【技术实现步骤摘要】
在三栅极(FINFET)工艺上集成多个栅极电介质晶体管的方法本申请为分案申请,其原申请是2014年8月27日进入中国国家阶段、国际申请日为2011年12月28日的国际专利申请PCT/US2011/067681,该原申请的中国国家申请号是201180076461.1,专利技术名称为“在三栅极(FINFET)工艺上集成多个栅极电介质晶体管的方法”。
本专利技术总体涉及半导体器件、半导体逻辑器件、和晶体管的制造。具体而言,本专利技术的实施例涉及用于在同一芯片上制造具有不同栅极结构的多个基于鳍状物的器件的工艺。
技术介绍
对于不断缩小的集成电路(IC)的期望对用于构造器件的技术和材料提出了极大的要求。IC芯片的部件包括诸如CMOS(互补金属氧化物半导体)器件之类的固态逻辑器件(晶体管)。最近开发的基于鳍状物的晶体管使能对应较小器件占用空间的提高的性能。不同的晶体管应用具有不同的结构和性能要求,例如,高速逻辑操作、低功率使用、高电压输入输出(I/O)、以及超高电压。需要新工艺来使能单个芯片上的多种类型的新的基于鳍状物的晶体管的制造。附图说明图1A-1D示出双栅极晶体管的实施例,其中每个晶体管具有不同的栅极堆叠体构造。图2A-2B示出三栅极晶体管的实施例,其中每个晶体管具有不同的栅极堆叠体构造。图3A-3B示出四栅极晶体管的实施例,其中每个晶体管具有不同的栅极堆叠体构造。图4A-4I示出用于形成具有包含不同栅极堆叠体构造的多个晶体管的单个IC的方法。图5A-5I示出用于形成具有包含不同栅极堆叠体构造的多个晶体管的单个IC的附加的方法。图6A-6G示出用于形成具有包含不 ...
【技术保护点】
一种半导体器件,包括:第一晶体管,所述第一晶体管包括:第一鳍状物,其具有顶部、第一侧壁以及与所述第一侧壁相对的第二侧壁;第一栅极电介质结构,其环绕所述第一鳍状物的所述第一侧壁的至少一部分、所述第二侧壁的至少一部分以及所述顶部的至少一部分并且与所述第一鳍状物接触;第一栅极电极结构,其环绕所述第一鳍状物的所述第一侧壁的至少一部分、所述第二侧壁的至少一部分以及所述顶部的至少一部分,所述第一栅极电极结构包括第一功函数金属层和填充金属层,其中所述第一栅极电介质结构的至少一部分处于所述第一鳍状物的至少一部分与所述第一栅极电极结构的至少一部分之间;以及位于所述第一栅极电极结构和所述第一栅极电介质结构的相对侧上的第一n型源极区和第一n型漏极区;以及第二晶体管,所述第二晶体管包括:第二鳍状物,其具有顶部、第一侧壁以及与所述第一侧壁相对的第二侧壁;第二栅极电介质结构,其环绕所述第二鳍状物的所述第一侧壁的至少一部分、所述第二侧壁的至少一部分以及所述顶部的至少一部分并且与所述第二鳍状物接触;第二栅极电极结构,其环绕所述第二鳍状物的所述第一侧壁的至少一部分、所述第二侧壁的至少一部分以及所述顶部的至少一部分,所述 ...
【技术特征摘要】
1.一种半导体器件,包括:第一晶体管,所述第一晶体管包括:第一鳍状物,其具有顶部、第一侧壁以及与所述第一侧壁相对的第二侧壁;第一栅极电介质结构,其环绕所述第一鳍状物的所述第一侧壁的至少一部分、所述第二侧壁的至少一部分以及所述顶部的至少一部分并且与所述第一鳍状物接触;第一栅极电极结构,其环绕所述第一鳍状物的所述第一侧壁的至少一部分、所述第二侧壁的至少一部分以及所述顶部的至少一部分,所述第一栅极电极结构包括第一功函数金属层和填充金属层,其中所述第一栅极电介质结构的至少一部分处于所述第一鳍状物的至少一部分与所述第一栅极电极结构的至少一部分之间;以及位于所述第一栅极电极结构和所述第一栅极电介质结构的相对侧上的第一n型源极区和第一n型漏极区;以及第二晶体管,所述第二晶体管包括:第二鳍状物,其具有顶部、第一侧壁以及与所述第一侧壁相对的第二侧壁;第二栅极电介质结构,其环绕所述第二鳍状物的所述第一侧壁的至少一部分、所述第二侧壁的至少一部分以及所述顶部的至少一部分并且与所述第二鳍状物接触;第二栅极电极结构,其环绕所述第二鳍状物的所述第一侧壁的至少一部分、所述第二侧壁的至少一部分以及所述顶部的至少一部分,所述第二栅极电极结构包括具有与所述第一功函数金属层不同的功函数的第二功函数金属层、所述第一功函数金属层和所述填充金属层,其中所述第二栅极电介质结构的至少一部分处于所述第二鳍状物的至少一部分与所述第二栅极电极结构的至少一部分之间;以及位于所述第二栅极电极结构和所述第二栅极电介质结构的相对侧上的第一p型源极区和第一p型漏极区。