半导体结构的形成方法技术

提供一种半导体结构的形成方法。在一实施例中，形成半导体结构的方法包括形成开口穿过绝缘层与形成第一功函数金属层于开口中。此方法亦包括使第一功函数金属层凹陷至开口中，以形成凹陷的第一功函数金属层；以及形成第二功函数金属层于开口中及凹陷的第一功函数金属层上。第二功函数调整层衬垫并悬于凹陷的第一功函数金属层上。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构的形成方法
本公开实施例涉及半导体结构的形成方法，更特别涉及具有阶状侧壁的功函数调整层与其形成方法。
技术介绍
半导体装置用于多种电子应用，比如个人电脑、手机、数码相机、与其他电子设备。半导体装置的一般制作方法为依序沉积绝缘或介电层、导电层、与半导体层的材料于半导体基板上，并光刻图案化上述多种材料层以形成电路构件与单元于其上。晶体管为用于半导体装置的单元。举例来说，在单一集成电路上可具有大量晶体管(比如数以百计、以千计、或以百万计的晶体管)。举例来说，用于半导体装置工艺的一般晶体管，为金属氧化物半导体场效晶体管。平面晶体管(如平面金属氧化物半导体场效晶体管)包含栅极介电物于基板中的沟道区上，以及栅极形成于栅极介电物上。晶体管的源极区与漏极区形成于沟道区的两侧上。多栅极的场效晶体管为半导体技术中的最新发展。一种多栅极的场效晶体管可称作鳍状场效晶体管，其晶体管结构包含自集成电路的半导体表面垂直隆起的鳍状半导体材料。
技术实现思路
本公开一实施例提供的半导体结构的形成方法，包括：形成开口穿过绝缘层；形成第一功函数金属层于开口中；使第一功函数金属层凹陷至开口中，以形成凹陷的第一功函数金属层；以及形成第二功函数金属层于开口中及凹陷的第一功函数金属层上，且第二功函数调整层衬垫并悬于凹陷的第一功函数金属层上。附图说明图1是一些实施例中，一般鳍状场效晶体管的三维图。图2、图3A、图3B、图4A、图4B、图5至图22、与图24至图26是一些实施例中鳍状场效晶体管于形成方法的中间阶段的剖视图。图27至图29是一些实施例中，鳍状场效晶体管于形成方法的中间阶段的剖视图。图23与图30是一些实施例中，功函数调整结构的放大图。附图标记说明：A-A、B-B剖线D1第一深度D2第二深度D3第三深度H高度LE纵向尺寸TE横向尺寸W宽度W1、W2尺寸20鳍状场效晶体管22、40基板24、44隔离区24a主要表面26、42鳍状物28栅极介电物30栅极32、34源极/漏极区42a、44a、44b、60a上表面46虚置栅极介电物48虚置栅极50掩模52栅极间隔物54、56外延的源极/漏极区58蚀刻停止层59开口60底层间介电层62界面层64栅极介电层66第一子层68第二子层70第一功函数调整层70-1、74-1、78-1第一部分70-2、74-2、78-2第二部分70a、74a、78a表面72第一掩模73、77、81工艺74第二功函数调整层75、79悬突76第二掩模78第三功函数调整层80第三掩模82层状结构84导电材料88介电盖90较上层间介电层92接点100第一区200第二区300第三区400第四区具体实施方式下述内容提供的不同实施例或实例可实施本公开的不同结构。特定构件与排列的实施例是用以简化本公开而非局限本公开。举例来说，形成第一构件于第二构件上的叙述包含两者直接接触，或两者之间隔有其他额外构件而非直接接触。此外，本公开的多种例子中可重复标号及/或符号，但这些重复仅用以简化与清楚说明，不代表不同实施例及/或设置之间具有相同标号及/或符号的单元之间具有相同的对应关系。此外，空间性的相对用语如「下方」、「其下」、「较下方」、「上方」、「较上方」、或类似用语可用于简化说明某一元件与另一元件在图示中的相对关系。空间性的相对用语可延伸至以其他方向使用的元件，而非局限于图示方向。元件亦可转动90°或其他角度，因此方向性用语仅用以说明图示中的方向。多种实施例提供鳍状场效晶体管与平面晶体管及其形成方法，并说明鳍状场效晶体管的形成方法的中间阶段。一些实施例中的鳍状场效晶体管其形成方法采用栅极后制工艺。一些实施例可用于平面装置如平面场效晶体管。一些实施例说明一些变化的结构。本领域技术人员应理解其他调整亦属其他实施例的范畴。虽然下述实施例的方法的步骤以特定顺序说明，但多种实施例的其他方法可依逻辑采用其他顺序进行，且可包含比下述步骤数目更少或更多的步骤数目。