半导体装置的形成方法制造方法及图纸

本公开实施例提供一种半导体装置的形成方法，包含在半导体鳍上形成虚设栅极结构，在虚设栅极结构的相对两侧上形成介电层，以及移除虚设栅极结构，以在介电层中形成凹陷。此方法还包含在凹陷的侧壁和底部上依序形成栅极介电层和至少一导电层，以及用含氟的化学物质处理栅极介电层和上述至少一导电层。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置的形成方法
本公开实施例涉及半导体装置制造技术，且具体涉及鳍式场效晶体管的半导体装置及其形成方法。
技术介绍
由于各种电子元件(例如：晶体管、二极管、电阻器、电容器等)的集成密度(integrationdensity)不断的提升，半导体产业已经历快速成长。在大多数情况下，集成密度的提升来自于最小部件(feature)尺寸的不断缩减，其使得更多的元件能被整合至指定的面积内。鳍式场效晶体管(FinField-EffectTransistor，FinFET)装置越来越常用于集成电路之中。鳍式场效晶体管装置具有三维结构，其包含半导体鳍自基底突出。栅极结构配置为控制鳍式场效晶体管装置的导电沟道中的电荷载体的流动，且栅极结构围绕半导体鳍。举例而言，在三栅极(tri-gate)鳍式场效晶体管装置中，栅极结构围绕半导体鳍的三个面，借此在半导体鳍的三个面上形成导电沟道。
技术实现思路
根据一些实施例，半导体装置的形成方法包含在半导体鳍上形成虚设栅极结构，在虚设栅极结构的相对两侧上形成介电层，移除虚设栅极结构，以在介电层中形成凹陷，在凹陷的侧壁和底部上依序形成栅极介电层和至少一导电层，以及用含氟(F)的化学物质处理栅极介电层和上述至少一导电层。根据一些实施例，鳍式场效晶体管(FinField-EffectTransistor，FinFET)的形成方法包含提供基底，其具有鳍突出于隔离结构的上表面上方，且隔离结构设置于鳍的相对两侧上，在鳍上形成第一栅极结构，形成层间介电层围绕第一栅极结构，且层间介电层露出第一栅极结构的上表面，移除第一栅极结构，以在层间介电层中形成凹陷，以及在凹陷内形成层堆叠，其中形成层堆叠包含在凹陷内顺应地形成高介电常数介电层，在高介电常数介电层上顺应地形成导电盖层，及在导电盖层上顺应地形成导电的阻挡层。此方法还包含使用包含氟的化学物质对层堆叠执行表面处理工艺，其中表面处理工艺驱使氟进入高介电常数介电层，以及在表面处理工艺之后，执行热退火工艺。根据又一些实施例，半导体装置的形成方法包含形成介电层，用至少一导电层覆盖介电层，在上述至少一导电层上供应含氟前驱物，以及驱使含氟前驱物的氟进入介电层。附图说明为了更完整的理解本公开实施例及其优点，以下配合所附附图作详细说明。图1为鳍式场效晶体管(FinFET)的透视示意图。图2至图20为根据一些实施例的鳍式场效晶体管装置在各个制造阶段的剖面示意图。图21为根据一些实施例说明半导体装置的形成方法的流程图。附图标记说明：30鳍式场效晶体管；32基底；34隔离区；36鳍；38栅极介电层；40栅极电极；42、44源极/漏极区；50基底；52垫氧化物层；56垫氮化物层；58掩模；60半导体条；61沟槽；62隔离区；64鳍(半导体鳍)；65轻掺杂漏极区；66虚设栅极介电层；68虚设栅极层；70掩模层；72第一栅极闸隔物；75虚设栅极结构；80外延源极/漏极区；82区域(硅化物区)；84前驱物(化学物质、含氟气体、含氟等离子体)；86第二栅极间隔物；87栅极间隔物；88膜；90第一层间介电层；91、93接触开口；92凹陷；94栅极介电层；95第二层间介电层；96盖层；97栅极结构(取代栅极)；98、104阻挡层；99栅极电极；100鳍式场效晶体管装置；102接触件；108籽晶层；110导电材料；121层堆叠；510、610热退火工艺；1000方法；1010、1020、1030、1040、1050步骤；A-A、B-B、C-C剖面。具体实施方式以下内容提供许多不同实施例或范例，用于实现本公开实施例的不同部件(feature)。以下描述各部件及其排列方式的具体范例，以简化本公开实施例。当然，这些仅仅是范例，而非意图限制本公开实施例。例如，在以下描述中提及在第二部件上方或其上形成第一部件，其可包含第一部件和第二部件以直接接触的方式形成的实施例，并且也可包含在第一部件和第二部件之间形成额外的部件，使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。