen etwa 0,7 und 1,3. Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 412C weist eine Dicke und eine Zusammensetzung auf, die im Wesentlichen die gleiche ist wie die der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 42B. Im Einzelnen liegt ein Verhältnis von Silicium zu Wolfram in der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 412C im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0, die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 412C weist einen Stickstoffgehalt im Bereich von etwa 10% bis 60% auf und ist auf eine Dicke von etwa 2 nm bis 20 nm gebildet.
  • Nach dem Glühen weist die stickstoffhaltige Wolframschicht 412D einen Stickstoffgehalt auf, welcher aufgrund der Denudation auf etwa 10% oder darunter verringert ist. Die stickstoffhaltige Wolframschicht 412D ist etwa 2 nm bis 20 nm dick. Ein Verhältnis von Stickstoff zu Wolfram in der stickstoffhaltigen Wolframschicht 412D liegt in einem Bereich zwischen etwa 0,01 und 0,15.
  • Die Gatestapelstruktur gemäß der neunten Ausführungsform umfasst eine erste Zwischenstruktur und eine zweite Zwischenstruktur. Die erste Zwischenstruktur umfasst eine erste Metallsilicidschicht und eine erste stickstoffhaltige Metallschicht und die zweite Zwischenstruktur umfasst eine zweite stickstoffhaltige Metallschicht und eine stickstoffhaltige Metallsilicidschicht. Zum Beispiel ist die erste Zwischenstruktur durch das Stapeln der Titansilicidschicht 412A und der stickstoffhaltigen Titanschicht 412B gebildet. Die zweite Zwischenstruktur ist durch das Stapeln der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 412C und der stickstoffhaltigen Wolframschicht 412D gebildet.
  • 6A veranschaulicht eine Gatestapelstruktur gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Gatestapelstruktur umfasst eine erste leitfähige Schicht 51, eine Zwischenstruktur 52 und eine zweite leitfähige Schicht 53. Die erste leitfähige Schicht 51 umfasst eine Polysiliciumschicht, die mit einer Störstelle des P-Typs wie Bor oder einer Störstelle des N-Typs wie Phosphor hoch dotiert ist. Die erste leitfähige Schicht 51 kann auch eine Polysilicium-Germanium-Schicht (Si1-xGex, wobei x in einem Bereich zwischen etwa 0,01 und 1,0 liegt) oder eine Silicidschicht umfassen. Zum Beispiel umfasst die Silicidschicht eines ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Ni, Cr, Co, Ti, W, Ta, Hf, Zr und Pt.
  • Die zweite leitfähige Schicht 53 umfasst eine Wolframschicht. Die Wolframschicht ist etwa 10 nm bis 200 nm dick und wird durch die Durchführung eines PVD-Verfahrens, eines CVD-Verfahrens oder eines ALD-Verfahrens gebildet. Das PVD-Verfahren umfasst ein Sputterdepositionsverfahren unter Verwendung eines Wolfram-Sputtertargets.
  • Die Zwischenstruktur 52 umfasst eine Titan (Ti)-schicht 52A, eine erste stickstoffhaltige Wolfram (WNx)-schicht 52B, eine stickstoffhaltige Wolframsilicid (WSixNy)-schicht 52C und eine zweite stickstoffhaltige Wolfram (WNx)-schicht 52D. Im Einzelnen liegt eine Dicke der Titanschicht 52A in einem Bereich von etwa 1 nm bis etwa 8 nm. Ein Verhältnis von Stickstoff zu Wolfram in jeder der ersten und zweiten stickstoffhaltigen Wolframschicht 52B und 52D liegt im Bereich zwischen etwa 0,3 und 1,5. Jede der ersten und zweiten stickstoffhaltigen Wolframschicht steht für eine Wolframnitridschicht oder eine Wolframschicht, welche ein bestimmtes Gehalt/Masse-Verhältnis an Stickstoff enthält. Wie später noch beschrieben werden wird, stellen die erste und zweite stickstoffhaltige Wolframschicht 52B und 52D Stickstoff an die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 52C bereit. Aufgrund der Bereitstellung von Stickstoff an die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 52C werden die erste und zweite stickstoffhaltige Wolframschicht 52B und 52D nach einer anschließenden Glühbehandlung jeweils zu einer reinen Wolframschicht oder zu einer Wolframschicht, welche nur noch Spuren von Stickstoff enthält.
  • Ein Verhältnis von Silicium zu Wolfram in der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 52C liegt im Bereich zwischen etwa 0,5 und 3,0 und ein Stickstoffgehalt der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 52C liegt im Bereich von etwa 10% bis etwa 60%. Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 52C steht für eine Wolfram-Siliciumnitridschicht oder eine Wolframsilicidschicht, welche ein bestimmtes Gehalt/Masse-Verhältnis an Stickstoff enthält. Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 52C ist auf eine Dicke im Bereich von etwa 2 nm bis 20 nm gebildet.
  • Die Titanschicht 52A und die erste und zweite stickstoffhaltige Wolframschicht 52B und 52D werden durch das Durchführen eines PVD-Verfahrens, eines CVD-Verfahrens oder eines ALD-Verfahrens gebildet. Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 52C wird durch das Durchführen eines PVD-Verfahrens gebildet. Das PVD-Verfahren erfolgt mittels eines Sputterdepositionsverfahrens oder eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens. Zum Beispiel wird die Titanschicht 52A durch das Durchführen eines Sputterdepositionsverfahrens mit einem Titan-Sputtertarget gebildet. Die erste und zweite stickstoffhaltige Wolframschicht 52B und 52D werden durch das Durchführen eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens mit einem Wolfram-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet. Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 52C wird durch das Durchführen eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens mit einem Wolframsilicid-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet. Insbesondere wird das PVD-Verfahren, wie ein reaktives Sputterdepositionsverfahren, verwendet, um die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 52C zu bilden, weil die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 52C ungeachtet einer Grundschichtart gleichmäßig gebildet werden kann.
  • Die Gatestapelstruktur gemäß der zehnten Ausführungsform umfasst die erste leitfähige Schicht 51, die Ti/WNx/WSixNy/WNx-Zwischenstruktur 52 und die zweite leitfähige Schicht 53. Die erste leitfähige Schicht 51 und die zweite leitfähige Schicht 53 umfassen entsprechend eine Polysiliciumschicht und eine Wolframschicht, wodurch eine Wolfram-Polysilicium-Gatestapelstrukur gebildet wird.
  • Insbesondere umfasst die Ti/WNx/WSixNy/WNx-Zwischenstruktur 52 eine erste Metallschicht, eine zweite Metallschicht, eine stickstoffhaltige Metallsilicidschicht und eine dritte Metallschicht. Die erste Metallschicht umfasst eine reine Metallschicht, während die zweite und dritte Metallschicht stickstoffhaltige Metallschichten umfassen. Die stickstoffhaltige Metallsilicidschicht umfasst eine Metallsilicidschicht, welche ein bestimmtes Gehalt/Masse-Verhältnis an Stickstoff enthält. Zum Beispiel ist die erste Metallschicht die Titanschicht 52A und die zweite und dritte Metallschicht sind die erste und zweite stickstoffhaltige Wolframschicht 52B bzw. 52D. Die Metallsilicidschicht ist die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 52C.
  • Die wie oben veranschaulichte mehrschichtige Zwischenstruktur kann auch in anderen verschiedenen Strukturen gebildet sein. Zum Beispiel umfasst die erste Metallschicht eine Tantalschicht zusätzlich zu der Titanschicht. Die zweite und dritte Metallschicht umfassen im Wesentlichen das gleiche Material, zum Beispiel eine stickstoffhaltige Titanwolframschicht zusätzlich zu der stickstoffhalti gen Wolframschicht. Die stickstoffhaltige Metallsilicidschicht umfasst eine stickstoffhaltige Titansilicidschicht oder eine stickstoffhaltige Tantalsilicidschicht zusätzlich zu der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht. Die Tantalschicht wird durch das Durchführen eines PVD-Verfahrens, welches das Sputtern umfasst, eines CVD-Verfahrens oder eines ALD-Verfahrens gebildet. Die stickstoffhaltige Titanwolframschicht wird durch das Durchführen eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens mit einem Titanwolfram-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet. Die stickstoffhaltige Titansilicidschicht und die stickstoffhaltige Tantalsilicidschicht werden durch ein reaktives Sputterdepositionsverfahren mit entsprechenden Titansilicid- und Tantalsilicid-Sputtertargets in Stickstoffgasumgebung gebildet. Die Tantalschicht ist auf eine Dicke von etwa 1 nm bis 8 nm gebildet. Jede der stickstoffhaltigen Titanwolframschicht, der stickstoffhaltigen Titansilicidschicht und der stickstoffhaltigen Tantalsilicidschicht ist auf eine Dicke von etwa 2 nm bis 20 nm gebildet und weist einen Stickstoffgehalt im Bereich zwischen etwa 10% und 60% auf. In der stickstoffhaltigen Titanwolframschicht liegt ein Verhältnis von Titan zu Wolfram im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0. In der stickstoffhaltigen Titansilicidschicht liegt ein Verhältnis von Silicium zu Titan im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0. In der stickstoffhaltigen Tantalsilicidschicht liegt ein Verhältnis von Silicium zu Tantal im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0.
  • 6B veranschaulicht eine Gatestapelstruktur gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Gatestapelstruktur umfasst eine erste leitfähige Schicht 501, eine Zwischenstruktur 502 und eine zweite leitfähige Schicht 503. Die erste leitfähige Schicht 501 umfasst eine Polysiliciumschicht, die mit einer Störstelle des P-Typs wie Bor oder einer Störstelle des N-Typs wie Phosphor hoch dotiert ist. Die erste leitfähige Schicht 501 kann auch eine Polysilicium-Germanium-Schicht (Si1-xGex, wobei x im Bereich zwischen etwa 0,01 und 1,0 liegt) oder eine Silicidschicht umfassen. Zum Beispiel umfasst die Silicidschicht eines ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Ni, Cr, Co, Ti, W, Ta, Hf, Zr und Pt.
