形成具有不同阈值电压的半导体装置的方法制造方法及图纸

用于制造半导体装置的方法包括以下步骤：在第一鳍特征结构的上方形成第一栅极堆叠及在第二鳍特征结构的上方形成第二栅极堆叠；移除第一栅极堆叠以形成曝露第一鳍特征结构的第一栅极沟道，移除第二栅极堆叠以形成曝露第二鳍特征结构的第二栅极沟道；对第一鳍特征结构的一部分执行高压退火工艺；及在第一鳍特征结构的彼部分的上方的第一栅极沟道内部形成第一高介电金属栅极及在第二鳍特征结构的上方的第二栅极沟道内部形成第二高介电金属栅极。因此形成具有第一、第二阈值电压的第一、第二高介电金属栅极，第二阈值电压不同于第一阈值电压。于是，本方法在无植入工艺的不利影响、不受形成工作函数金属层的工艺约束的情况下达成阈值电压调整。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体装置。
技术介绍
半导体集成电路(integratedcircuit,IC)工业已经历快速增长。集成电路设计和材料的技术进步已生产多代集成电路，其中各代集成电路具有比上代更小且更复杂的电路。在集成电路演变过程中，大体功能密度(亦即，单位芯片面积互连装置的数目)已增加，同时几何尺寸(亦即，可使用工艺形成的最小元件(或接线))已缩减。降低元件尺寸具有增加生产效率及降低成本等益处，但降低元件尺寸亦增加集成电路处理及制造的复杂度。为使元件尺寸得以降低，集成电路的制造与工艺亦需要相对应的进展。尽管制造集成电路装置的现有方法大体符合其自身的目的，但其却无法满足所有层面的要求。例如，开发稳定形成具有不同阈值电压的半导体装置的工艺时将面对到各种挑战。
技术实现思路
本专利技术提供制造半导体装置的许多不同实施例，这此实施例在现有方法上提供一或更多种改良。在一实施例中，用于制造半导体装置的方法包括以下步骤：在第一鳍特征结构的上方形成第一栅极堆叠及在第二鳍特征结构的上方形成第二栅极堆叠；移除第一栅极堆叠以形成曝露第一鳍特征结构的第一栅极沟道，移除第二栅极堆叠以形成曝露第二鳍特征结构的第二栅极沟道；对曝露的第一鳍特征结构的一部分执行高压退火；及在第一鳍特征结构的彼部分的上方的第一栅极沟道内部形成第一高介电金属栅极，及在第二鳍特征结构的上方的第二栅极沟道内部形成第二高介电金属栅极。因此，形成具有第一阈值电压的第一高介电金属栅极及具有第二阈值电压的第二高介电金属栅极，其中第二阈值电压不同于第一阈值电压。在又一实施例中，一种方法包括以下步骤：在第一鳍特征结构的上方形成第一栅极堆叠及在第二鳍特征结构的上方形成第二栅极堆叠；移除第一栅极堆叠以形成曝露第一鳍特征结构的第一栅极沟道；移除第二栅极堆叠以形成曝露第二鳍特征结构的第二栅极沟道；执行高压退火以曝露第一鳍特征结构。高压退火工艺在非氧环境中进行。此方法亦包括在鳍特征结构的第一部分的上方形成第一高介电金属栅极及在第二鳍特征结构的第二部分的上方形成第二高介电金属栅极。因此，形成具有第一阈值电压的第一高介电金属栅极及具有第二阈值电压的第二高介电金属栅极，其中第二阈值电压不同于第一阈值电压。在又一实施例中，一种方法包括以下步骤：在第一鳍特征结构的上方形成第一栅极堆叠及在第二鳍特征结构的上方形成第二栅极堆叠；在第二栅极堆叠的上方形成硬式遮罩；移除第一栅极堆叠以形成曝露第一鳍特征结构的第一栅极沟道，执行高压退火以曝露第一鳍特征结构。高压退火工艺在非氧环境中进行。方法亦包括以下步骤：移除硬式遮罩；移除第二栅极堆叠以形成曝露第一鳍特征结构的第二栅极沟道；及在第一鳍特征结构的部分的上方的第一栅极沟道内部形成第一高介电金属栅极及在第二鳍特征结构的上方的第二栅极沟道内部形成第二高介电金属栅极。形成具有第一阈值电压的第一高介电金属栅极及具有第二阈值电压的第二高介电金属栅极，其中第二阈值电压不同于第一阈值电压。以下结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述，但不作为对本专利技术的限定。附图说明当结合附图阅读以下详细描述时，本专利技术的各态样将最易于理解。应注意，根据行业标准实务，各种特征结构可能并非按比例绘制。事实上，为了论述清晰，可以任意地增大或减小各种特征的尺寸。图1为用于制造根据一些实施例的半导体装置的范例方法的流程图；图2A为根据一些实施例的半导体装置的工作件的范例的示意立体图；图2B为半导体装置的工作件的范例沿第2A图的线A-A的的横截面图；图3、图4、图5、图6及图7为根据一些实施例的范例半导体装置的沿图2A的线A-A的横截面图；图8为用于制造根据一些实施例的半导体装置的范例方法的流程图；图9、图10、图11及图12为根据一些实施例的范例半导体装置沿图2A的线A-A的横截面图。其中，附图标记100方法102步骤104步骤106步骤108步骤110步骤112步骤200半导体装置205工作件210基板220隔离特征结构230鳍特征结构230A第一鳍特征结构230B第二鳍特征结构240栅极堆叠245侧壁间隔物250源/漏极特征255源/漏极凹槽260层间绝缘材料介电材料(ILD)层310栅极沟道310A第一栅极沟道310B第二栅极沟道315通道区域315A第一通道区域315B第二通道区域510图案化的硬式遮罩520第一区域530第二区域620表面630修改的半导体材料710A第一高介电金属栅极710B第二高介电金属栅极720栅极介电层/第二高介电金属栅极730金属栅极电极2000实例方法2002步骤2004步骤2006步骤2008步骤2010步骤2012步骤具体实施方式以下专利技术提供用于实施本专利技术的不同特征的许多不同实施例或范例。下文描述元件及布置的特定范例，以简化本专利技术。当然，这此仅为范例而不意欲作为限制。例如，以下描述中在第二特征结构上方或上面形成第一特征结构可包括其中第一和第二特征结构是以直接接触形成的实施例，以及亦可包括其中可在第一和第二特征结构之间形成额外的特征结构以使得第一和第二特征结构可不直接接触的实施例。此外，本专利技术在多个范例中可重复元件符号及/或字母。此重复是为达简化及清晰的目的，其本身并非指示所论述的各个实施例及/或配置之间的关系。此外，空间相对术语，诸如「在……下方」、「在……下面」、「在……下部」、「在……上方」、「在……上部」及类似术语可在本文中用于简化描述，以描述如附图中所图示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。空间相对术语意欲涵盖使用或操作中的元件除了在附图中描述的方向以外的不同方向。装置可另经定向(旋转90度或定向于其他方向上)，且本文使用的空间相对描述词可相应地作出类似解释。本专利技术是针对而非限制于，鳍式场效晶体管(fin-likefield-effecttransistor,FinFET)装置。鳍式场效晶体管装置，例如，互补金属氧化物半导体(CMOS)装置，具体而言，P型金氧半导体(PMOS)鳍式场效晶体管装置及N型金氧半导体(NMOS)鳍式场效晶体管装置。以下专利技术将继续使用鳍式场效晶体管范例说明本专利技术的多个实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成具有不同阈值电压的半导体装置的方法，其特征在于，包含：在一第一鳍特征结构的上方形成一第一栅极堆叠及在一第二鳍特征结构的上方形成第二栅极堆叠；移除该第一栅极堆叠以形成曝露该第一鳍特征结构的一第一栅极沟道；移除该第二栅极堆叠以形成曝露该第二鳍特征结构的一第二栅极沟道；对该曝露的第一鳍特征结构的一部分执行一高压退火工艺；以及在该第一鳍特征结构的该部分的上方的该第一栅极沟道内部形成一第一高介电金属栅极，及在该第二鳍特征结构的上方的该第二栅极沟道内部形成一第二高介电金属栅极，其中形成的该第一高介电金属栅极具有一第一阈值电压，且形成的该第二高介电金属栅极具有一第二阈值电压，该第二阈值电压不同于该第一阈值电压。