2.根据权利要求1所述的半导体器件,其中所述第一栅极电极结构不包括所述第二功函数金属层,或者所述第一栅极电极结构包括所述第二功函数金属层,所述第二功函数金属层的厚度小于所述第二栅极电极结构的所述第二功函数金属层的厚度。3.根据权利要求1或2所述的半导体器件,其中所述第一功函数金属层包括钛铝。4.根据权利要求1或2所述的半导体器件,其中所述第二功函数金属层包括氮化钛。5.根据权利要求1或2所述的半导体器件,其中所述填充金属层包括氮化钛。6.根据权利要求1所述的半导体器件,其中所述第一栅极电介质结构包括由第一电介质材料构成的第一层和由第二电介质材料构成的第二层,所述第一层具有第一厚度并且与所述第一鳍状物接触,其中所述第二栅极电介质结构包括由所述第一电介质材料构成的第一层和由所述第二电介质材料构成的第二层,所述第二栅极电介质结构的所述第一层具有与所述第一栅极电介质结构的所述第一层的所述第一厚度基本相同的第二厚度并且与所述第二鳍状物接触。7.根据权利要求6所述的半导体器件,其中所述第一电介质材料包括硅和氧。8.根据权利要求6或7所述的半导体器件,其中所述第二电介质材料包括铪和氧。9.根据权利要求6或7所述的半导体器件,还包括第三晶体管,所述第三晶体管包括:第三鳍状物,其具有顶部、第一侧壁以及与所述第一侧壁相对的第二侧壁;第三栅极电介质结构,其环绕所述第三鳍状物的所述第一侧壁的至少一部分、所述第二侧壁的至少一部分以及所述顶部的至少一部分并且与所述第三鳍状物接触,所述第三栅极电介质结构包括由所述第一电介质材料构成的第一层和由所述第二电介质材料构成的第二层,所述第三栅极电介质结构的所述第一层具有第三厚度并且与所述第三鳍状物接触,所述第三厚度大于所述第一栅极电介质结构的所述第一层的所述第一厚度;第三栅极电极结构,其环绕所述第三鳍状物的所述第一侧壁的至少一部分、所述第二侧壁的至少一部分以及所述顶部的至少一部分,其中所述第三栅极电介质结构的至少一部分处于所述第三鳍状物的至少一部分与所述第三栅极电极结构的至少一部分之间,所述第三栅极电极结构包括所述第一功函数金属层和所述填充金属层;以及位于所述第三栅极电极结构和所述第三栅极电介质结构的相对侧上的第二n型源极区和第二n型漏极区。10.根据权利要求9所述的半导体器件,还包括第四晶体管,所述第四晶体管包括:第四鳍状物,其具有顶部、第一侧壁以及与所述第一侧壁相对的第二侧壁;第四栅极电介质结构,其环绕所述第四鳍状物的所述第一侧壁的至少一部分、所述第二侧壁的至少一部分以及所述顶部的至少一部分并且与所述第四鳍状物接触,所述第四栅极电介质结构包括由所述第一电介质材料构成的第一层和由所述第二电介质材料构成的第二层,所述第四栅极电介质结构的所述第一层具有第四厚度并且与所述第四鳍状物接触,所述第四厚度基本上与所述第三栅极电介质结构的所述第一层的所述第三厚度相同;第四栅极电极结构,其环绕所述第四鳍状物的所述第一侧壁的至少一部分、所述第二侧壁的至少一部分以及所述顶部的至少一部分,其中所述第四栅极电介质结构的至少一部分处于所述第四鳍状物的至少一部分与所述第四栅极电极结构的至少一部分之间,所述第四栅极电极结构包括所述第二功函数金属层、所述第一功函数金属层和所述填充金属层;以及位于所述第四栅极电极结构和所述第四栅极电介质结构的相对侧上的第二p型源极区和第二p型漏极区。11.一种装置,包括:第一晶体管,所述第一晶体管包括:第一半导体鳍状物,其具有顶部、第一侧壁以及与所述第一侧壁相对的第二侧壁;第一栅极电介质结构,其环绕所述第一半导体鳍状物的所述第一侧壁的至少一部分、所述第二侧壁的至少一部分以及所述顶部的至少一部分并且与所述第一半导体鳍状物接触,所述第一栅极电介质结构包括由第一电介质材料构成的具有第一厚度且与所述第一半导体鳍状物的所述顶部、所述第一侧壁和所述第二侧壁接触的第一层,并且所述第一栅极电介质结构包括由第二电介质材料构成的第二层,所述第二层位于由所述第一电介质材料构成的与所述第一半导体鳍状物的所述顶部、所述第一侧壁和所述第二侧壁接触的所述第一层上;第一栅极电极结构,其环绕所述第一半导体鳍状物的所述第一侧壁的...
【专利技术属性】
技术研发人员:C·蔡,CH·简,JY·D·叶,J·朴,W·M·哈菲兹,
申请(专利权)人:英特尔公司,
类型:发明
国别省市:美国,US
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