此外，本公开实施例可在各个范例中重复参考标号和/或字母。此重复是为了简单和清楚的目的，其本身并非用于指定所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。再者，为了容易描述，在此可以使用例如“在…底下”、“在…下方”、“下”、“在…上方”、“上”等空间相关用语，以描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件之间的关系。除了图中所示的方位外，空间相关用语可涵盖装置在使用或操作中的不同方位。装置可以采用其他方位定向(旋转90度或在其他方位上)，并且在此使用的空间相关描述可以同样地作出相应的解释。本公开实施例在形成半导体装置的背景下进行讨论，且特别是在改善鳍式场效晶体管装置的栅极氧化物的可靠度的背景下进行讨论。然而，本领域普通技术人员可轻易理解的是，本公开实施例所公开的方法可用于其它装置或应用中，例如平面式(planar)装置。图1示出说明鳍式场效晶体管(FinFET)30的一范例的透视示意图。鳍式场效晶体管30包含具有鳍36的基底32。基底32具有形成在其上的隔离区34，且鳍36从相邻的隔离区34之间突出于隔离区34之上。栅极介电层38沿着鳍36的侧壁且在鳍36的顶面上，且栅极电极40在栅极介电层38上。源极/漏极区42和44在鳍36中，且位于栅极介电层38和栅极电极40的相对两侧。图1更示出在后续附图中所使用的参考剖面。剖面B-B沿鳍式场效晶体管30的栅极电极40的纵轴延伸。剖面C-C平行于剖面B-B，且跨过源极/漏极区42。剖面A-A垂直于剖面B-B且沿着鳍36的纵轴，并且在例如源极/漏极区42和44之间的电流方向上。为了清楚明了，后续附图参照这些参考剖面。图2至图20示出根据一些实施例的鳍式场效晶体管装置100在各个制造阶段的剖面示意图。除了多个鳍以外，鳍式场效晶体管装置100类似于图1的鳍式场效晶体管30。图2至图5示出鳍式场效晶体管装置100沿着剖面B-B的剖面示意图，且图6至图20示出沿着剖面A-A的剖面示意图。图2绘示基底50的剖面示意图。基底50可为半导体基底，例如整体半导体(bulksemiconductor)、绝缘体上的半导体(semiconductor-on-insulator，SOI)基底或类似基底，且基底50可被掺杂(例如，用P型或N型的掺杂物)或不掺杂。基底50可为晶片，例如硅晶片。一般而言，绝缘体上的半导体(SOI)基底包含一层半导体材料形成在绝缘层上。绝缘层例如可为埋藏氧化物(buriedoxide，BOX)层、氧化硅层或类似绝缘层。在基底上提供绝缘层，基底通常为硅或玻璃基底。也可使用其它基底，例如多层或梯度基底(gradientsubstrate)。在一些实施例中，基底50的半导体材料可包含硅；锗；化合物半导体，其包含碳化硅(siliconcarbide)、砷化镓(galliumarsenic)、磷化镓(gallimphosphide)、磷化铟(indiumphosphide)、砷化铟(indiumarsenide)和/或锑化铟(indiumantimonide)；合金半导体，其包含SiGe、GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInAs、GaInP和/或GaInAsP；或前述的组合。基底50可包含本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置的形成方法，包括：在一半导体鳍上形成一虚设栅极结构；在该虚设栅极结构的相对两侧形成一介电层；移除该虚设栅极结构，以在该介电层中形成一凹陷；在该凹陷的侧壁和一底部上依序形成一栅极介电层和至少一导电层；以及用一含氟的化学物质处理该栅极介电层和该至少一导电层。

【技术特征摘要】
2017.07.31 US 62/539,214;2017.09.14 US 15/705,0341.一种半导体装置的形成方法，包括：在...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱诗航，吴仲强，李家庆，李达元，苏庆煌，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71