半导体装置的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种半导体装置的制造方法，涉及半导体技术领域。该方法包括：提供衬底结构，其包括：半导体衬底；在衬底上的至少两个半导体鳍片，其包括第一和第二半导体鳍片；在衬底上的绝缘材料，其具有至少两个凹陷，其包括第一和第二凹陷，第一凹陷使得第一半导体鳍片的上部在第一凹陷中露出，第二凹陷使得第二半导体鳍片的上部在第二凹陷中露出；在每个凹陷和对应的半导体鳍片的所露出的表面上形成栅极电介质层；在栅极电介质层上形成第一功函数调节层；在第一功函数调节层上形成功能层；在功能层上形成栅极；第一凹陷的开口的横向面积大于第二凹陷的开口的横向面积，第一半导体鳍片上的功能层的厚度大于第二半导体鳍片上的功能层的厚度。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置的制造方法
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种半导体装置的制造方法。
技术介绍
对于N型FinFET(FinFieldEffectTransistor，鳍式场效应晶体管)来说，在栅极为钨的情况下，器件的功函数主要由N型功函数调节层来决定。但是，通常情况下，在N型功函数调节层和栅极之间会有功能层，而功能层通常会采用诸如TiN的P型功函数调节层。因此，功能层的存在可能会对N型FinFET的功函数造成不利的影响。在这种情况下，期望功能层的厚度尽可能小。另外，在形成栅极后留在栅极中的残留物(例如，F)可能会扩散到功能层，进而进入N型功函数调节层，这也会对N型FinFET的功函数造成不利的影响。在这种情况下，期望功能层的厚度尽可能大。因此，功能层的厚度对于N型FinFET来说就显得尤为重要。
技术实现思路
本公开的一个实施例的目的在于提出一种新颖的半导体装置的制造方法，能够降低功能层对器件功函数的影响。根据本公开的一个实施例，提供了一种半导体装置的制造方法，包括：提供衬底结构，所述衬底结构包括：半导体衬底；在所述半导体衬底上的至少两个半导体鳍片，所述至少两个半导体鳍片包括第一半导体鳍片和第二半导体鳍片；在所述半导体衬底上的绝缘材料，所述绝缘材料具有至少两个凹陷，所述至少两个凹陷包括第一凹陷和第二凹陷，所述第一凹陷使得第一半导体鳍片的上部在所述第一凹陷中露出，所述第二凹陷使得第二半导体鳍片的上部在所述第二凹陷中露出；在每个凹陷和对应的半导体鳍片的所露出的表面上形成栅极电介质层；在所述栅极电介质层上形成第一功函数调节层；在所述第一功函数调节层上形成功能层；在所述功能层上形成栅极；其中，所述第一凹陷的开口的横向面积大于所述第二凹陷的开口的横向面积，并且所述第一半导体鳍片上的功能层的厚度大于所述第二半导体鳍片上的功能层的厚度。在一个实施例中，所述第一凹陷中栅极在第一半导体鳍片的长度方向上覆盖第一半导体鳍片的长度大于所述第二凹陷中栅极在第二半导体鳍片的长度方向上覆盖第二半导体鳍片的长度。在一个实施例中，所述第一凹陷中栅极在第一半导体鳍片的长度方向上覆盖第一半导体鳍片的长度为45-55纳米，所述第一半导体鳍片上的功能层的厚度为20-40纳米；所述第二凹陷中栅极在第二半导体鳍片的长度方向上覆盖第二半导体鳍片的长度为14-20纳米，所述第二半导体鳍片上的功能层的厚度为10-20纳米。在一个实施例中，所述功能层用于调节所述栅极的功函数以及用作扩散阻挡层。在一个实施例中，通过等离子化学气相沉积PECVD技术或原子层沉积ALD技术来形成所述功能层。在一个实施例中，所述功能层包括TiN；所述通过PECVD技术形成所述功能层的步骤包括：(a)向反应腔室中供应前驱物TiCl4与NH3，通过TiCl4与NH3的反应生成TiN；(b)停止前驱物TiCl4与NH3的供应，在反应腔室中引入清洗气体进行清洗；重复执行所述步骤(a)和步骤(b)，直至形成期望厚度的功能层。在一个实施例中，所述步骤(a)在400-500℃的温度范围内进行。在一个实施例中，在重复执行所述步骤(a)和步骤(b)的至少一次重复中，在执行步骤(b)后，所述方法还包括：(c)在反应腔室中引入源气体为NH3的等离子体。在一个实施例中，所述清洗气体包括惰性气体。在一个实施例中，所述至少两个半导体鳍片还包括第三半导体鳍片，所述至少两个凹陷还包括第三凹陷，所述第三凹陷使得第三半导体鳍片的上部在所述第三凹陷中露出；在所述栅极电介质层上形成第一功函数调节层之后，所述方法还包括：去除在所述第一凹陷和第一半导体鳍片的表面上的栅极电介质层上的第一功函数调节层，以及在所述第二凹陷和第二半导体鳍片的表面上的栅极电介质层上的第一功函数调节层；在所述第一凹陷和第一半导体鳍片的表面上的栅极电介质层、以及所述第二凹陷和第二半导体鳍片的表面上的栅极电介质层、以及所述第三凹陷和第三半导体鳍片的表面上的栅极电介质层上的第一功函数调节层上再次形成第一功函数调节层；在所述第一功函数调节层上形成第二功函数调节层；其中，所述在所述第一功函数调节层上形成功能层的步骤包括：在所述第一功函数调节层上的第二功函数调节层上形成功能层。在一个实施例中，所述第一功函数调节层为N型功函数调节层。在一个实施例中，所述N型功函数调节层包括TiAl、TiCAl、TiNAl或TiSiAl。在一个实施例中，所述第一功函数调节层为P型功函数调节层，所述第二功函数调节层为N型功函数调节层。在一个实施例中，所述P型功函数调节层包括TiN、TaN或TaC；所述N型功函数调节层包括TiAl、TiCAl、TiNAl或TiSiAl。在一个实施例中，所述方法还包括：对所述栅极进行平坦化。通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征、方面及其优点将会变得清楚。