【技术特征摘要】
2014.12.12 US 14/569,096;2015.08.28 US 14/839,7531.一种形成具有不同阈值电压的半导体装置的方法，其特征在于，包含：
在一第一鳍特征结构的上方形成一第一栅极堆叠及在一第二鳍特征结构
的上方形成第二栅极堆叠；
移除该第一栅极堆叠以形成曝露该第一鳍特征结构的一第一栅极沟道；
移除该第二栅极堆叠以形成曝露该第二鳍特征结构的一第二栅极沟道；
对该曝露的第一鳍特征结构的一部分执行一高压退火工艺；以及
在该第一鳍特征结构的该部分的上方的该第一栅极沟道内部形成一第一
高介电金属栅极，及在该第二鳍特征结构的上方的该第二栅极沟道内部形成一
第二高介电金属栅极，其中形成的该第一高介电金属栅极具有一第一阈值电
压，且形成的该第二高介电金属栅极具有一第二阈值电压，该第二阈值电压不
同于该第一阈值电压。
2.根据权利要求1所述的形成具有不同阈值电压的半导体装置的方法，
其特征在于，该高压退火工艺在非氧环境中进行。
3.根据权利要求1所述的形成具有不同阈值电压的半导体装置的方法，
其特征在于，执行该高压退火工艺以曝露第一鳍特征结构的步骤包括：
在执行该高压退火工艺之前形成一图案化的硬式遮罩以覆盖该第二栅极
沟道；以及
在执行该高压退火工艺之后移除该图案化的硬式遮罩。
4.根据权利要求1所述的形成具有不同阈值电压的半导体装置的方法，
其特征在于，对该曝露第一鳍特征结构执行该高压退火工艺的步骤包括：
在执行该高压退火工艺之前形成一图案化的硬式遮罩以覆盖该第二栅极
堆叠；
在执行该高压退火工艺之后，从该第二栅极堆叠移除该图案化硬式遮罩；
以及
移除该第二栅极堆叠以形成该第二栅极沟道。
5.根据权利要求1所述的形成具有不同阈值电压的半导体装置的方法，
其特征在于，在该第一鳍特征结构的该部分的上方的该第一栅极沟道内部形成
该第一高介电金属栅极及在该第二鳍特征结构的上方的该第二栅极沟道内部

\t形成该第二高介电金属栅极包括：
该第一高介电金属栅极及该第二高介电金属栅极同时一起形成，且具有相
同的介电层材料与金属材料。
6.根据权利要求1所述的形成具有不同阈值电压的半导体装置的方法，
其特征在于，在该第一鳍特征结构的该部分的上方的该第一栅极沟道内部形成
该第一高介电金属栅极及在该第二鳍特征结构的上方的该第二栅极...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭成毅，何嘉政，叶致锴，李宗霖，杨玉麟，
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