鳍式集成电路器件及其阈值电压调节方法技术

本发明专利技术的实施例公开了鳍式场效应晶体管器件以及用于调整鳍式场效应晶体管器件的阈值电压的方法。示例性方法包括在第一栅极结构中形成第一开口，并且在第二栅极结构中形成第二开口。第一栅极结构设置在第一鳍结构上方，并且第二栅极结构设置在第二鳍结构上方。该方法还包括通过以下步骤填充第一开口和第二开口：形成栅极介电层，在栅极介电层上方形成阈值电压调整层，回蚀第二开口中的阈值电压调整层，在阈值电压调整层上方形成功函层以及在功函层上方形成金属填充层。阈值电压调整层包括钽和氮。回蚀使用含氯化钨的前体。

【技术实现步骤摘要】
鳍式集成电路器件及其阈值电压调节方法
本专利技术总体涉及半导体领域，更具体地，涉及鳍式集成电路器件及其形成方法。
技术介绍
半导体集成电路(IC)工业已经经历了指数型增长。IC材料和设计中的技术进步已经产生了多代IC，其中，每一代都比上一代具有更小和更复杂的电路。在IC演化过程中，功能密度(即，每芯片面积的互连器件的数量)已经普遍增大，而几何尺寸(即，可以使用制造工艺产生的最小组件(或线))已经减小。这种按比例缩小工艺通常通过提高生产效率和降低相关成本来提供益处。这种按比例缩小已经增大了处理和制造IC的复杂性，为了实现这些进步，需要IC处理和制造中的类似发展。例如，已经实现了通常涉及用金属栅电极替代多晶硅栅电极的栅极替换工艺以改进器件性能，其中，在栅极替换工艺期间，调整金属栅电极的功函值以提供具有不同阈值(工作)电压的各个器件。虽然现有的栅极替换工艺和对应的阈值电压调整工艺对于它们的预期目的通常已经足够，但是随着IC技术的缩小，它们不是在所有方面都已完全令人满意。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种形成鳍式集成电路的方法，包括：在第一栅极结构中形成第一开口，并且在第二栅极结构中形成第二开口，其中，所述第一栅极结构设置在第一鳍结构上方，并且所述第二栅极结构设置在第二鳍结构上方；以及通过以下步骤填充所述第一开口和所述第二开口：形成栅极介电层，在所述栅极介电层上方形成阈值电压调整层，其中，所述阈值电压调整层包括钽和氮，使用含氯化钨的前体回蚀所述第二开口中的所述阈值电压调整层，在所述阈值电压调整层上方形成功函层，以及在所述功函层上方形成金属填充层。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种形成鳍式集成电路的方法，包括：在第一鳍式场效应晶体管(FinFET)的第一栅极结构中形成第一开口，在第二鳍式场效应晶体管的第二栅极结构中形成第二开口，在第三鳍式场效应晶体管的第三栅极结构中形成第三开口以及在第四鳍式场效应晶体管的第四栅极结构中形成第四开口；用高k介电层部分地填充所述第一开口、所述第二开口、所述第三开口和所述第四开口；用所述阈值电压调整层部分地填充所述第一开口、所述第二开口、所述第三开口和所述第四开口，其中，所述阈值电压调整层设置在所述高k介电层上方；用第一类型功函层部分地填充所述第一开口、所述第二开口、所述第三开口和所述第四开口，其中，所述第一类型功函层设置在所述阈值电压调整层上方；从所述第二开口和所述第三开口去除所述第一类型功函层，从而暴露所述第二开口和所述第三开口中的所述阈值电压调整层；对暴露在所述第二开口和所述第三开口中的所述阈值电压调整层实施阈值电压调整处理，从而使得所述第二鳍式场效应晶体管和所述第三鳍式场效应晶体管的阈值电压低于所述第一鳍式场效应晶体管和所述第四鳍式场效应晶体管的阈值电压，其中，所述阈值电压调整处理应用含氯化钨前体；用第二类型功函层部分地填充所述第一开口、所述第二开口和所述第四开口，其中，所述第二类型功函层设置在所述第一开口、所述第二开口和所述第四开口中的所述阈值电压调整层上方；以及用金属填充层填充所述第一开口、所述第二开口、所述第三开口和所述第四开口，其中，所述金属填充层设置在所述第一开口、所述第二开口和所述第四开口中的所述第二类型功函层上方，并且，所述金属填充层设置在所述第三开口中的所述阈值电压调整层上方。