半导体工艺所用的方法技术

此处所述的实施例关于对半导体基板上的不同晶体管的金属栅极中所用的材料进行预沉积处理。在一实施例中，方法包括暴露第一装置的第一含金属层与第二装置的第二含金属层至反应物，以分别形成多个单层于第一含金属层与第二含金属层上。第一装置与第二装置位于基板上。第一装置包括第一栅极结构，且第一栅极结构包括第一含金属层。第二装置包括第二栅极结构，且第二栅极结构包括第二含金属层，而第一含金属层与第二含金属层不同。暴露第一含金属层与第二含金属层上的单层至氧化剂，以提供单层所用的羟基封端表面。之后形成第三含金属层于第一含金属层与第二含金属层上的单层的羟基封端表面上。基封端表面上。基封端表面上。

【技术实现步骤摘要】
半导体工艺所用的方法
[0001]本申请是申请人台湾积体电路制造股份有限公司的申请日为2019年2月1日的、专利技术名称为“半导体工艺所用的方法”、申请号为201910103532.0的专利技术申请的分案申请。


[0002]本专利技术实施例涉及半导体装置，更特别涉及对相同半导体基板上的不同种类金属栅极所用的功函数材料进行预处理。

技术介绍

[0003]在制作场效应晶体管如鳍状场效应晶体管时，可采用金属栅极而非多晶硅栅极以改善装置效能。形成金属栅极的步骤可包含依序形成栅极介电层、阻障层、功函数层、与金属衬垫层于高深宽比的沟槽中，接着将栅极材料填入沟槽。功函数层可采用不同材料以用于不同种类的晶体管如p型场效应晶体管或n型场效应晶体管，以微调晶体管的临界电压并依需求增进装置的电性效能。然而随着尺寸缩小，出现新的挑战。

