集成电路器件及其形成方法技术

本公开涉及集成电路器件及其形成方法。一种方法，包括：分别在第一器件区域和第二器件区域中沉积第一功函数层和第二功函数层，并且分别在第一器件区域和第二器件区域中沉积第一氟阻挡层和第二氟阻挡层。第一氟阻挡层位于第一功函数层上方，并且第二氟阻挡层位于第二功函数层上方。该方法还包括：去除第二氟阻挡层，以及在第一氟阻挡层上方形成第一金属填充层，并且在第二功函数层上方形成第二金属填充层。

【技术实现步骤摘要】
集成电路器件及其形成方法
本公开总体涉及集成电路器件及其形成方法。
技术介绍
金属氧化物半导体(MOS)器件通常包括金属栅极，其被形成为解决传统多晶硅栅极中的多晶硅耗尽效应。当所施加的电场从靠近栅极电介质的栅极区域清除载流子时发生多晶硅耗尽效应，形成耗尽层。在n掺杂多晶硅层中，耗尽层包括电离的非移动供体位点，其中，在p掺杂多晶硅层中，耗尽层包括电离的非移动受体位点。耗尽效应导致有效栅极电介质厚度增加，使得更难在半导体的表面上形成反型层。金属栅极可以包括多个层以满足NMOS器件和PMOS器件的要求。金属栅极的形成通常涉及沉积多个金属层，用钨形成填充金属区域，然后执行化学机械抛光(CMP)以去除金属层的多余部分。金属层的其余部分形成金属栅极。
技术实现思路
根据本公开的一个实施例，提供了一种形成集成电路器件的方法，包括：去除虚设栅极堆叠以在第一栅极间隔件之间形成第一凹槽并且在第二栅极间隔件之间形成第二凹槽，其中，所述第一栅极间隔件和所述第二栅极间隔件分别位于短沟道器件区域和长沟道器件区域中；形成延伸到所述第一凹槽中的第一功函数层以及延伸到所述第二凹槽中的第二功函数层；在所述第一功函数层上方形成第一氟阻挡层，其中，所述第一氟阻挡层是由氟阻挡材料形成的；在所述第一功函数层上方形成第一含氟金属层，其中，所述第一含氟金属层是由含氟材料形成的；以及在所述第二功函数层上方形成第二含氟金属层，其中，在所述第二含氟金属层和所述第二功函数层之间没有所述氟阻挡材料、或者具有第二氟阻挡层，其中，所述第二氟阻挡层的厚度小于所述第一氟阻挡层的厚度。根据本公开的另一实施例，提供了一种形成集成电路器件的方法，包括：分别在第一器件区域和第二器件区域中沉积第一功函数层和第二功函数层；分别在所述第一器件区域和所述第二器件区域中沉积第一氟阻挡层和第二氟阻挡层，其中，所述第一氟阻挡层位于所述第一功函数层上方，并且所述第二氟阻挡层位于所述第二功函数层上方；去除所述第二氟阻挡层；以及在所述第一氟阻挡层上方形成第一金属填充层，并且在所述第二功函数层上方形成第二金属填充层。根据本公开的又一实施例，提供了一种集成电路器件，包括：第一晶体管，包括：第一功函数层；第一帽盖层，位于所述第一功函数层上方；第一氟阻挡层，位于所述一帽盖层上方；以及第一金属填充区域，位于所述第一氟阻挡层上方，其中，所述第一金属填充区域包括氟；以及第二晶体管，包括：第二功函数层；第二帽盖层，位于所述第二功函数层上方；以及第二金属填充区域，位于所述第二帽盖层上方并且与所述第二帽盖层接触，其中，所述第二金属填充区域包括氟。附图说明在结合附图阅读下面的具体实施方式时，可以从下面的具体实施方式中最佳地理解本公开。应当注意，根据行业的标准做法，各种特征不是按比例绘制的。事实上，为了讨论的清楚起见，各种特征的尺寸可能被任意增大或减小。图1-图6、图7A、图7B、图8A、图8B、图9-图15、图16A和图16B示出了根据一些实施例的鳍式场效应晶体管(FinFET)的形成中的中间阶段的透视图和截面图。图17至图23示出了根据一些实施例的鳍式场效应晶体管(FinFET)的形成中的中间阶段的透视图和截面图。图24和图25示出了根据一些实施例的FinFET的截面图。图26示出了根据一些实施例的阈值电压与沟道长度的图表。图27示出了根据一些实施例的用于形成FinFET的工艺流程。具体实施方式下面的公开内容提供了用于实现本专利技术的不同特征的许多不同的实施例或示例。下文描述了组件和布置的具体示例以简化本公开。当然，这些仅仅是示例而不意图是限制性的。例如，在下面的说明中，在第二特征上方或之上形成第一特征可以包括以直接接触的方式形成第一特征和第二特征的实施例，并且还可以包括可以在第一特征和第二特征之间形成附加特征，使得第一特征和第二特征可以不直接接触的实施例。此外，本公开可以在各种示例中重复参考标号和/或字母。该重复是为了简单和清楚的目的，并且本身并不表示所讨论的各种实施例和/或配置之间的关系。此外，本文中可能使用了空间相关术语(例如，“下方”、“之下”、“低于”、“以上”、“上部”等)，以易于描述图中所示的一个要素或特征相对于另外(一个或多个)要素或(一个或多个)特征的关系。这些空间相关术语意在涵盖器件在使用或工作中除了图中所示朝向之外的不同朝向。装置可能以其他方式定向(旋转90度或处于其他朝向)，并且本文中所用的空间相关描述符同样可能被相应地解释。根据一些实施例，提供了具有替换栅极的晶体管及其形成方法。根据一些实施例，示出了形成晶体管的中间阶段。讨论了一些实施例的一些变型。贯穿各个视图和说明性实施例，相同地参考标号用于指示相同的元件。在所示的实施例中，鳍式场效应晶体管(FinFET)的形成用作示例以解释本公开的概念。平面晶体管也可以采用本公开的概念。根据本公开的一些实施例，氟阻挡层用于阻挡氟从含氟金属区域扩散到较短沟道晶体管的下面的功函数层中。当扩散到功函数层中时，氟具有引起相应晶体管的阈值电压增加的效果。由于几何效应，长沟道晶体管的阈值电压低于短沟道晶体管的阈值电压，因此阻挡氟扩散到其功函数层中可能导致其阈值电压低于维持其正常操作的值。因此，在长沟道晶体管中，未形成氟阻挡层，或者形成具有比短沟道晶体管的氟阻挡层更薄的厚度的氟阻挡层，从而通过合并的氟增加长沟道晶体管的阈值电压。图1-图6、图7A、图7B、图8A、图8B、图9-图15、图16A和图16B示出了根据本公开的一些实施例的鳍式场效应晶体管(FinFET)的形成中的中间阶段的截面图和透视图。这些附图中所示的工艺还示意性地反映在图27所示的工艺流程400中。在图1中，提供衬底20。衬底20可以是半导体衬底，例如，体半导体衬底、绝缘体上半导体(SOI)衬底等，其可以被掺杂(例如，用p型或n型掺杂剂)或未掺杂。半导体衬底20可以是晶圆10的一部分，例如，硅晶圆。通常，SOI衬底是在绝缘体层上形成的半导体材料层。绝缘体层可以是例如掩埋氧化物(BOX)层、氧化硅层等。绝缘体层设置在衬底上，通常为硅或玻璃衬底。也可以使用其他衬底，例如，多层或梯度衬底。在一些实施例中，半导体衬底20的半导体材料可以包括硅；锗；化合物半导体，包括碳化硅、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟和/或锑化铟；合金半导体，包括SiGe、GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInAs、GaInP和/或GaInAsP；或其组合。进一步参考图1，在衬底20中形成阱区域22。相应的工艺在图27所示的工艺流程400中被示为工艺402。根据本公开的一些实施例，阱区域22是通过将p型杂质(可以是硼、铟等)注入到衬底20中而形成的p型阱区域。根据本公开的其他实施例，阱区域22是通过将n型杂质(可以是磷、砷、锑等)注入到衬底20中而形成的n型阱区域。所形成的阱区域22可以延伸到衬底20的顶表面。n型或p型杂质浓度可以等于或小于1018cm-3，例如，在约1017cm-3和约1018cm-3之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形成集成电路器件的方法，包括：/n去除虚设栅极堆叠以在第一栅极间隔件之间形成第一凹槽并且在第二栅极间隔件之间形成第二凹槽，其中，所述第一栅极间隔件和所述第二栅极间隔件分别位于短沟道器件区域和长沟道器件区域中；/n形成延伸到所述第一凹槽中的第一功函数层以及延伸到所述第二凹槽中的第二功函数层；/n在所述第一功函数层上方形成第一氟阻挡层，其中，所述第一氟阻挡层是由氟阻挡材料形成的；/n在所述第一功函数层上方形成第一含氟金属层，其中，所述第一含氟金属层是由含氟材料形成的；以及/n在所述第二功函数层上方形成第二含氟金属层，其中，在所述第二含氟金属层和所述第二功函数层之间没有所述氟阻挡材料、或者具有第二氟阻挡层，其中，所述第二氟阻挡层的厚度小于所述第一氟阻挡层的厚度。/n