  • Die zweite leitfähige Schicht 503 umfasst eine Wolframschicht. Die Wolframschicht ist etwa 10 nm bis 200 nm dick und wird durch das Durchführen eines PVD-Verfahrens, eines CVD-Verfahrens oder eines ALD-Verfahrens gebildet. Das PVD-Verfahren umfasst ein Sputterdepositionsverfahren unter Verwendung eines Wolfram-Sputtertargets.
  • Die Zwischenstruktur 502 umfasst eine stickstoffhaltige Titan (TiNx)-schicht 502A, eine erste stickstoffhaltige Wolfram (WNx)-schicht 502B, eine stickstoffhaltige Wolframsilicid (WSixNy)-schicht 502C und eine zweite stickstoffhaltige Wolfram (WNx)-schicht 502D. Detaillierter weist die stickstoffhaltige Titanschicht 502A ein bestimmtes Verhältnis von Stickstoff zu Titan zum Beispiel in einem Bereich von etwa 0,2 bis 0,8 auf und ist auf eine Dicke von etwa 1 nm bis 15 nm gebildet. Die stickstoffhaltige Titanschicht 502A steht für eine Titannitridschicht oder eine Titanschicht, welche ein bestimmtes Gehalt/Masse-Verhältnis an Stickstoff enthält.
  • Jede der ersten und zweiten stickstoffhaltigen Wolframschicht 502B und 502D weist ein bestimmtes Verhältnisvon Stickstoff zu Wolfram zum Beispiel in einem Bereich von etwa 0,3 bis 1,5 auf. Die erste und zweite stickstoffhaltige Wolframschicht 502B und 502D umfassen jeweils auch eine Wolframnitridschicht. Wie später noch beschrieben werden wird, stellen die erste und zweite stickstoffhaltige Wolframschicht 502B und 502D Stickstoff an die stickstoffhaltige Titanschicht 502A und die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 502C bereit. Jede der ersten und zweiten stickstoffhaltigen Wolframschicht 502B und 502D ist auf eine Dicke von etwa 2 nm bis 20 nm gebildet. Aufgrund der Bereitstellung von Stickstoff werden die erste und zweite stickstoffhaltige Wolframschicht 502B und 502D nach dem Glühen zu reinen Wolframschichten oder zu Wolframschichten, welche nur noch Spuren von Stickstoff enthalten.
  • Ein Verhältnis von Silicium zu Wolfram in der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 502C liegt im Bereich zwischen etwa 0,5 und 3,0 und ein Stickstoffgehalt der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 502C liegt im Bereich von etwa 10% bis etwa 60% Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 502C umfasst auch eine Wolfram-Siliciumnitridschicht. Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 502C weist eine Dicke von etwa 2 nm bis 20 nm auf.
  • Die erste und zweite stickstoffhaltige Wolframschicht 502B und 502D werden. durch das Durchführen eines PVD-Verfahrens, eines CVD-Verfahrens oder eines ALD-Verfahrens gebildet. Die stickstoffhaltige Titanschicht 502A und die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 502C werden durch das Durchführen eines PVD-Verfahrens gebildet.
  • Das PVD-Verfahren erfolgt mittels eines Sputterdepositionsverfahrens oder eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens. Zum Beispiel wird die stickstoffhaltige Titanschicht 502A durch das Durchführen eines Sputterdepositionsverfahrens mit einem Titan-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet. Die erste und zweite stickstoffhaltige Wolframschicht 502B und 502D werden jeweils durch das Durchführen eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens mit einem Wolfram-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet. Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 502C wird durch das Durchführen eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens mit einem Wolframsilicid-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet. Insbesondere wird das PVD-Verfahren, wie ein reaktives Sputterdepositionsverfahren, verwendet, um die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 502C zu bilden, weil dadurch die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 502C ungeachtet einer Grundschichtart gleichmäßig gebildet werden kann.
  • Die Gatestapelstruktur gemäß der elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die erste leitfähige Schicht 501, die TiNx/WNx/WSixNy/WNx-Zwischenstruktur 502 und die zweite leitfähige Schicht 503. Die erste leitfähige Schicht 501 umfasst Polysilicium und die zweite leitfähige Schicht 503 umfasst Wolfram, wodurch eine Wolfram-Polysilicium-Gatestapelstrukur gebildet wird.
  • Insbesondere ist die TiNx/WNx/WSixNy/WNx-Zwischenstruktur 502 in einer Stapelstruktur gebildet, welche eine erste Metallschicht, eine zweite Metallschicht, eine stickstoffhaltige Metallsilicidschicht und eine dritte Metallschicht umfasst. Die erste, zweite und dritte Metallschicht sind stickstoffhaltige Metallschichten, und die stickstoffhaltige Metallsilicidschicht enthält ein bestimmtes Gehalt/Masse-Verhältnis an Stickstoff. Zum Beispiel ist die erste Metallschicht die stickstoffhaltige Titanschicht 502A und die zweite und dritte Metallschicht sind die erste und zweite stickstoffhaltige Wolframschicht 502B bzw. 502D. Die Metallsilicidschicht ist die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 502C.
  • Die wie oben veranschaulichte mehrschichtige Zwischenstruktur kann auch in anderen verschiedenen Strukturen gebildet sein. Zum Beispiel umfasst die erste Metallschicht eine stickstoffhaltige Tantal (TaNx)-schicht zusätzlich zu der stickstoffhaltigen Titanschicht. Die zweite und dritte Metallschicht umfassen im Wesentlichen das gleiche Material, zum Beispiel eine stickstoffhaltige Titanwolfram (TiWNx)-schicht zusätzlich zu der stickstoffhaltigen Wolframschicht. Die stickstoffhaltige Metallsilicidschicht umfasst eine stickstoffhaltige Titansilicid (TiSixNy)-schicht oder eine stickstoffhaltige Tantalsilicidschicht (TaSixNy) zusätzlich zu der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht. Die stickstoffhaltige Tantalschicht wird durch das Durchführen eines PVD-Verfahrens, welches das Sputtern umfasst, eines CVD-Verfahrens oder eines ALD-Verfahrens gebildet. Die stickstoffhaltige Titanwolframschicht wird durch das Durchführen eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens mit einem Titanwolfram-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet. Die stickstoffhaltige Titansilicidschicht und die stickstoffhaltige Tantalsilicidschicht werden durch ein reaktives Sputterdepositionsverfahren mit entsprechenden Titansilicid- und Tantalsili cid-Sputtertargets in Stickstoffgasumgebung gebildet. Die stickstoffhaltige Tantalschicht ist auf eine Dicke von etwa 1 nm bis 8 nm gebildet. Jede der stickstoffhaltigen Titanwolframschicht, der stickstoffhaltigen Titansilicidschicht und der stickstoffhaltigen Tantalsilicidschicht ist auf eine Dicke von etwa 2 nm bis 20 nm gebildet und weist einen Stickstoffgehalt im Bereich zwischen etwa 10% und 60% auf. In der stickstoffhaltigen Titanwolframschicht liegt ein Verhältnis von Titan zu Wolfram im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0. In der stickstoffhaltigen Titansilicidschicht liegt ein Verhältnis von Silicium zu Titan im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0. In der stickstoffhaltigen Tantalsilicidschicht liegt ein Verhältnis von Silicium zu Tantal im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0.
  • 6C veranschaulicht eine Gatestapelstruktur gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Gatestapelstruktur umfasst eine erste leitfähige Schicht 511, eine Zwischenstruktur 512 und eine zweite leitfähige Schicht 513. Die erste leitfähige Schicht 511 umfasst eine Polysiliciumschicht, die mit einer Störstelle des P-Typs wie Bor (B) oder einer Störstelle des N-Typs wie Phosphor (P) hoch dotiert ist. Zusätzlich zu der Polysiliciumschicht kann die erste leitfähige Schicht 511 auch eine Polysilicium-Germanium (Si1-xGex)-schicht, wobei x in einem Bereich von etwa 0,01 und 1,0 liegt, oder eine Silicidschicht umfassen. Die Silicidschicht umfasst eines ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Ni, Cr, Co, Ti, W, Ta, Hf, Zr und Pt.
  • Die zweite leitfähige Schicht 513 umfasst eine Wolframschicht. Die Wolframschicht wird durch das Durchführen eines aus einem PVD-Verfahren, einem CVD-Verfahren oder einem ALD-verfahren auf eine Dicke von etwa 10 nm bis 200 nm gebildet. Das PVD-Verfahren umfasst ein Sputterdepositionsverfahren mit einem Wolfram-Sputtertarget.
  • Die Zwischenstruktur 512 umfasst eine Titansilicid (TiSix)-schicht 512A, eine stickstoffhaltige Titan (TiNx)-schicht 512B, eine erste stickstoffhaltige Wolfram (WNx)-schicht 512C, stickstoffhaltige Wolframsilicid (WSixNy)-schicht 512D und eine zweite stickstoffhaltige Wolframschicht 512E. Die Zwischenstruktur 512 kann gemäß der in der zehnten und elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschriebenen ausgewählten Materialien in verschiedenen Strukturen gebildet sein.
  • Die Gatestapelstruktur gemäß der zwölften Ausführungsform ist eine daraus resultierende Struktur, die nach dem Durchführen einer Glühbehandlung an den Gatestapelstrukturen gemäß der zehnten und elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird. Das Glühen umfasst eine Wärmebehandlung während verschiedener Prozesse (z. B. Spacerbildung und Zwischenschicht-Isolierschichtbildung), die nach der Bildung der Gatestapelstrukturen durchgeführt wird.
  • Die Zwischenstruktur 512 wird nun unter Bezugnahme auf 6C und 6A mit der Zwischenstruktur 52 verglichen. Die Titansilicidschicht 512A wird gebildet, wenn die Titanschicht 52A mit Polysilicium aus der ersten leitfähigen Schicht 51 reagiert, und sie weist eine Dicke von etwa 0,1 nm bis 3 nm auf. Ein Verhältnis von Silicium zu Titan in der Titansilicidschicht 512A liegt in einem Bereich zwischen etwa 0,5 und 3,0.
