集成电路装置制造方法及图纸

一种集成电路装置包括在基板上方的多个第一半导体层、第一栅极介电层和第一栅极电极。第一栅极电极包括第一填充金属层和设置在第一栅极介电层与第一填充金属层之间的功函数金属层。集成电路装置还包括在基板上方的多个第二半导体层、第二栅极介电层和第二栅极电极。第二栅极电极包括直接接触第二栅极介电层的第二填充金属层。第二填充金属层的顶表面在第二多个半导体层的最顶层上方延伸。半导体层的材料具有中间能隙。功函数金属层的功函数低于中间能隙。填充金属层的功函数高于中间能隙。

【技术实现步骤摘要】
集成电路装置
本公开涉及一种集成电路装置
技术介绍
半导体集成电路(integratedcircuit；IC)工业呈指数成长。在IC材料及IC设计的技术进步产生多个IC世代，每一个IC世代比上一个IC世代有更小及更复杂的电路。在IC发展过程中，工艺可作出的几何尺寸(例如：最小部件(或线路))会下降，而功能密度(例如：每一芯片区域的相连元件数量)通常都会增加。此微缩过程通过增加生产效率及降低相关成本提供了优势。此微缩亦增加了IC工艺及制造的复杂性，为实现这些进步，需要在IC工艺及制造有相似的发展。举例来说，已经引入了多栅极装置，以通过增加栅极-通道耦合、减小关闭状态(OFF-state)电流以及减小短通道效应(short-channeleffect；SCE)来改善栅极控制。一种这样的多栅极装置是环绕式栅极(gate-all-around；GAA)晶体管，其栅极结构延伸围绕通道层并提供对所有侧面的通道区的控制(access)。GAA晶体管与常规的互补金属氧化物半导体(complementarymetal-oxide-semiconductor；CMOS)工艺相容，允许在保持栅极控制和减轻SCE的同时积极缩小尺寸。然而，常规的GAA装置可能具有过大的电阻和功函数变化，这可能不利地降低装置效能。另外，常规的GAA装置可能具有栅极形成余量问题(gateformationmarginissue)，其可能给可靠的工艺带来挑战。因此，尽管常规的GAA装置通常已经足以满足其预期目的，但它们并非在各个方面都令人满意。r>
技术实现思路
本公开提供一种集成电路装置。集成电路装置包括半导体基板、多个第一半导体层、第一栅极介电层、第一栅极电极、多个第二半导体层、第二栅极介电层、第二栅极电极。第一半导体层在具有半导体材料的半导体基板上方。第一栅极介电层圆周地围绕第一半导体层的第一层。第一栅极电极包括功函数金属层和第一填充金属层，功函数金属层具有圆周地围绕第一栅极介电层第一导电材料，并且第一填充金属层具有围绕功函数金属层的第二导电材料。第二多个半导体层在具有半导体材料的半导体基板上方。第二栅极介电层圆周地围绕第二多个半导体层的第二层。第二栅极电极包括第二填充金属层，第二填充金属层具有围绕并直接接触第二栅极介电层的第二导电材料，第二填充金属层的顶表面在第二多个半导体层的最顶层上方延伸。第一导电材料的功函数低于半导体材料的中间能隙，并且第二导电材料的功函数高于半导体材料的中间能隙。本公开提供一种集成电路装置。集成电路装置包括半导体基板、第一源极特征和第一漏极特征、第二源极特征和第二漏极特征、多个第一半导体层、多个第二半导体层、第一栅极介电层、第二栅极介电层、第一栅极电极、第一栅极接点特征、第二栅极电极、第二栅极接点特征。半导体基板具有第一主动区和第二主动区。第一源极特征和第一漏极特征设置在第一主动区上。第二源极特征和第二漏极特征设置在第二主动区上。第一半导体层夹设于第一源极特征和第一漏极特征。第二多个半导体层夹设于第二源极特征和第二漏极特征。第一栅极介电层圆周地围绕第一半导体层的每一者。第二栅极介电层圆周地围绕第二多个半导体层的每一者。第一栅极电极包括圆周地围绕并直接接触第一栅极介电层的第一导电层。第一栅极接点特征在第一栅极电极上方并直接接触第一栅极电极。第二栅极电极包括功函数金属层和第二导电层，功函数金属层圆周地围绕第二栅极介电层的每一者，并且第二导电层圆周地围绕并直接接触功函数金属层。第二栅极接点特征在第二栅极电极上方并直接接触第二栅极电极。第一半导体层包括由第一导电层施加的压缩应力。本公开提供一种集成电路装置的形成方法。