一些实施例可具有优点。通过形成具有阶状增加的侧壁的功函数调整层，在将导电材料填入开口时可避免或减少产生空洞。如此一来，阶状增加的功函数调整层可让导电材料(用以形成栅极结构)沉积至开口中时，可均匀的填入开口。此外，避免或实质上减少空洞，在回蚀刻导电材料时可避免或减少损伤沟道区(比如鳍状物中的沟道区)。图1是一实施例中鳍状场效晶体管20的三维图。鳍状场效晶体管20包含鳍状物26于基板22上。鳍状场效晶体管20亦包含隔离区24。鳍状物26自基板22凸起，并自隔离区24的主要表面24a的平面向外延伸。在图1的例子中，鳍状物26亦延伸于相邻的隔离区24之间。栅极介电物28衬垫部分的鳍状物26(比如鳍状物26的部分侧壁)。栅极介电物28亦形成于鳍状物26的上表面(比如鳍状物26与基板22距离最远的表面)上。栅极30位于栅极介电物28上，且可覆盖隔离区24的主要表面24a。栅极介电物28或栅极30未覆盖的部分鳍状物26，可形成源极/漏极区32与34。如图1所示，源极/漏极区32与34相对于栅极介电物28与栅极30，分别位于鳍状物26相对的两侧。图1亦显示后续附图对应的剖线。剖线A-A穿过鳍状场效晶体管20的沟道、栅极介电物28、与栅极30。在一些实施例中，剖线A-A沿着鳍状物26的横轴。剖线B-B垂直于剖线A-A，并沿着鳍状物26的纵轴。举例来说，剖线B-B的方向为流经源极/漏极区32与34之间的电流方向。后续附图将对应这些剖线以清楚说明。图2至图26是一实施例中，鳍状场效晶体管于其制作方法的中间阶段的剖视图。图2、图3A、与图4A沿着图1中的A-A剖线，差别在于包含多重鳍状物。图3B、图4B、与图5至图26沿着图1的的B-B剖线，差别在于包含多重鳍状场效晶体管。图2显示基板40。基板40可与图1的基板22相同，其可为半导体基板如基体半导体基板、绝缘层上半导体基板、多层基板、组成渐变基板、或类似物。基板40可包含半导体材料如半导体元素(包含硅或锗)、半导体化合物或合金(包含下列中至少一者：SiC、SiGe、GaAs、GaP、GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInAs、InAs、GaInP、InP、InSb、或GaInAsP)、或上述的组合。基板40可掺杂或未掺杂。在特定例中，基板40为基体硅基板。如图3A与图3B图所示的一实施例，形成鳍状物42与隔离区44。图3A与图3B所示的每一鳍状物42可为图1所示的鳍状物26或其工艺的中间阶段。同样地，图3A与图3B所示的隔离区44可为图1所示的隔离区24或其工艺的中间阶段。在图3A与图3B中，鳍状物42自基板40形成并凸起。在一些实施例中，鳍状物42的形成方法可为蚀刻基板40以形成沟槽。蚀刻可为任何可接受的蚀刻工艺，比如反应性离子蚀刻、中子束蚀刻、类似方法、或上述的组合。蚀刻可为非等向。如图3A与图3B所示，每一鳍状物42具有横向尺寸TE(比如沿着鳍状物42的横轴量测的鳍状物厚度)与纵向尺寸LE(比如沿着鳍状物42的纵轴量测的鳍状物长度)。如图3A与图3B所示，绝缘材料形成于相邻的鳍状物42之间，以形成隔离区44。绝缘材料可为氧化物如氧化硅、氮化物、类似物、或上述的组合，且其形成方法可为高密度等离子体化学气相沉积、可流动的化学气相沉积(比如在远端等本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体结构的形成方法，包括：形成一开口穿过一绝缘层；形成一第一功函数金属层于该开口中；使该第一功函数金属层凹陷至该开口中，以形成一凹陷的第一功函数金属层；以及形成一第二功函数金属层于该开口中及该凹陷的第一功函数金属层上，且该第二功函数调整层衬垫并悬于该凹陷的第一功函数金属层上。

【技术特征摘要】
2016.10.19 US 15/297,8501.一种半导体结构的形成方法，包括：形成一开口穿过一绝缘层；形成一第一功函数金属层于该开口中；...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宜群，尹宗凡，邱意为，夏英庭，许立德，
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