  • Die stickstoffhaltige Titanschicht 512B wird bereitgestellt, wenn die Titanschicht 52A mit Stickstoff aus der stickstoffhaltigen Wolframschicht 52B versorgt wird. Eine Dicke der stickstoffhaltigen Titanschicht 512B liegt im Bereich von etwa 1 nm bis 10 nm und sie weist ein Verhältnis von Stickstoff zu Titan im Bereich von etwa 0,7 bis 1,3 auf.
  • Nach dem Glühen weist jede der ersten und zweiten stickstoffhaltigen Wolframschicht 512C und 512E einen Stickstoffgehalt auf, der aufgrund der Denudation auf etwa 10% oder darunter verringert ist. Das Bezugssymbol WNx(D) bezeichnet die denudierte stickstoffhaltige Wolframschicht.
  • Die erste und zweite stickstoffhaltige Wolframschicht 512C und 512E sind jeweils etwa 2 nm bis 20 nm dick. Ein Ver hältnis von Stickstoff zu Wolfram in jeder der ersten und zweiten stickstoffhaltigen Wolframschicht 512C und 512E liegt in einem Bereich zwischen etwa 0,01 und 0,15.
  • Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 512D weist eine Dicke und eine Zusammensetzung auf, die im Wesentlichen die gleiche ist wie die der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 52C. Im Einzelnen weist die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 512D ein Verhältnis von Silicium zu Wolfram im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0 und einen Stickstoffgehalt von etwa 10% bis 60% auf. Eine Dicke der stickstoffhaltigen Wolframsilicdschicht 512D liegt in einem Bereich zwischen etwa 2 nm und 20 nm.
  • Die Zwischenstruktur 512 wird nun unter Bezugnahme auf 6C und 6B mit der Zwischenstruktur 502 verglichen. Während der Glühbehandlung wird die stickstoffhaltige Titanschicht 502A mit Stickstoff aus der stickstoffhaltigen Wolframschicht 502B versorgt. Aufgrund dessen wird die stickstoffhaltige Titanschicht 502A in die stickstoffhaltige Titanschicht 512B mit einer minimalen Reaktion mit der Titansilicidschicht 512A umgewandelt. Eine Dicke der Titansilicidschicht 512A liegt im Bereich von etwa 0,1 nm bis 3 nm und eine Dicke der stickstoffhaltigen Titanschicht 512B liegt im Bereich von etwa 1 nm bis 10 nm. Ein Verhältnis von Stickstoff zu Titan in der stickstoffhaltigen Titanschicht 512B liegt im Bereich zwischen etwa 0,7 und 1,3.
  • Nach dem Glühen weist jede der ersten und zweiten stickstoffhaltigen Wolframschicht 512C und 512E einen Stickstoffgehalt auf, der aufgrund der Denudation der ersten und zweiten stickstoffhaltigen Wolframschicht 512C und 512E auf etwa 10% oder darunter verringert ist. Die erste und zweite stickstoffhaltige Wolfaschicht 512C und 512E sind jeweils etwa 2 nm bis 20 nm dick. Ein Verhältnis von Stickstoff zu Wolfram in jeder der ersten und zweiten stickstoffhaltigen Wolframschicht 512C und 512E liegt in einem Bereich zwischen etwa 0,01 und 0,15.
  • Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 512D weist eine Dicke und eine Zusammensetzung auf, die im Wesentlichen die gleiche ist wie die der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 502C. Im Einzelnen weist die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 512D ein Verhältnis von Silicium zu Wolfram im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0 und einen Stickstoffgehalt von etwa 10% bis 60% auf. Eine Dicke der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 512D liegt in einem Bereich zwischen etwa 2 nm und 20 nm.
  • Die Gatestapelstruktur gemäß der zwölften Ausführungsform umfasst eine erste Zwischenstruktur und eine zweite Zwischenstruktur. Die erste Zwischenstruktur umfasst eine Metallsilicidschicht und eine erste stickstoffhaltige Metallschicht und die zweite Zwischenstruktur umfasst eine zweite stickstoffhaltige Metallschicht, eine stickstoffhaltige Metallsilicidschicht und eine dritte stickstoffhaltige Metallschicht. Zum Beispiel ist die erste Zwischenstruktur durch das Stapeln der Titansilicidschicht 512A und der stickstoffhaltigen Titanschicht 512B gebildet. Die zweite Zwischenstruktur ist durch das Stapeln der stickstoffhaltigen Wolframschicht 512C, der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 512D und der stickstoffhaltigen Wolframschicht 512E gebildet.
  • Jede der Zwischenstrukturen gemäß ersten bis zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine stickstoffhaltige Metallsilicidschicht wie eine stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht sowie mehrere dünne Schichten umfassend Titan, Silicium, Wolfram und Stickstoff. Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht wird durch das Durchführen eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens mit einem Wolframsilicid-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet. Die Implementierung des reaktiven Sputterdepositionsverfahrens wandelt die Titanschicht in die Titannitridschicht um, während die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht abgelagert wird. Im Falle der Bildung der stickstoffhaltigen Wolframschicht über der Titanschicht wird die Titanschicht in die Titannitridschicht umgewandelt.
  • Da die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht als eine amorphe Diffusionsbarriere dient, wenn die Wolframschicht gebildet wird, ist ein spezifischer Widerstand der Wolframschicht gering in einem Bereich von etwa 15 μΩcm und einer großen Korngröße. Somit weist die Wolframschicht einen verringerten Flächenwiderstand auf, weil die Wolframschicht mit einem geringen spezifischen Widerstand gebildet werden kann.
  • Die Gatestapelstruktur gemäß der ersten bis zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist einen geringen Kontaktwiderstand auf und verringert eine Polysiliciumverarmung, weil die Titanschicht oder die stickstoffhaltige Titanschicht in die Titannitridschicht umgewandelt wird, wenn die stickstoffhaltige Wolframschicht oder die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht gebildet werden. Außerdem weist die Gatestapelstruktur wegen der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht, die in jeder der Zwischenstrukturen enthalten ist, einen geringen Flächenwiderstand auf.
  • Aufgrund der obengenannten Umwandlung der Titanschicht oder der stickstoffhaltigen Titanschicht in die Titannitridschicht, umfasst jede der mehreren Schichten, die in den Zwischenstrukturen enthalten sind, Stickstoff. Aufgrund dessen sind der Kontaktwiderstand und der Flächenwiderstand gering und die Höhe jeder der Gatestapelstrukturen kann verringert werden. Außerdem ist es möglich, eine Polysilicium-Verarmungswirkung zu verringern, welche aufgrund der Herausdiffusion von Störstellen wie Bor, welche in die erste leitfähige Schicht dotiert sind, auftritt.
  • 7A veranschaulicht eine Gatestapelstruktur gemäß einer dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Gatestapelstruktur umfasst eine erste leitfähige Schicht 61, eine Zwischenstruktur 62 und eine zweite leitfähige Schicht 63. Die erste leitfähige Schicht 61 umfasst eine Polysiliciumschicht, die mit einer Störstelle des P-Typs wie Bor oder einer Störstelle des N-Typs wie Phosphor hoch dotiert ist. Die erste leitfähige Schicht 61 kann auch eine Polysilicium-Germanium-Schicht (Si1-xGex, wobei x im Bereich zwischen etwa 0,01 und 1,0 liegt) oder eine Silicidschicht umfassen. Zum Beispiel umfasst die Silicidschicht eines ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Ni, Cr, Co, Ti, W, Ta, Hf, Zr und Pt.
  • Die zweite leitfähige Schicht 63 umfasst eine Wolframschicht. Die Wolframschicht ist etwa 10 nm bis 200 nm dick und wird durch das Durchführen eines PVD-Verfahrens, eines CVD-Verfahrens oder eines ALD-Verfahrens gebildet. Das PVD-Verfahren umfasst ein Sputterdepositionsverfahren unter Verwendung eines Wolfram-Sputtertargets.
  • Die Zwischenstruktur 62 umfasst eine Titan (Ti)-schicht 62A, eine erste stickstoffhaltige Wolfram (WNx)-schicht 62B, eine Wolframsilicid (WSix)-schicht 62C, wobei x im Bereich zwischen etwa 1,5 und 10 liegt, und eine zweite stickstoffhaltige Wolfram (WNx)-schicht 62D. Insbesondere ist der Titanschicht 62A auf eine Dicke im Bereich von etwa 1 nm bis 8 nm gebildet.
  • Jede der ersten und zweiten stickstoffhaltigen Wolframschicht 62B und 62D weist ein Verhältnis von Stickstoff zu Wolfram zum Beispiel in einem Bereich von etwa 0,3 bis 1,5 auf. Die erste und zweite stickstoffhaltige Wolframschicht 62B und 62D umfassen jeweils auch eine Wolframnitridschicht. Wie später noch beschrieben werden wird, weisen die erste und zweite stickstoffhaltige Wolframschicht 62B und 62D eine Metalleigenschaft auf. Die erste und zweite stickstoffhaltige Wolframschicht 62B und 62D stellen Stickstoff an die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 62C bereit. Jede der stickstoffhaltigen Wolframschicht 62B und 62D ist auf eine Dicke von etwa 2 nm bis 20 nm gebildet. Aufgrund der Bereitstellung von Stickstoff werden die erste und zweite stickstoffhaltige Wolframschicht 62B und 62D nach dem Glühen zu reinen Wolframschichten oder zu Wolframschichten, welche nur noch Spuren von Stickstoff enthalten.
  • Ein Verhältnis von Silicium zu Wolfram in der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 62C liegt im Bereich zwischen etwa 0,5 und 3,0. Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 62C ist auf eine Dicke von etwa 2 nm bis 10 nm gebildet.
  • Die Titanschicht 62A, die erste und zweite stickstoffhaltige Wolframschicht 62B und 62D und die Wolframschicht 63 werden durch das Durchführen eines PVD-Verfahrens, eines CVD-Verfahrens oder eines ALD-Verfahrens gebildet. Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 62C wird durch das Durchführen eines PVD-Verfahrens gebildet.