【技术特征摘要】
20190916 US 16/571,9441.一种形成集成电路器件的方法，包括：
去除虚设栅极堆叠以在第一栅极间隔件之间形成第一凹槽并且在第二栅极间隔件之间形成第二凹槽，其中，所述第一栅极间隔件和所述第二栅极间隔件分别位于短沟道器件区域和长沟道器件区域中；
形成延伸到所述第一凹槽中的第一功函数层以及延伸到所述第二凹槽中的第二功函数层；
在所述第一功函数层上方形成第一氟阻挡层，其中，所述第一氟阻挡层是由氟阻挡材料形成的；
在所述第一功函数层上方形成第一含氟金属层，其中，所述第一含氟金属层是由含氟材料形成的；以及
在所述第二功函数层上方形成第二含氟金属层，其中，在所述第二含氟金属层和所述第二功函数层之间没有所述氟阻挡材料、或者具有第二氟阻挡层，其中，所述第二氟阻挡层的厚度小于所述第一氟阻挡层的厚度。


2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在用于形成所述第一氟阻挡层的同一工艺中，在所述第二功函数层上方形成所述氟阻挡材料；以及
在形成所述第二含氟金属层之前，从所述长沟道器件区域中去除所述氟阻挡材料。


3.根据权利要求1所述的方法，还包括：
形成第一子氟阻挡层，所述第一子氟阻挡层包括与所述第一功函数层重叠的第一部分以及与所述第二功函数层重叠的第二部分；
去除所述第一子氟阻挡层的第二部分，而不去除所述第一子氟阻挡层的第一部分；以及
形成第二子氟阻挡层，所述第二子氟阻挡层包括与所述第一功函数层重叠的第一部分以及与第二功函数层重叠的第二部分，其中，所述第一子氟阻挡层的第一部分和所述第二子氟阻挡层的第一部分组合形成所述第一氟阻挡层，并且所述第二子氟阻挡层的第二部分形成所述第二氟阻挡层。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李家庆，吴仲强，邱诗航，童宣瑜，李达元，
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