根据本专利技术的又一个方面，提供了一种集成电路器件，包括：第一鳍式场效应晶体管(FinFET)，具有第一栅极结构，所述第一栅极结构包括第一高k介电层、设置在所述第一高k介电层上方的第一阈值电压调整层、设置在所述第一阈值电压调整层上方的第一p型功函层、设置在所述第一阈值电压调整层上方的第一n型功函层以及设置在所述第一n型功函上方的第一金属填充层层；第二鳍式场效应晶体管，具有第二栅极结构，所述第二栅极结构包括第二高k介电层、设置在所述第二高k介电层上方的第二阈值电压调整层、设置在所述第二阈值电压调整层上方的第二n型功函层以及设置在所述第二阈值电压调整层上方的第二金属填充层；第三鳍式场效应晶体管，具有第三栅极结构，所述第三栅极结构包括第三高k介电层、设置在所述第三高k介电层上方的第三阈值电压调整层以及设置在所述第三阈值电压调整层上方的第三金属填充层；第四鳍式场效应晶体管，具有第四栅极结构，所述第四栅极结构包括第四高k介电层、设置在所述第四高k介电层上方的第四阈值电压调整层、设置在所述第四阈值电压调整层上方的第二p型功函层、设置在所述第四阈值电压调整层上方的第三n型功函层以及设置在所述第三n型功函层上方的第四金属填充层；其中，所述第二阈值电压调整层和所述第三阈值电压调整层的厚度小于所述第一阈值电压调整层和所述第四阈值电压调整层的厚度；以及其中，所述第二p型功函层的厚度大于所述第一p型功函层的厚度。附图说明当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本专利技术的各个方面。应该强调，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制并且仅用于说明的目的。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。图1A是根据本专利技术的各个方面的用于制造鳍式集成电路器件的方法的流程图。图1B是根据本专利技术的各个方面的用于制造用于可以在图1A的方法中实现的鳍式集成电路器件的金属栅极堆叠件的方法的流程图。图2A至图2L是根据本专利技术的各个方面的处于诸如与图1A和图1B的方法相关的那些的各个制造阶段的部分或全部的鳍式集成电路器件的示意截面图。图3是根据本专利技术的各个方面的多室集成电路处理系统的示意截面图。具体实施方式本专利技术通常涉及集成电路器件，并且更具体地，涉及用于鳍式集成电路器件的电压阈值调整。以下公开内容提供了许多用于实现本专利技术的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本专利技术。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本专利技术。例如，以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本专利技术可在各个实施例中重复参考标号和/或字符。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。此外，在本专利技术中，一个部件形成在另一部件上、连接至和/或耦合至另一部件可以包括以直接接触的方式形成部件的实施例，也可以包括可以在部件之间形成附加部件使得部件不直接接触的实施例。而且，为便于理解，使用例如“下部”、“上部”、“水平”、“垂直”、“在...之上”、“在...之下”、“在...下面”、“上”、“下”、“顶部”、“底部”等以及它们的派生词(例如，“水平地”、“向下地”、“向上地”等)空间相对术语以描述本专利技术的部件与另一部件的关系。空间相对术语旨在包括包含部件的器件的不同方位。