  • Das PVD-Verfahren erfolgt mittels eines Sputterdepositionsverfahrens oder eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens. Zum Beispiel wird die Titanschicht 62A durch das Durchführen eines Sputterdepositionsverfahrens mit einem Titan-Sputtertarget gebildet. Die erste und zweite stickstoffhaltige Wolframschicht 62B und 62D werden jeweils durch das Durchführen eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens mit einem Wolfram-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet. Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 62C wird durch das Durchführen eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens mit einem Wolframsilicid-Sputtertarget gebildet. Die Wolframschicht 63 wird durch ein Sputterdepositionsverfahren mit einem Wolfram-Sputtertarget gebildet.
  • Die Gatestapelstruktur gemäß der dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die erste leitfähige Schicht 61, die Ti/WNx/WSix/WNX-Zwischenstruktur 62 und die zweite leitfähige Schicht 63. Die erste leitfähige Schicht 61 umfasst Polysilicium und die zweite leitfähige Schicht 63 umfasst Wolfram, wodurch eine Wolfram-Polysilicium-Gatestapelstrukur gebildet wird.
  • Insbesondere ist die Ti/WNx/WSix/WNx-Zwischenstruktur 62 in einer Stapelstruktur gebildet, umfassend eine erste Metallschicht, eine zweite Metallschicht, eine stickstoffhaltige Metallsilicidschicht und eine dritte Metallschicht. Die erste Metallschicht umfasst eine reine Metallschicht. Die zweite und dritte Metallschicht umfassen stickstoffhaltige Metallschichten und die stickstoffhaltige Metallsilicidschicht umfasst eine reine Wolframsilicidschicht. Zum Beispiel ist die erste Metallschicht die Titanschicht 62A und die zweite und dritte Metallschicht sind die erste und zweite stickstoffhaltige Wolframschicht 62B bzw. 62D. Die Metallsilicidschicht ist die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 62C.
  • Die wie oben veranschaulichte mehrschichtige Zwischenstruktur kann auch in anderen verschiedenen Strukturen gebildet sein. Zum Beispiel umfasst die erste Metallschicht eine Tantalschicht zusätzlich zu der Titanschicht. Die Metallsilicidschicht umfasst eine Titansilicid (TiSix)-schicht, wobei x im Bereich zwischen 1,5 und 10 liegt, oder eine Tantalsilicid (TaSix)-schicht wobei x im Bereich zwischen etwa 1,5 und 10 liegt, zusätzlich zu der Wolframsilicidschicht. Die zweite und dritte Metallschicht umfassen eine stickstoffhaltige Titanwolfram (TiWNx)-schicht zusätzlich zu der stickstoffhaltigen Wolframschicht. Die Tantalschicht wird durch das Durchführen eines PVD-Verfahrens, welches das Sputtern umfasst, eines CVD-Verfahrens oder eines ALD-Verfahrens gebildet. Die stickstoffhaltige Titanwolframschicht wird durch das Durchführen eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens mit einem Titanwolfram-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet. Die Titansilicidschicht und die Tantalsilicidschicht werden durch ein reaktives Sputterdepositionsverfahren mit entsprechenden Titansilicid- und Tantalsilicid-Sputtertargets gebildet. Die Tantalschicht ist auf eine Dicke von etwa 1 nm bis 8 nm gebildet. Die stickstoffhaltige Titanwolframschicht ist etwa 2 nm bis 20 nm dick. Jede der Titansilicidschicht und der Tantalsilicidschicht ist auf eine Dicke von etwa 2 nm bis 20 nm gebildet. Die stickstoffhaltige Titanwolframschicht weist einen Stickstoffgehalt im Bereich zwischen etwa 10% und 60% auf. In der stickstoffhaltigen Titanwolframschicht liegt ein Verhältnis von Titan zu Wolfram im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0. In der Titansilicidschicht liegt ein Verhältnis von Silicium zu Titan im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0. In der Tantalsilicidschicht liegt ein Verhältnis von Silicium zu Tantal im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0.
  • Die über der ersten stickstoffhaltigen Wolframschicht 62B gebildete Wolframsilicidschicht 62C wird durch das Durchführen eines PVD-Verfahrens, wie ein Sputterdepositionsverfahren, gebildet. Das Durchführen des Sputterdepositionsverfahrens mit dem Wolframsilicid-Sputtertarget erlaubt die gleichmäßige Bildung der Wolframsilicidschicht 62C ungeachtet einer Grundschichtart.
  • 7B veranschaulicht Bilder von Strukturen, die nach der Bildung einer Wolframsilicidschicht über einer stickstoffhaltigen Wolframschicht durch das Durchführen entsprechender chemischer Aufdampfverfahren (CVD) und physikalischer Aufdampfverfahren (PVD) bereitgestellt werden. Während die Wolframsilicidschicht CVD-WSix durch das CVD-Verfahren nicht gut über der Wolframnitridschicht WN gebildet wird, wird die Wolframsilicidschicht PVD-WSix durch das PVD-Verfahren gleichmäßig über der Wolframnitridschicht gebildet. Somit kann, weil die Wolframschicht, welche einen geringen spezifischen Widerstand aufweist, über der Wolframsilicidschicht gebildet werden kann, der Flächenwiderstand der Wolframschicht verringert werden.
  • Für die Gatestapelstruktur gemäß der dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird, wenn die stickstoffhaltige Wolframschicht 62B über der Titanschicht gebildet wird, die Titanschicht in eine Titannitridschicht umgewandelt.
  • Gemäß der dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Gatestapelstruktur, weil die Titanschicht der Zwischenstruktur während der Bildung der stickstoffhaltigen Schicht in die Titannitridschicht umgewandelt wird, einen geringen Kontaktwiderstand aufweisen und die Polysilicium-Verarmungswirkung verringern. Ferner kann die Gatestapelstruktur, weil die Zwischenstruktur die Wolframsilicidschicht umfasst, auch einen geringen Flächenwiderstand aufweisen.
  • 7C veranschaulicht eine Gatestapelstruktur gemäß einer vierzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Gatestapelstruktur umfasst eine erste leitfähige Schicht 601, eine Zwischenstruktur 602 und eine zweite leitfähige Schicht 603. Die erste leitfähige Schicht 601 umfasst eine Polysiliciumschicht; die mit einer Störstelle des P-Typs wie Bor oder einer Störstelle des N-Typs wie Phosphor hoch dotiert ist. Die erste leitfähige Schicht 601 kann auch eine Polysilicium-Germanium-Schicht (Si1-xGex, wobei x im Bereich zwischen etwa 0,01 und 1,0 liegt) oder eine Silicidschicht umfassen. Zum Beispiel umfasst die Silicidschicht eines ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Ni, Cr, Co, Ti, W, Ta, Hf, Zr und Pt.
  • Die zweite leitfähige Schicht 603 umfasst eine Wolframschicht. Die Wolframschicht ist etwa 10 nm bis 200 nm dick und wird durch das Durchführen eines PVD-Verfahrens, eines CVD-Verfahrens oder eines ALD-Verfahrens gebildet. Das PVD-Verfahren umfasst ein Sputterdepositionsverfahren unter Verwendung eines Wolfram-Sputtertargets.
  • Die Zwischenstruktur 602 umfasst eine stickstoffhaltige Titan (TiNx)-schicht 602A, eine erste stickstoffhaltige Wolfram (WNx)-schicht 602B, eine Wolframsilicid (WSix)-schicht 602C und eine zweite stickstoffhaltige Wolfram (WNx)-schicht 602D. Detaillierter weist die stickstoffhaltige Titanschicht 602A ein bestimmtes Verhältnis von Stickstoff zu Titan zum Beispiel in einem Bereich von etwa 0,2 bis 0,8 auf und ist auf eine Dicke von etwa 1 nm bis 15 nm gebildet. Die stickstoffhaltige Titanschicht 602A umfasst auch eine Titannitridschicht.
  • Jede der ersten und zweiten stickstoffhaltigen Wolframschicht 602B und 602D weist ein bestimmtes Verhältnis von Stickstoff zu Wolfram zum Beispiel in einem Bereich von etwa 0,3 bis 1,5 auf. Die erste und zweite stickstoffhaltige Wolframschicht 602B und 602D umfassen jeweils auch eine Wolframnitridschicht. Die erste und zweite stickstoff haltige Wolframschicht 602B und 602D liefern Stickstoff an die Wolframsilicidschicht 602C. Jede der ersten und zweiten stickstoffhaltigen Wolframschicht 602B und 602D ist auf eine Dicke von etwa 2 nm bis 20 nm gebildet. Aufgrund der Bereitstellung von Stickstoff werden die erste und zweite stickstoffhaltige Wolframschicht 602B und 602D nach dem Glühen zu reinen Wolframschichten oder zu Wolframschichten, welche nur noch Spuren von Stickstoffenthalten.
  • Ein Verhältnis von Silicium zu Wolfram in der Wolframsilicidschicht 602C liegt im Bereich zwischen etwa 0,5 und 3,0. Die Wolframsilicidschicht 602C weist eine Dicke von etwa 2 nm bis 20 nm auf.
  • Die erste und zweite stickstoffhaltige Wolframschicht 602B und 602D werden durch das Durchführen eines PVD-Verfahrens, eines CVD-Verfahrens oder eines ALD-Verfahrens gebildet. Die stickstoffhaltige Titanschicht 602A und die Wolframsilicidschicht 602C werden durch das Durchführen eines PVD-Verfahrens gebildet.
  • Das PVD-Verfahren erfolgt mittels eines Sputterdepositionsverfahrens oder eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens. Zum Beispiel wird die stickstoffhaltige Titanschicht 602A durch das Durchführen eines Sputterdepositionsverfahrens mit einem Titan-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet. Die erste und zweite stickstoffhaltige Wolframschicht 602B und 602D werden jeweils durch das Durchführen eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens mit einem Wolfram-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet. Die Wolframsilicidschicht 602C wird durch das Durchführen eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens mit einem Wolframsilicid-Sputtertarget gebildet. Die Wolframschicht 603 wird durch ein Sputterdepositionsverfahren mit einem Wolfram-Sputtertarget gebildet. Die Gatestapelstruktur gemäß der vierzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die erste leitfähige Schicht 601, die TiNx/WNx/WSix/WNx-Zwischenstruktur 602 und die zweite leitfähige Schicht 603. Die erste leitfähige Schicht 601 umfasst Polysilicium und die zweite leitfähige Schicht 603 umfasst Wolfram, wodurch eine Wolfram-Polysilicium-Gatestapelstrukur gebildet wird.