技术实现思路

[0004]本专利技术一实施例提供半导体工艺所用的方法，其包括：暴露第一装置的第一含金属层与第二装置的第二含金属层至反应物，以分别形成多个单层于第一含金属层与第二含金属层上，第一装置与第二装置位于基板上，第一装置包括第一栅极结构，且第一栅极结构包括第一含金属层，第二装置包括第二栅极结构，且第二栅极结构包括第二含金属层，而第一含金属层与第二含金属层不同；暴露第一含金属层与第二含金属层上的单层至氧化剂，以提供第一含金属层与第二含金属层上的单层所用的羟基封端表面；以及形成第三含金属层于第一含金属层与第二含金属层上的单层的羟基封端表面上。
附图说明
[0005]图1A与图1B是一些实施例中，制作半导体装置的例示性方法的流程图。
[0006]图2至图4是一些实施例中，对应多种制作阶段的半导体装置的部分透视图。
[0007]图5至图11是一些实施例中，对应多种制作阶段的半导体装置的部分剖视图。
[0008]图12显示工艺的中间阶段中，简化的半导体装置其三个装置区中的栅极结构的部分。
[0009]图13示出的是一些实施例中，工艺的中间阶段的简化的半导体装置。
[0010]图14A至图14C示出的是一些实施例中，沉积于不同基板上的碳化钛铝的X光光电子能谱。
[0011]附图标记说明：
[0012]A
‑
A'：剖面
[0013]T1：第一厚度
[0014]T2：第二厚度
[0015]T3：第三厚度
[0016]T4、T5、T6：厚度
[0017]100：流程图
[0018]102、104、106、108、110、112、114、116、118、120、122：步骤200：基板
[0019]201、1200、1300：半导体装置
[0020]202：鳍状物
[0021]206、240：界面介电层
[0022]208：虚置栅极
[0023]210：掩模
[0024]212：虚置栅极结构
[0025]212a、212b：置换栅极结构
[0026]213a、213b、213c：源极/漏极区
[0027]214、230、1301、1303、1305：沟槽
[0028]216：隔离区
[0029]218：层间介电层
[0030]220：栅极间隔物
[0031]224、259：上表面
[0032]232：表面
[0033]234：蚀刻工艺
[0034]242、1210、1310：栅极介电层
[0035]244、1208、1308：功函数调整层
[0036]245：盖层
[0037]247：阻障层
[0038]248：图案化的掩模结构
[0039]250a：第一装置区
[0040]250b：第二装置区
[0041]251：单层
[0042]252：底抗反射涂层
[0043]253：预处理工艺
[0044]254：光刻胶
[0045]255：金属衬垫层
[0046]257：栅极金属
[0047]261、263：处理后的表面
[0048]265：羟基封端
[0049]270、272、1360、1362、1364：插图
[0050]293、295：混合层
[0051]1202、1204、1206、1302、1304、1306：装置区
[0052]1212：金属层
[0053]1312：第一金属层
[0054]1314：第二金属层
[0055]1316：第三金属层
具体实施方式
[0056]下述内容提供的不同实施例或实例可实施本专利技术的不同结构。特定构件与排列的实施例用以简化本专利技术而非局限本专利技术。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，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的单元之间具有相同的对应关系。
[0057]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。元件也可转动90
°
或其他角度，因此方向性用语仅用以说明图示中的方向。
[0058]本专利技术实施例通常涉及半导体装置，更特别涉及对相同半导体基板上的不同种类金属栅极所用的功函数材料进行预处理。一般而言，预处理可钝化功函数材料的表面以产生单层如氧化铝或氧化硅。预处理可确保后续沉积于功函数材料的钝化表面上的层状物，在不同种类的晶体管的金属栅极中具有较一致的厚度，以对金属栅极中的其他层的填隙效能及/或临界电压的影响最小化。其他实施例包含提供不同金属层于场效应晶体管(如n型场效应晶体管或p型场效应晶体管装置)的不同装置区所用的功函数调整层与栅极介电层之间，以调整n型或p型装置的多临界电压的方法。不同金属层会影响功函数调整层的组成与厚度，并改变沉积其上的功函数调整层的功函数值。不同基板上的不同功函数调整层，可提供不同的n型功函数以达调整多临界电压的目的，而不需堆叠多个金属层。如此一来，可提供更多空间以用于金属栅极充填。
[0059]以上概述本专利技术所述的一些实施例。可以理解的是预处理工艺可实施在平面晶体管装置或三维晶体管装置(如本专利技术实施例所述的半导体装置201)。此处所述的一些可实施装置包含鳍状场效应晶体管、水平全绕式栅极场效应晶体管、垂直全绕式栅极场效应晶体管、奈米线通道场效应晶体管、应变半导体装置、绝缘层上硅装置、或因预处理工艺而有利于缓和问题(比如有关于负载效应及/或与基板相关的成长工艺的问题)的其他装置。
[0060]图1A与图1B显示本专利技术多种实施例中，制作半导体装置201的例示性方法的流程图100。图2至图4是对应图1A与图1B中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体工艺所用的方法，包括：形成一栅极介电层于一第一沟槽与一第二沟槽中，该第一沟槽与该第二沟槽各自定义于一介电结构中并与一基板上的一鳍状物相交；形成一第一金属层于该第一沟槽中的该栅极介电层上；形成一第二金属层于该第二沟槽中的该栅极介电层上，其中该第一金属层与该第二金属层的化学组成彼此不同；直接形成一功函数调整层于该第一沟槽中的该第一金属层与该第二沟槽中的该第二金属层上，且该第一金属层上的该功函数调整层的厚度不同于该第二金属层上的该功函数调整层的厚度；以及分别形成多个栅极于该第一沟槽与该第二沟槽中的该功函数调整层上。2.如权利要求1所述的半导体工艺所用的方法，还包括：形成该栅极介电层于一第三沟槽中，且该第三沟槽定义于该介电结构中并与该基板上的鳍状物相交；形成一第三金属层于该第三沟槽中的该栅极介电层上，其中该第三金属层与该第一金属层及该第二金属层的化学组成不同；直接形成该功函数调整层于该第三沟槽中的该第三金属层上，且该第三金属层上的该功函数调整层的厚度不同于该第一金属层上的该功函数调整层及该第二金属层上的该功函数调整层的厚度；以及形成一栅极于该第三沟槽中的该功函数调整层上。3.如权利要求2所述的半导体工艺所用的方法，其中该功...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡承晏，吴仲强，黄泰维，锺鸿钦，李威缙，李达元，苏庆煌，庄媖涓，刘冠廷，
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：