附图说明附图构成本说明书的上部，其描述了本公开的示例性实施例，并且连同说明书一起用于解释本专利技术的原理，在附图中：图1是根据本公开一个实施例的半导体装置的制造方法的简化流程图；图2A示出了根据本公开一个实施例的半导体装置的制造方法的一个阶段的截面示意图；图2B示出了根据本公开一个实施例的半导体装置的制造方法的一个阶段的截面示意图；图2C示出了根据本公开一个实施例的半导体装置的制造方法的一个阶段的截面示意图；图2D示出了根据本公开一个实施例的半导体装置的制造方法的一个阶段的截面示意图；图2E示出了根据本公开一个实施例的半导体装置的制造方法的一个阶段的截面示意图；图2F示出了根据本公开一个实施例的半导体装置的制造方法的一个阶段的截面示意图；图3是根据本公开另一个实施例的半导体装置的制造方法的简化流程图；图4A示出了根据本公开另一个实施例的半导体装置的制造方法的一个阶段的截面示意图；图4B示出了根据本公开另一个实施例的半导体装置的制造方法的一个阶段的截面示意图；图4C示出了根据本公开另一个实施例的半导体装置的制造方法的一个阶段的截面示意图；图4D示出了根据本公开另一个实施例的半导体装置的制造方法的一个阶段的截面示意图；图4E示出了根据本公开另一个实施例的半导体装置的制造方法的一个阶段的截面示意图；图4F示出了根据本公开另一个实施例的半导体装置的制造方法的一个阶段的截面示意图；图4G示出了根据本公开另一个实施例的半导体装置的制造方法的一个阶段的截面示意图；图4H示出了根据本公开另一个实施例的半导体装置的制造方法的一个阶段的截面示意图；图4I示出了根据本公开另一个实施例的半导体装置的制造方法的一个阶段的截面示意图。具体实施方式现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应理解，除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不应被理解为对本专利技术范围的限制。此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不必然按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。以下对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，在任何意义上都不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和装置可能不作详细讨论，但在适用这些技术、方法和装置情况下，这些技术、方法和装置应当被视为本说明书的上部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：提供衬底结构，所述衬底结构包括：半导体衬底，在所述半导体衬底上的至少两个半导体鳍片，所述至少两个半导体鳍片包括第一半导体鳍片和第二半导体鳍片，在所述半导体衬底上的绝缘材料，所述绝缘材料具有至少两个凹陷，所述至少两个凹陷包括第一凹陷和第二凹陷，所述第一凹陷使得第一半导体鳍片的上部在所述第一凹陷中露出，所述第二凹陷使得第二半导体鳍片的上部在所述第二凹陷中露出；在每个凹陷和对应的半导体鳍片的所露出的表面上形成栅极电介质层；在所述栅极电介质层上形成第一功函数调节层；在所述第一功函数调节层上形成功能层；在所述功能层上形成栅极；其中，所述第一凹陷的开口的横向面积大于所述第二凹陷的开口的横向面积，并且所述第一半导体鳍片上的功能层的厚度大于所述第二半导体鳍片上的功能层的厚度。

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：提供衬底结构，所述衬底结构包括：半导体衬底，在所述半导体衬底上的至少两个半导体鳍片，所述至少两个半导体鳍片包括第一半导体鳍片和第二半导体鳍片，在所述半导体衬底上的绝缘材料，所述绝缘材料具有至少两个凹陷，所述至少两个凹陷包括第一凹陷和第二凹陷，所述第一凹陷使得第一半导体鳍片的上部在所述第一凹陷中露出，所述第二凹陷使得第二半导体鳍片的上部在所述第二凹陷中露出；在每个凹陷和对应的半导体鳍片的所露出的表面上形成栅极电介质层；在所述栅极电介质层上形成第一功函数调节层；在所述第一功函数调节层上形成功能层；在所述功能层上形成栅极；其中，所述第一凹陷的开口的横向面积大于所述第二凹陷的开口的横向面积，并且所述第一半导体鳍片上的功能层的厚度大于所述第二半导体鳍片上的功能层的厚度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一凹陷中栅极在第一半导体鳍片的长度方向上覆盖第一半导体鳍片的长度大于所述第二凹陷中栅极在第二半导体鳍片的长度方向上覆盖第二半导体鳍片的长度。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一凹陷中栅极在第一半导体鳍片的长度方向上覆盖第一半导体鳍片的长度为45-55纳米，所述第一半导体鳍片上的功能层的厚度为20-40纳米；所述第二凹陷中栅极在第二半导体鳍片的长度方向上覆盖第二半导体鳍片的长度为14-20纳米，所述第二半导体鳍片上的功能层的厚度为10-20纳米。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述功能层用于调节所述栅极的功函数以及用作扩散阻挡层。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过等离子化学气相沉积PECVD技术或原子层沉积ALD技术来形成所述功能层。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述功能层包括TiN；所述通过PECVD技术形成所述功能层的步骤包括：(a)向反应腔室中供应前驱物TiCl4与NH3，通过TiCl4与NH3的反应生成TiN；(b)停止前驱物TiCl4与NH3的供应，在反应腔室中引入清洗气体进行清洗；重复执行所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，徐建华，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31