  • Insbesondere ist die TiNx/WNx/WSix/WNx-Zwischenstruktur 602 in einer Stapelstruktur gebildet, welche eine erste Metallschicht, eine zweite Metallschicht, eine Metallsilicidschicht und eine dritte Metallschicht umfasst. Die erste, zweite und dritte Metallschicht sind stickstoffhaltige Metallschichten, und die Metallsilicidschicht ist eine reine Metallsilicidschicht. Zum Beispiel ist die erste Metallschicht die stickstoffhaltige Titanschicht 602A und die zweite und dritte Metallschicht sind die erste und zweite stickstoffhaltige Wolframschicht 602B bzw. 602D. Die Metallsilicidschicht ist die Wolframsilicidschicht 602C.
  • Die wie oben veranschaulichte mehrschichtige Zwischenstruktur kann auch in anderen verschiedenen Strukturen gebildet sein. Zum Beispiel umfasst die erste Metallschicht eine stickstoffhaltige Tantal (TaNx)-schicht zusätzlich zu der stickstoffhaltigen Titanschicht. Zusätzlich zu der Wolframsilicidschicht umfasst die Metallsilicidschicht eine Titansilicid (TiSix)-schicht, wobei x im Bereich zwischen 1,5 und 10 liegt, oder eine Tantalsilicid (TaSix)-schicht, wobei x im Bereich zwischen 1,5 und 10 liegt. Die zweite und dritte Metallschicht umfassen eine stickstoffhaltige Titanwolfram (TiWNx)-schicht zusätzlich zu der stickstoffhaltigen Wolframschicht. Die stickstoffhaltige Tantalschicht wird durch das Durchführen eines reaktiven Sputterverfahrens mit einem Tantal-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet. Die stickstoffhaltige Titanwolframschicht wird durch das Durchführen eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens mit einem Titanwolfram-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet. Die Titansilicidschicht und die Tantalsilicidschicht werden durch ein reaktives Sputterdepositionsverfahren mit entsprechenden Titansilicid- und Tantalsilicid-Sputtertargets gebildet. Die stickstoffhaltige Tantalschicht ist auf eine Dicke von etwa 1 nm bis 15 nm gebildet. Jede der stickstoffhaltigen Titanwolframschicht, der Titansilicidschicht und der Tantalsilicidschicht ist auf eine Dicke von etwa 2 nm bis 20 nm gebildet. Ein Stickstoffgehalt innerhalb der stickstoffhaltigen Titanwolframschicht liegt im Bereich zwischen etwa 10% und 60% In der stickstoffhaltigen Titanwolframschicht liegt ein Verhältnis von Titan zu Wolfram im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0. In der Titansilicidschicht liegt ein Verhältnis von Silicium zu Titan im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0. In der Tantalsilicidschicht liegt ein Verhältnis von Silicium zu Tantal im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0.
  • In der oben beschriebenen Zwischenstruktur 602, wird die über der ersten stickstoffhaltigen Wolframschicht 602B gebildete Wolframsilicidschicht 602C durch ein PVD-Verfahren, wie ein Sputterdepositionsverfahren, gebildet. Das Durchführen des Sputterdepositionsverfahrens mit dem Wolframsilicid-Sputtertarget erlaubt die gleichmäßige Bildung der Wolframsilicidschicht 602C ungeachtet einer Grundschichtart.
  • 7D veranschaulicht eine Gatestapelstruktur gemäß einer fünfzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Gatestapelstruktur umfasst eine erste leitfähige Schicht 611, eine Zwischenstruktur 612 und eine zweite leitfähige Schicht 613. Die erste leitfähige Schicht 611 umfasst eine Polysiliciumschicht, die mit einer Störstelle des P-Typs wie Bor (B) oder einer Störstelle des N-Typs wie Phosphor (P) hoch dotiert ist. Zusätzlich zu der Polysiliciumschicht kann die erste leitfähige Schicht 611 auch eine Polysilicium-Germanium (Si1-xGex)-schicht, wobei x in einem Bereich von etwa 0,01 und 1,0 liegt, oder eine Silicidschicht umfassen. Die Silicidschicht umfasst eines ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Ni, Cr, Co, Ti, W, Ta, Hf, Zr und Pt.
  • Die zweite leitfähige Schicht 613 umfasst eine Wolframschicht. Die Wolframschicht wird durch das Durchführen eines aus einem PVD-Verfahren, einem CVD-Verfahren oder einem ALD-Verfahren auf eine Dicke von etwa 10 nm bis 200 nm gebildet. Das PVD-Verfahren umfasst ein Sputterdepositionsverfahren mit einem Wolfram-Sputtertarget.
  • Die Zwischenstruktur 612 umfasst eine Titansilicid (TiSix)-schicht 612A, eine stickstoffhaltige Titan (TiNx)-schicht 612B, eine erste stickstoffhaltige Wolfram (WNx)-schicht 612C, eine stickstoffhaltige Wolframsilicid (WSixNy)-schicht 612D und eine zweite stickstoffhaltige Wolframschicht 612E. Die Zwischenstruktur 612 kann gemäß der in der dreizehnten und vierzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschriebenen ausgewählten Materialien in verschiedenen Strukturen gebildet sein.
  • Die Gatestapelstruktur gemäß der fünfzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine daraus resultierende Struktur, die nach dem Durchführen einer Glühbehandlung an den Gatestapelstrukturen gemäß der dreizehnten und vierzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird. Das Glühen umfasst eine Wärmebehandlung während verschiedener Prozesse (z. B. Spacerbildung und Zwischenschicht-Isolierschichtbildung), die nach der Bildung der Gatestapelstrukturen durchgeführt wird.
  • Die Zwischenstruktur 612 wird nun unter Bezugnahme auf 7D und 7A mit der Zwischenstruktur 62 verglichen. Die Titansilicidschicht 612A wird gebildet, wenn die Titanschicht 62A mit Polysilicium aus der ersten leitfähigen Schicht 61 reagiert, und sie weist eine Dicke von etwa 0,1 nm bis 3 nm auf. Ein Verhältnis von Silicium zu Titan in der Titansilicidschicht 612A liegt in einem Bereich zwischen etwa 0,5 und 3,0.
  • Die stickstoffhaltige Titanschicht 612B wird bereitgestellt, wenn die Titanschicht 62A mit Stickstoff aus der stickstoffhaltigen Wolframschicht 62B versorgt wird. Eine Dicke der stickstoffhaltigen Titanschicht 612B liegt im Bereich von etwa 1 nm bis 10 nm und sie weist ein Verhältnis von Stickstoff zu Titan im Bereich von etwa 0,6 bis 1,2 auf.
  • Nach dem Glühen weisen jede der ersten und zweiten stickstoffhaltigen Wolframschicht 612C und 612E einen Stickstoffgehalt auf, welcher aufgrund der Denudation auf etwa 10% oder darunter verringert ist. Das Bezugssymbol WNx(D) bezeichnet die denudierte stickstoffhaltige Wolframschicht. Die erste und zweite stickstoffhaltige Wolframschicht 612C und 612E sind jeweils etwa 2 nm bis 20 nm dick. Ein Verhältnis von Stickstoff zu Wolfram in jeder der ersten und zweiten stickstoffhaltigen Wolframschicht 612C und 612E liegt in einem Bereich zwischen etwa 0,01 und 0,15.
  • Wenn Stickstoff aus der ersten und zweiten stickstoffhaltigen Wolframschicht 602B und 602D zersetzt wird, wird die Wolframsilicidschicht 602C in die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 612D umgewandelt. Ein Verhältnis von Silicium zu Wolfram innerhalb der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 612D liegt im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0. Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 612D weist einen Stickstoffgehalt von etwa 10% bis 60% und eine Dicke von etwa 2 nm bis 20 nm auf.
  • Die Zwischenstruktur 612 wird nun unter Bezugnahme auf 7D und 7C mit der Zwischenstruktur 602 verglichen. Während der Glühbehandlung wird die stickstoffhaltige Titanschicht 602A mit Stickstoff aus der stickstoffhaltigen Wolframschicht 602B versorgt. Aufgrund dessen wird die stickstoffhaltige Titanschicht 602A in die stickstoffhaltige Titanschicht 612B mit einer minimalen Reaktion mit der Titansilicidschicht 612A umgewandelt. Eine Dicke der Titansilicidschicht 612A liegt im Bereich von etwa 0,1 bis 3 nm und eine Dicke der stickstoffhaltigen Titanschicht 612B liegt im Bereich von etwa 1 nm bis 10 nm. Ein Verhältnis von Stickstoff zu Titan in der stickstoffhaltigen Titanschicht 612B liegt im Bereich zwischen etwa 0,7 und 1,3.
  • Nach dem Glühen weisen jede der ersten und zweiten stickstoffhaltigen Wolframschicht 612C und 612E einen Stickstoffgehalt auf, welcher aufgrund der Denudation der ersten und zweiten stickstoffhaltigen Wolframschicht 612C und 612E auf etwa 10% oder darunter verringert ist. Die erste und zweite stickstoffhaltige Wolframschicht 612C und 612E sind jeweils etwa 2 nm bis 20 nm dick. Ein Verhältnis von Stickstoff zu Wolfram in jeder der ersten und zweiten stickstoffhaltigen Wolframschicht 612C und 612E liegt in einem Bereich zwischen etwa 0,01 und 0,15.
  • Wenn Stickstoff aus der ersten und zweiten stickstoffhaltigen Wolframschicht 602B und 602D zersetzt wird, wird die Wolframsilicidschicht 602C in die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 612D umgewandelt. Die stickstoffhaltige Wolframsilicidschicht 612D weist ein Verhältnis von Silicium zu Wolfram im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0 und einen Stickstoffgehalt von etwa 10% bis 60% auf. Eine Dicke der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 612D liegt in einem Bereich zwischen etwa 2 nm bis 20 nm.