本专利技术公开了用于形成栅极堆叠件的各个方法和相关的栅极结构，它们可以应用于多种器件类型中的任何一种。例如，本专利技术的方面可以实现适用于平面场效应晶体管(FET)、多栅极晶体管(平面或垂直)，诸如鳍式FET(FinFET)器件、全环栅(GAA)器件、欧米茄栅极(Ω-栅极)器件或π栅极(Π栅极)器件以及应变的半导体器件、绝缘体上硅(SOI)器件、部分耗尽SOI本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种调节鳍式集成电路的阈值电压的方法，包括：在第一栅极结构中形成第一开口，并且在第二栅极结构中形成第二开口，其中，所述第一栅极结构设置在第一鳍结构上方，并且所述第二栅极结构设置在第二鳍结构上方；以及通过以下步骤填充所述第一开口和所述第二开口：形成栅极介电层，在所述栅极介电层上方形成阈值电压调整层，其中，所述阈值电压调整层包括钽和氮，使用含氯化钨的前体回蚀所述第二开口中的所述阈值电压调整层，在所述阈值电压调整层上方形成功函层，以及在所述功函层上方形成金属填充层。

【技术特征摘要】
2017.11.09 US 15/808,2851.一种调节鳍式集成电路的阈值电压的方法，包括：在第一栅极结构中形成第一开口，并且在第二栅极结构中形成第二开口，其中，所述第一栅极结构设置在第一鳍结构上方，并且所述第二栅极结构设置在第二鳍结构上方；以及通过以下步骤填充所述第一开口和所述第二开口：形成栅极介电层，在所述栅极介电层上方形成阈值电压调整层，其中，所述阈值电压调整层包括钽和氮，使用含氯化钨的前体回蚀所述第二开口中的所述阈值电压调整层，在所述阈值电压调整层上方形成功函层，以及在所述功函层上方形成金属填充层。2.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述阈值电压调整层包括实施原子层沉积工艺。3.根据权利要求1所述的方法，其中，回蚀所述阈值电压调整层包括调整蚀刻参数以相对于与所述第一栅极结构对应的阈值电压来减小与所述第二栅极结构对应的阈值电压。4.根据权利要求1所述的方法，还包括：在回蚀所述阈值电压调整层之后形成所述功函层。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述功函层是第一类型功函层，并且填充所述第一开口和所述第二开口还包括：在回蚀所述阈值电压调整层之前，在所述第一开口和所述第二开口中的所述阈值电压调整层上方形成第二类型功函层；从所述第二开口去除所述第二类型功函层，从而暴露用于所述回蚀的所述第二开口中的所述阈值电压调整层；以及在所述第一开口中的所述第二类型功函层上方和所述第二开口中的所述阈值电压调整层上方形成所述第一类型功函层。6.一种调节鳍式集成电路的阈值电压的方法，包括：在第一鳍式场效应晶体管(FinFET)的第一栅极结构中形成第一开口，在第二鳍式场效应晶体管的第二栅极结构中形成第二开口，在第三鳍式场效应晶体管的第三栅极结构中形成第三开口以及在第四鳍式场效应晶体管的第四栅极结构中形成第四开口；用高k介电层部分地填充所述第一开口、所述第二开口、所述第三开口和所述第四开口；用所述阈值电压调整层部分地填充所述第一开口、所述第二开口、所述第三开口和所述第四开口，其中，所述阈值电压调整层设置在所述高k介电层上方；用第一类型功函层部分地填充所述第一开口、所述第二开口、所述第三开口和所述第四开口，其中，所述第一类型功函层设置在所述阈值电压调整层上方；从所述第二开口和所述第三开口去除所述第一类型功函层，从而暴露所述第二开口和所述第三开口中的所述阈值电压调整层；对暴露在所述第二开口和所述第三开口中的所述阈值电压调整层实施阈值电压调整处理，从而使得所述第二鳍式场效应晶体管和所述第三鳍...

【专利技术属性】
技术研发人员：程仲良，陈韦任，陈彦羽，林明贤，
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