集成电路装置的形成方法包括在半导体基板的第一区域中形成多个第一悬置半导体层，并且在半导体基板的第二区域中形成多个第二悬置半导体层，其中第一多个悬置半导体层和第二多个悬置半导体层中的每一者彼此间隔；形成栅极介电层以圆周地围绕第一多个悬置半导体层和第二多个悬置半导体层；在栅极介电层的一部分上方形成功函数金属层，以圆周地围绕第二多个悬置半导体层；以及通过在冷却时足够在第一多个悬置半导体层中产生压缩应力的高温下的沉积工艺，在第一区域中形成在栅极介电层上并直接接触栅极介电层的填充金属层，并且在第二区域中形成在功函数金属层上并直接接触功函数金属层的填充金属层，以及其中填充金属层包括选自钌、铱、锇和铑的第一金属材料。附图说明本公开实施例可通过阅读以下的详细说明以及范例并配合相应的附图以更详细地了解。需要注意的是，依照业界的标准操作，各种特征部件并未依照比例绘制，并且仅用于说明的目的。事实上，为了清楚论述，各种特征部件的尺寸可以任意地增加或减少。图1、图2、图3、图4、图5、图6A、图7A和图8A是根据本公开实施例的在各个工艺站点的半导体装置的三维(three-dimensional；3D)示意图。图6B、图7B、图8B和图10是根据本公开实施例的在各个工艺站点的半导体装置的X切割剖面图。图6C是根据本公开实施例的在各个工艺站点的半导体装置的Y切割剖面图。图6D是根据本公开实施例的在各个工艺站点的半导体装置的Z切割剖面俯视图或平面图。图9A是显示用于栅极电极填充金属层的多种材料选择的电阻率和特征厚度之间的关系的示意图。图9B是显示沉积后退火对栅极电极填充金属层的薄膜应力的影响的示意图。图11是根据本公开实施例的半导体装置上方的互连结构的剖面图。图12A和图12B是根据本公开实施例的制造半导体结构的方法的流程图。附图标记说明：100：环绕式栅极装置105：基板110：半导体层120：半导体层130：鳍片结构131：鳍片结构150：隔离结构160：冗余栅极结构170：栅极介电层180：冗余栅极电极层190：掩模层200：栅极间隔物205：源极/漏极间隔物210：外延源极/漏极特征220：接点蚀刻停止层230：层间介电层250：凹陷300：通道释放工艺310：空隙或间隙100A：环绕式栅极装置100B：环绕式栅极装置105A：装置区105B：装置区250a：凹陷250b：凹陷350：沉积处理352：沉积处理370：介电层380：介电层390：第三层/功函数金属层400a：填充金属层400b：填充金属层510a：金属栅极结构510b：金属栅极结构900：柱状图910：柱状图920：柱状图232：层间介电层234：层间介电层240：阻挡层410：接点特征510：金属栅极604：通孔特征606：通孔特征608：导轨800：方法810～900：操作具体实施方式本公本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成电路装置，包括：/n一半导体基板；/n多个第一半导体层，在具有一半导体材料的上述半导体基板上方；/n一第一栅极介电层，圆周地围绕上述第一半导体层的一第一层；/n一第一栅极电极，包括一功函数金属层和一第一填充金属层，上述功函数金属层具有圆周地围绕上述第一栅极介电层的一第一导电材料，并且上述第一填充金属层具有围绕上述功函数金属层的一第二导电材料；/n多个第二半导体层，在具有上述半导体材料的上述半导体基板上方；/n一第二栅极介电层，圆周地围绕上述第二半导体层的一第二层；以及/n一第二栅极电极，包括一第二填充金属层，上述第二填充金属层具有围绕并直接接触上述第二栅极介电层的上述第二导电材料，上述第二填充金属层的一顶表面在上述第二半导体层的一最顶层上方延伸；/n其中上第一导电材料的一功函数低于上述半导体材料的一中间能隙，并且上述第二导电材料的一功函数高于上述半导体材料的上述中间能隙。/n

【技术特征摘要】
20191217 US 16/717,4331.一种集成电路装置，包括：
一半导体基板；
多个第一半导体层，在具有一半导体材料的上述半导体基板上方；
一第一栅极介电层，圆周地围绕上述第一半导体层的一第一层；
一第一栅极电极，包括一功函数金属层和一第一填充金属层，上述功函数金属层具有圆周地围绕上述第一栅极介电层的一第一导电材料，并且上述第一填充金属层具有围绕上述功函数金属层的一第二导电材...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫如娜·阿比里杰斯·柯德博，方子韦，林耕竹，曹学文，
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