  • Die Gatestapelstruktur gemäß der fünfzehnten Ausführungsform umfasst eine erste Zwischenstruktur und eine zweite Zwischenstruktur. Die erste Zwischenstruktur umfasst eine Metallsilicidschicht und eine erste stickstoffhaltige Metallschicht und die zweite Zwischenstruktur umfasst eine zweite stickstoffhaltige Metallschicht, eine stickstoffhaltige Metallsilicidschicht und eine dritte stickstoffhaltige Metallschicht. Zum Beispiel ist die erste Zwischenstruktur durch das Stapeln der Titansilicidschicht 612A und der stickstoffhaltigen Titanschicht 612B gebildet. Die zweite Zwischenstruktur ist durch das Stapeln der stickstoffhaltigen Wolframschicht 612C, der stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 612D und der stickstoffhaltigen Wolframschicht 612E gebildet.
  • Die Zwischenstrukturen gemäß der ersten bis fünfzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können implementiert werden, um Gateelektroden von Flash-Speicherbauelementen und Gateelektroden zahlreicher logischer Bauelemente zusätzlich zu dynamischen Zufallszugriffspeicher (DRAM)-Bauelementen zu steuern.
  • 8 veranschaulicht eine Gatestapelstruktur eines Flash-Speicherbauelementes gemäß einer sechzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Tunneloxidschicht 702, welche einer Gateisolierschicht entspricht, ist über einem Substrat 701 gebildet. Eine erste Polysiliciumelektrode 703 für ein Floating-Gate FG ist über der Tunneloxidschicht 702 gebildet.
  • Eine dielektrische Schicht 704 ist über der ersten Polysiliciumelektrode 703 gebildet, und eine zweite Polysiliciumelektrode 705 für ein Steuergate CG ist über der dielektrischen Schicht 704 gebildet.
  • Eine Zwischenstruktur 706, ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus den verschiedenen Arten der Zwischenstrukturen, die in der ersten bis fünfzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben sind, ist über der zweiten Polysiliciumelektrode 205 gebildet. Die Zwischenstruktur 706 umfasst eine Ti/WNx/WSixN-Zwischenstruktur gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dementsprechend ist die Zwischenstruktur 706 durch sequentielles Stapeln einer Titanschicht 706A, einer stickstoffhaltigen Wolframschicht 706B und einer stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht 706C gebildet.
  • Eine Wolframelektrode 707 und eine Hardmaske 208 sind über der Zwischenstruktur 706 gebildet. Die Bezugsbuchstaben W und H/M stehen für die Wolframelektrode 707 bzw. die Hardmaske 208.
  • Die Gatestapelstruktur des Flash-Speicherbauelementes, welche die in 8 gezeigte Zwischenstruktur 706 aufweist, weist geringen Flächenwiderstand und Kontaktwiderstand auf. Diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann auf verschiedene Metallverbindungen wie eine Bitleitung, eine Metallleitung und eine Kondensatorelektrode einschließlich einer Zwischenstruktur zusätzlich zu der Gateelektrode angewandt werden. Ferner kann diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf eine Gatestapelstruktur eines Halbleiterbauelementes angewandt werden, wodurch ein duales Polysilicium-Gate bestehend aus einer ersten Gatestapelstruktur (umfassend eine Polysiliciumelektrode dotiert mit einer Störstelle des N-Typs, die unter einer Zwischenstruktur gebildet ist, und eine Wolframelektrode, die über der Zwischenstruktur gebildet ist) und einer zweiten Gatestapelstruktur (umfassend eine Polysiliciumelektrode dotiert mit einer Störstelle des P-Typs und eine Wolframelektrode, die über der Zwischenstruktur gebildet ist) gebildet wird.
  • 9 ist ein Diagramm, welches den Flächenwiderstand (Rs) einer Wolframschicht für jede Art von Zwischenstruktur veranschaulicht, welche gemäß der ersten bis fünfzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildet ist. Die Wolframschicht weist eine Dicke von etwa 40 nm auf.
  • Es kann beobachtet werden, dass in den Fällen der zusätzlichen Aufbringung von WSix/WNx-Zwischenstrukturen durch ein CVD-Verfahren und ein PVD-Verfahren (d. h. eine Ti/WNx/CVD-WSix/WNx-Struktur und eine Ti/WNx/PVD-WSix/WNx-Struktur) und einer WSixNy-Schicht (d. h. eine Ti/WNx/WSixNy-Struktur) über einer Ti/WNx-Zwischenstruktur der Flächenwiderstand der Wolframelektrode verringert ist. Da sich eine WSix-Schicht jedoch nicht gut durch ein CVD-Verfahren über einer WNx-Schicht erzeugen lässt, muss die WSix-Schicht durch ein PVD-Verfahren, wie ein Sputterdepositionsverfahren, über der WNx-Schicht gebildet werden. Die Bildung der WSixNy-Schicht erfolgt durch ein reaktives Sputterdepositionsverfahren unter Verwendung eines Wolframsilicid-Sputtertargets und Stickstoffgas.
  • Der Flächenwiderstand der Wolframelektrode für die Ti/WNx/CVD-WSix/WNx-Zwischenstruktur, die Ti/WNx/PVD-WSix/WNx-Zwischenstruktur und die Ti/WNx/WSixNy-Zwischenstruktur werden verglichen. Der Flächenwiderstand der Wolframelektrode ist lediglich in den Fällen der Aufbringung der Ti/WNx/PVD-WSix/WNx-Zwischenstruktur gering, und die Ti/WNx/WSixNy-Zwischenstruktur ist die gleiche wie im Fall der Aufbringung einer WSix/WNx-Zwischenstruktur. Im Fall der Aufbringung der WSix-Schicht durch das CVD-Verfah ren wird die WSix-Schicht nicht gleichmäßig über der WNx-Schicht gebildet. Aufgrund dessen kommt es zu Anhäufungen über der WNx-Schicht, wodurch der Flächenwiderstand erhöht wird. Wenn im Gegensatz dazu das Sputterdepositionsverfahren unter Verwendung des WSix-Sputtertargets oder das reaktive Sputterdepositionsverfahren zum Einsatz kommt, kann die WSix-Diffusionsschicht gleichmäßig gebildet werden, wodurch der Flächenwiderstand der Wolframelektrode verringert wird.
  • 10A bis 10C veranschaulichen einen Gatestrukturierungsprozess unter Verwendung der in 3A gezeigten Gatestapelstruktur. Die gleichen in 3A angegebenen Bezugsnummern stehen für die gleichen Elemente hierin.
  • Bezugnehmend auf 10A ist eine Gateisolierschicht 801 über einem Substrat 800 gebildet, in welcher ein Ionenimplantationsprozess durchgeführt wird, um eine Isolierschicht, eine Quelle und einen Kanal zu bilden.
  • Eine strukturierte erste leitfähige Schicht 21 ist über der Gateisolierschicht 801 gebildet. Eine Zwischenstruktur 22 ist über der strukturierten ersten leitfähigen Schicht 21 gebildet. Eine strukturierte zweite leitfähige Schicht 23 ist über der Zwischenstruktur 22 gebildet.
  • Die strukturierte erste leitfähige Schicht 21 umfasst eine Polysiliciumschicht, welche mit einer Störstelle des P-Typs wie Bor oder einer Störstelle des N-Typs wie Phosphor hoch dotiert ist. Die strukturierte erste leitfähige Schicht 21 kann auch eine Polysilicium-Germanium-Schicht (Si1-xGex, wobei x im Bereich zwischen etwa 0,01 und 1,0 liegt) oder eine Silicidschicht umfassen. Zum Beispiel umfasst die Silicidschicht eines ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Ni, Cr, Co, Ti, W, Ta, Hf, Zr und Pt.
  • Die Zwischenstruktur 22 umfasst eine strukturierte Titan (Ti)-schicht 22A, eine strukturierte stickstoffhaltige Wolfram (WNx)-schicht 22B und eine struktu rierte stickstoffhaltige Wolframsilicid (WSixNy)-schicht 22C.
  • Die strukturierte zweite leitfähige Schicht 23 umfasst eine Wolframschicht. Die Wolframschicht wird durch das Durchführen eines PVD-Verfahrens, eines CVD-Verfahrens oder eines ALD-Verfahrens gebildet. Das PVD-Verfahren umfasst ein Sputterdepositionsverfahren unter Verwendung eines Wolfram-Sputtertargets.
  • Eine Hardmaske 802 ist über der strukturierten zweiten leitfähigen Schicht 23 gebildet. Die Bildung der Hardmaske 802 kann weggelassen werden. Die Hardmaske 802 umfasst Siliciumnitrid (Si3N4).
  • Ein Gatestrukturierungsprozess erfolgt für die Bildung der veranschaulichten Gatestapelstruktur. Insbesondere, jedoch nicht gezeigt, erfolgt ein erster Strukturierungsprozess zum Ätzen einer Hardmaskenschicht, einer zweiten leitfähigen Schicht, mehrerer Schichten einer Titanschicht, einer stickstoffhaltigen Wolframschicht und einer stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht für die Zwischenstruktur 22, und eines Abschnittes einer ersten leitfähigen Schicht unter Verwendung einer Ätzbarrieren-Gatemaske (nicht gezeigt), die aus einer photoresistenten Schicht gebildet ist. Dadurch wird die Struktur umfassend die Hardmaske 802, die strukturierte zweite leitfähige Schicht 23, die Zwischenstruktur 22 und die strukturierte erste leitfähige Schicht 21 über der Gateisolierschicht 801 und dem Substrat 800 gebildet.
  • Bezugnehmend auf 10B wird die Gatemaske entfernt, und dann erfolgen ein Vor-Spacer-Prozess, um eine ungleichmäßige Ätzung zu verhindern, und eine Oxidation der strukturierten zweiten leitfähigen Schicht 23 (d. h. der Wolframschicht) und der Zwischenstruktur 22. Zum Beispiel wird eine Si3N4-Schicht 803 als eine Vor-Spacer-Schicht gebildet.
  • Bezugnehmend auf 10C erfolgt ein zweiter Gatestrukturierungsprozess zu Ätzen der Si3N4-Schicht 803 und eines Abschnittes der strukturierten ersten leitfähigen Schicht 21. Während des zweiten Gatestrukturierungsprozesses wird ein Abschnitt der Si3N4-Schicht 803 mittels eines Trockenätzverfahrens geätzt, um Spacer 803A an den Seitenwänden der Gatestapelstruktur zu bilden. Die strukturierte erste leitfähige Schicht 21 wird mittels der Spacer 803A als eine Ätzbarriere geätzt. Die Bezugsnummer 21A steht für eine Elektrode (z. B. die Polysiliciumelektrode).
  • Der erste und zweite Gatestrukturierungsprozess unter Verwendung der wie oben beschriebenen Vor-Spacer-Schicht können auf die Gatestapelstrukturen gemäß der zweiten bis fünfzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt werden.
  • 11 veranschaulicht einen weiteren Gatestrukturierungsprozess unter Verwendung der in 3A gezeigten Gatestapelstruktur. Die gleichen Bezugsnummern, die in 10A bis 10C verwendet wurden, stehen für die gleichen Elemente hierin.
  • Eine Gateisolierschicht 801 ist über einem Substrat 800 gebildet, in welcher ein Ionenimplantationsprozess durchgeführt wird, um eine Isolierschicht, eine Quelle und einen Kanal zu bilden. Eine strukturierte erste leitfähige Schicht 21B ist über der Gateisolierschicht 801 gebildet. Eine Zwischenstruktur 22 ist über der strukturierten ersten leitfähigen Schicht 21B gebildet. Eine strukturierte zweite leitfähige Schicht 23 ist über der Zwischenstruktur 22 gebildet.
  • Die strukturierte erste leitfähige Schicht 21B umfasst eine Polysiliciumschicht, welche mit einer Störstelle des P-Typs wie Bor oder einer Störstelle des N-Typs wie Phosphor hoch dotiert ist. Die strukturierte erste leitfähige Schicht 21B kann auch eine Polysilicium-Germanium-Schicht (Si1-xGex, wobei x im Bereich zwischen etwa 0,01 und 1,0 liegt) oder eine Silicidschicht umfassen. Zum Beispiel umfasst die Silicidschicht eines ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Ni, Cr, Co, Ti, W, Ta, Hf, Zr und Pt.
  • Die Zwischenstruktur 22 umfasst eine strukturierte Titan (Ti)-schicht 22A, eine strukturierte stickstoffhaltige Wolfram (WNx)-schicht 22B und eine strukturierte stickstoffhaltige Wolframsilicid (WSixNy)-schicht 22C.
  • Die strukturierte zweite leitfähige Schicht 23 umfasst eine Wolframschicht. Die Wolframschicht wird durch das Durchführen eines PVD-Verfahrens, eines CVD-Verfahrens oder eines ALD-Verfahrens gebildet. Das PVD-Verfahren umfasst ein Sputterdepositionsverfahren unter Verwendung eines Wolfram-Sputtertargets.
  • Eine Hardmaske 802 ist über der strukturierten zweiten leitfähigen Schicht 23 gebildet. Die Bildung der Hardmaske 802 kann weggelassen werden. Die Hardmaske 802 umfasst Siliciumnitrid (Si3N4).
  • Ein Gatestrukturierungsprozess erfolgt für die Bildung der veranschaulichten Gatestapelstruktur. Insbesondere, jedoch nicht gezeigt, werden eine Hardmaskenschicht, eine zweite leitfähige Schicht, mehrere Schichten einer Titanschicht, einer stickstoffhaltigen Wolframschicht und einer stickstoffhaltigen Wolframsilicidschicht für die Zwischenstruktur 22 und ein Abschnitt einer ersten leitfähigen Schicht gleichzeitig unter Verwendung einer Ätzbarrieren-Gatemaske (nicht gezeigt), die aus einer photoresistenten Schicht gebildet ist, geätzt. Dadurch wird die Struktur umfassend die Hardmaske 802, die strukturierte zweite leitfähige Schicht 23, die Zwischenstruktur 22 und die strukturierte erste leitfähige Schicht 21B über der Gateisolierschicht 801 und dem Substrat 800 gebildet. Anstelle eines Gatestrukturierungsprozesses, der aus zwei Schritten besteht, unter Verwendung einer Vor-Spacer-Schicht, wird ein Gatestrukturierungsprozess ausgewählt, welcher das Ätzen mit einem Mal, ohne die Verwendung der Vor-Spacer-Schicht, durchführt. Der ohne die Verwendung der Vor-Spacer-Schicht durchgeführte Gatestrukturierungsprozess kann auf die Gatestapelstrukturen gemäß der zweiten bis fünfzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt werden.
  • Gemäß der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermöglicht es eine Zwischenstruktur bestehend aus mehreren dünnen Schichten umfassend Ti, W, Si und N oder jede der Schichten umfassend N, die sich zwischen einer Wolframelektrode und einer Polysiliciumelektrode befinden, einen Flächenwiderstand zu erhalten, der so gering ist wie der von Poly-Si/WNx/W- und Poly-Si/WNx/WSix/W-Zwischenstrukturen. Dementsprechend kann die Höhe einer Gatestapelstruktur verringert werden, wodurch eine Prozessintegration leicht zu erreichen ist.
  • Eine Polysilicium-Verarmungswirkung kann aufgrund einer Verringerung einer Bor-Penetration oder einer Bor-Herausdiffusion verringert werden, und somit kann ein Betriebsstrom eines PMOSFET erhöht werden. Ferner kann ein sehr geringer Kontaktwiderstand zwischen der Wolframelektrode und der Polysiliciumelektrode erreicht werden, wodurch ein Vorteil bei der Herstellung von Hochgeschwindigkeitsbauelementen bereitgestellt wird.
  • Hinsichtlich eines Verfahrens zur Bildung eines Wolfram-Silicium-Gates, welches eingesetzt wird, um energiesparende Hochgeschwindigkeitsspeicherbauelemente mit hoher Dichte herzustellen, können geringer Flächenwiderstand, geringer Kontaktwiderstand und eine geringe Polysilicium-Verarmungswirkung durch das Implementieren einer Zwischenstruktur bestehend aus mehreren dünnen Schichten umfassend Ti, W, Si und N oder jede der Schichten umfassend N erzielt werden.
  • Während die vorliegende Erfindung in Bezug auf die spezifischen Ausführungsformen beschrieben wurde, dürfte der Fachmann auf dem Gebiet verstehen, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne sich vom Gedanken und Umfang der Erfindung wie in den folgenden Ansprüchen definiert zu entfernen.

Claims (47)

  1. Halbleiterbauelement, umfassend: eine erste leitfähige Schicht; eine erste Zwischenstruktur über der ersten leitfähigen Schicht, wobei die erste Zwischenstruktur eine Metallsilicidschicht und eine stickstoffhaltige Metallschicht umfasst; eine zweite Zwischenstruktur über der ersten Zwischenstruktur, wobei die zweite Zwischenstruktur mindestens eine stickstoffhaltige Metallsilicidschicht umfasst; und eine zweite leitfähige Schicht über der zweiten Zwischenstruktur.
  2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei die stickstoffhaltige Metallsilicidschicht durch das Durchführen eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens mit einem Metallsilicid-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet wird.
  3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 2, wobei das Metallsilicid-Sputtertarget ein Target ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus einem Wolframsilicid-Sputtertarget, einem Titansilicid-Sputtertarget und einem Tantalsilicid-Sputtertarget umfasst.
  4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 2, wobei die stickstoffhaltige Metallsilicidschicht einen Stickstoffgehalt von etwa 10% bis 60% und ein Atomverhältnis von Silicium zu Metall im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0 aufweist.
  5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei die zweite Zwischenstruktur eine stickstoffhaltige Metallschicht und die stickstoffhaltige Metallsilicidschicht umfasst, welche nacheinander gebildet wurden, wobei die stickstoffhaltige Metallschicht eine stickstoffhaltige Wolframschicht oder eine stickstoffhaltige Titanwolframschicht umfasst und ein atomares Verhältnis von Stickstoff zu Metall im Bereich von etwa 0,01 bis 0,15 aufweist.
  6. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei die zweite Zwischenstruktur die stickstoffhaltige Metallsilicidschicht und eine stickstoffhaltige Metallschicht umfasst, welche nacheinander gebildet wurden, wobei die stickstoffhaltige Metallschicht eine stickstoffhaltige Wolframschicht oder eine stickstoffhaltige Titanwolframschicht umfasst und ein atomares Verhältnis von Stickstoff zu Metall im Bereich von etwa 0,01 bis 0,15 aufweist.
  7. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei die zweite Zwischenstruktur eine erste stickstoffhaltige Metallschicht, die stickstoffhaltige Metallsilicidschicht und eine zweite stickstoffhaltige Metallschicht umfasst, welche nacheinander gebildet wurden, wobei jeweils die erste und zweite stickstoffhaltige Metallschicht eine stickstoffhaltige Wolframschicht oder eine stickstoffhaltige Titanwolframschicht umfasst und ein atomares Verhältnis von Stickstoff zu Metall im Bereich von etwa 0,01 bis 0,15 aufweist.
  8. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei die Metallsilicidschicht der ersten Zwischenstruktur eine Titansilicidschicht oder einer Tantalsilicidschicht umfasst.
  9. Halbleiterbauelement nach Anspruch 8, wobei die Metallsilicidschicht ein atomares Verhältnis von Silicium zu Metall im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0 aufweist.
  10. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei die stickstoffhaltige Metallschicht der ersten Zwischenstruktur eine stickstoffhaltige Titanschicht oder eine stickstoffhaltige Tantalschicht umfasst.
  11. Halbleiterbauelement nach Anspruch 10, wobei die stickstoffhaltige Metallschicht der ersten Zwischenstruktur ein atomares Verhältnis von Stickstoff zu Metall im Bereich von etwa 0,7 bis 1,3 aufweist.
  12. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei die erste leitfähige Schicht eine Schicht ausgewählt aus einer Polysiliciumschicht, einer Polysilicium-Germanium-Schicht und einer Silicidschicht umfasst und die zweite leitfähige Schicht Wolfram umfasst.
  13. Halbleiterbauelement nach Anspruch 12, wobei die Polysiliciumschicht mit einer Störstelle des P-Typs dotiert ist.
  14. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei die erste leitfähige Schicht eine Polysiliciumschicht, die mit einer Störstelle des N-Typs dotiert ist, und eine weitere Polysiliciumschicht, die mit einer Störstelle des P-Typs dotiert ist, umfasst, wodurch eine duale Polysilicium-Gatestapelstruktur bereitgestellt wird.
  15. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Floating-Gate, welches das Substrat überlagert, eine dielektrische Schicht, welche das Floating-Gate überlagert, und ein Steuergate, welches die dielektrische Schicht überlagert, wobei das Steuergate die erste leitfähige Schicht ist.
  16. Halbleiterbauelement, umfassend: eine erste leitfähige Schicht; eine Zwischenstruktur, die über der ersten leitfähigen Schicht gebildet ist und mindestens eine erste Metallschicht und eine stickstoffhaltige Metallsilicidschicht umfasst; und eine zweite leitfähige Schicht, die über der Zwischenstruktur gebildet ist, wobei die erste Metallschicht eine reine Metallschicht oder eine stickstoffhaltige Metallschicht umfasst.
  17. Halbleiterbauelement nach Anspruch 16, wobei die Zwischenstruktur eine zweite Metallschicht eingesetzt zwischen der ersten Metallschicht und der stickstoffhaltigen Metallsilicidschicht umfasst, wobei die zweite Metallschicht eine stickstoffhaltige Wolframschicht oder eine stickstoffhaltige Titanwolframschicht umfasst und ein atomares Verhältnis von Stickstoff zu Metall im Bereich zwischen etwa 0,3 und 1,5 aufweist.
  18. Halbleiterbauelement nach Anspruch 16, wobei die Zwischenstruktur in Stapelstruktur gebildet ist, umfassend die erste Metallschicht, die stickstoffhaltige Metallsilicidschicht, welche die erste Metallschicht überlagert, und eine zweite Metallschicht, welche die stickstoffhaltige Metallsilicidschicht überlagert, wobei die zweite Metallschicht eine stickstoffhaltige Wolframschicht oder eine stickstoffhaltige Titanwolframschicht umfasst und ein atomares Verhältnis von Stickstoff zu Metall im Bereich zwischen etwa 0,3 und 1,5 aufweist.
  19. Halbleiterbauelement nach Anspruch 16, wobei die Zwischenstruktur ferner eine zweite Metallschicht eingesetzt zwischen der ersten Metallschicht und der stickstoffhaltigen Metallsilicidschicht und eine drit te Metallschicht, welche die stickstoffhaltige Metallsilicidschicht überlagert, umfasst, wobei die zweite Metallschicht eine stickstoffhaltige Wolfram-Schicht oder eine stickstoffhaltige Titanwolframschicht umfasst und ein atomares Verhältnis von Stickstoff zu Metall im Bereich zwischen etwa 0,3 und 1,5 aufweist.
  20. Halbleiterbauelement nach Anspruch 16, wobei die reine Metallschicht eine Titanschicht oder eine Tantalschicht umfasst.
  21. Halbleiterbauelement nach Anspruch 16, wobei die reine Metallschicht auf eine Dicke von etwa 1 nm bis 8 nm gebildet ist.
  22. Halbleiterbauelement nach Anspruch 16, wobei die stickstoffhaltige Metallschicht eine stickstoffhaltige Titanschicht oder eine stickstoffhaltige Tantalschicht umfasst.
  23. Halbleiterbauelement nach Anspruch 16, wobei die stickstoffhaltige Metallschicht auf eine Dicke von etwa 1 nm bis 15 nm gebildet ist.
  24. Halbleiterbauelement nach Anspruch 16, wobei ein atomares Verhältnis von Stickstoff zu Metall in der stickstoffhaltigen Metallschicht im Bereich von etwa 0,2 bis 0,8 liegt.
  25. Halbleiterbauelement nach Anspruch 18, wobei jeweils die zweite Metallschicht und die dritte Metallschicht eine stickstoffhaltige Wolframschicht oder eine stickstoffhaltige Titanwolframschicht umfasst.
  26. Halbleiterbauelement nach Anspruch 25, wobei die zweite Metallschicht und die dritte Metallschicht jeweils ein atomares Verhältnis von Stickstoff zu Metall im Bereich von etwa 0,3 bis 1,5 aufweist.
  27. Halbleiterbauelement nach Anspruch 26, wobei die stickstoffhaltige Metallsilicidschicht durch das Durchführen eines reaktiven Sputterdepositionsverfahrens mit einem Metallsilicid-Sputtertarget in Stickstoffgasumgebung gebildet wird.
  28. Halbleiterbauelement nach Anspruch 27, wobei das Metallsilicid-Sputtertarget ein Target ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus einem Wolframsilicid-Sputtertarget, einem Titansilicid-Sputtertarget und einem Tantalsilicid-Sputtertarget umfasst.
  29. Halbleiterbauelement nach Anspruch 28, wobei die stickstoffhaltige Metallsilicidschicht einen Stickstoffgehalt von etwa 10% bis 60% und ein atomares Verhältnis von Silicium zu Metall im Bereich von etwa 0,5 bis 3,0 aufweist.
  30. Halbleiterbauelement nach Anspruch 16, wobei die erste leitfähige Schicht eine Schicht ausgewählt aus einer Polysiliciumschicht, einer Polysilicium-Germanium-Schicht und einer Silicidschicht umfasst und die zweite leitfähige Schicht Wolfram umfasst.
  31. Halbleiterbauelement nach Anspruch 30, wobei die Polysiliciumschicht mit einer Störstelle des P-Typs dotiert ist.
  32. Halbleiterbauelement nach Anspruch 16, wobei die erste leitfähige Schicht eine Polysiliciumschicht, die mit einer Störstelle des N-Typs dotiert ist, und eine weitere Polysiliciumschicht, die mit einer Stör stelle des P-Typs dotiert ist, umfasst, wodurch eine duale Polysilicium-Gatestapelstruktur bereitgestellt wird.
  33. Halbleiterbauelement nach Anspruch 16, ferner umfassend ein Floating-Gate, welches das Substrat überlagert, eine dielektrische Schicht, welche das Floating-Gate überlagert, und ein Steuergate, welches die dielektrische Schicht überlagert, wobei das Steuergate die erste leitfähige Schicht ist.
  34. Halbleiterbauelement, umfassend: eine erste leitfähige Schicht; eine Zwischenstruktur, welche die erste leitfähige Schicht überlagert und eine erste Metallschicht, eine zweite Metallschicht, eine Metallsilicidschicht und eine dritte Metallschicht umfasst; und eine zweite leitfähige Schicht, welche die Zwischenstruktur überlagert.
  35. Halbleiterbauelement nach Anspruch 34, wobei die Metallsilicidschicht eine Wolframsilicidschicht, eine Titansilicidschicht oder eine Tantalsilicidschicht umfasst, wobei die Wolframsilicidschicht, die Titansilicidschicht oder die Tantalsilicidschicht jeweils durch ein reaktives Sputterdepositionsverfahren gebildet ist.
  36. Halbleiterbauelement nach Anspruch 34, wobei die Metallsilicidschicht ein atomares Verhältnis von Silicium zu Metall von etwa 0,5 bis 3,0 aufweist.
  37. Halbleiterbauelement nach Anspruch 34, wobei die erste, zweite und dritte Metallschicht jeweils eine stickstoffhaltige Metallschicht umfasst.
  38. Halbleiterbauelement nach Anspruch 37, wobei die zweite und dritte Metallschicht jeweils eine stickstoffhaltige Wolframschicht oder eine stickstoffhaltige Titanwolframschicht umfasst.
  39. Halbleiterbauelement nach Anspruch 38, wobei die stickstoffhaltige Wolframschicht ein atomares Verhältnis von Stickstoff zu Wolfram im Bereich von etwa 0,3 bis 1,5 aufweist.
  40. Halbleiterbauelement nach Anspruch 38, wobei die stickstoffhaltige Titanwolframschicht ein atomares Verhältnis von Titan zu Wolfram im Bereich von etwa 0,3 bis 1,5 und einen Stickstoffgehalt von etwa 10% bis 60% aufweist.
  41. Halbleiterbauelement nach Anspruch 37, wobei die erste Metallschicht ein atomares Verhältnis von Stickstoff zu Metall im Bereich von etwa 0,2 bis 0,8 aufweist.
  42. Halbleiterbauelement nach Anspruch 41, wobei die erste Metallschicht eine stickstoffhaltige Titanschicht oder eine stickstoffhaltige Tantalschicht umfasst.
  43. Halbleiterbauelement nach Anspruch 34, wobei die erste Metallschicht eine Titanschicht oder eine Tantalschicht umfasst.
  44. Halbleiterbauelement nach Anspruch 34, wobei die erste leitfähige Schicht eine Schicht ausgewählt aus einer Polysiliciumschicht, einer Polysilicium-Germanium-Schicht und einer Silicidschicht umfasst und die zweite leitfähige Schicht Wolfram umfasst.
  45. Halbleiterbauelement nach Anspruch 44, wobei die Polysiliciumschicht mit einer Störstelle des P-Typs dotiert ist.
  46. Halbleiterbauelement nach Anspruch 34, wobei die erste leitfähige Schicht eine Polysiliciumschicht, die mit einer Störstelle des N-Typs dotiert ist, und eine weitere Polysiliciumschicht, die mit einer Störstelle des P-Typs dotiert ist, umfasst, wodurch eine duale Polysilicium-Gatestapelstruktur bereitgestellt wird.
  47. Halbleiterbauelement nach Anspruch 34, ferner umfassend ein Floating-Gate, welches das Substrat überlagert, eine dielektrische Schicht, welche das Floating-Gate überlagert, und ein Steuergate, welches die dielektrische Schicht überlagert, wobei das Steuergate die erste leitfähige Schicht ist.
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