[發(fā)明專利]半導(dǎo)體器件制造的方法和處理系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610900900.0
• 申請(qǐng)日: 2016-10-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106992118B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡承晏;李欣怡;吳仲?gòu)?qiáng);李達(dá)元;張文;蔡明興
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/28
• 分類號(hào): H01L21/28;H01L21/67
• 代理公司: 北京德恒律治知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;李偉

本發(fā)明提供了預(yù)沉積處理(例如，功函層的)以完成功函調(diào)節(jié)的方法和結(jié)構(gòu)。在各個(gè)實(shí)施例中，在襯底上方形成柵極介電層并且在柵極介電層上方沉積功函金屬層。在一些實(shí)施例中，實(shí)施包括功函金屬層的預(yù)處理工藝的第一原位工藝。例如，預(yù)處理工藝去除了功函金屬層的氧化層以形成處理的功函金屬層。在一些實(shí)施例中，在實(shí)施第一原位工藝之后，實(shí)施包括在處理的功函金屬層上方的另一金屬層的沉積工藝的第二原位工藝。本發(fā)明的實(shí)施例還涉及半導(dǎo)體器件制造的方法和處理系統(tǒng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的實(shí)施例涉及半導(dǎo)體器件制造的方法和處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)

電子工業(yè)經(jīng)歷了對(duì)更小且更快的電子器件的日益增加的需求，它們同時(shí)能夠支持更多數(shù)量的越來(lái)越復(fù)雜和尖端的功能。相應(yīng)地，半導(dǎo)體工業(yè)中的持續(xù)趨勢(shì)為制造低成本、高性能和低功耗的集成電路(IC)。到目前為止，已經(jīng)通過(guò)按比例縮小半導(dǎo)體IC尺寸(如，最小部件尺寸)在很大程度上實(shí)現(xiàn)了這些目標(biāo)并且從而提高了生產(chǎn)效率并且降低了相關(guān)成本。然而，這種按比例縮小也引起了半導(dǎo)體制造工藝的復(fù)雜程度的增加。因此，半導(dǎo)體IC和器件的持續(xù)進(jìn)步的實(shí)現(xiàn)還需要半導(dǎo)體制造工藝和技術(shù)中的類似進(jìn)步。

例如，隨著金屬柵電極和高K柵極電介質(zhì)已經(jīng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)多晶硅柵電極和二氧化硅電介質(zhì)，關(guān)鍵挑戰(zhàn)的一個(gè)是找到具有適當(dāng)?shù)墓档慕饘匐姌O層。為此，具有多種功函值的多種金屬電極層(例如，靠近導(dǎo)帶邊緣、靠近價(jià)帶邊緣或靠近中間間隙)以及它們的組合已經(jīng)研究了在各種電子類型(例如，2D和/或3D N-型/P-型FET)中的應(yīng)用。一般地，更多的關(guān)注已經(jīng)致力于各種功函調(diào)節(jié)技術(shù)。然而，在至少一些現(xiàn)有工藝中，給定金屬層的有效功函數(shù)受到適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)旋鈕的缺乏的限制。一些傳統(tǒng)的功函數(shù)調(diào)節(jié)方法僅調(diào)整金屬層的厚度。例如，較厚的金屬層有時(shí)可以用于努力克服功函金屬負(fù)載效應(yīng)。此外，在一些現(xiàn)有工藝中，較差的金屬層沉積可能引起金屬層中的間隙或空隙，不利地影響了器件性能。

因此，現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)證明不是在所有方面都已完全令人滿意。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體器件制造的方法，包括：在襯底上方形成柵極介電層；在所述柵極介電層上方沉積功函金屬層；實(shí)施第一原位工藝，所述第一原位工藝包括所述功函金屬層的預(yù)處理工藝，其中，所述預(yù)處理工藝去除了所述功函金屬層的氧化層以形成處理的功函金屬層；以及在實(shí)施所述第一原位工藝之后，實(shí)施第二原位工藝，所述第二原位工藝包括在所述處理的功函金屬層上方的另一金屬層的沉積工藝。

本發(fā)明的另一實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體器件制造的方法，包括：在排空的處理系統(tǒng)的第一室中，在襯底上方形成柵極介電層；當(dāng)保持處理系統(tǒng)的真空條件時(shí)，在所述排空的處理系統(tǒng)的第二室中在所述柵極介電層上方沉積功函金屬層；當(dāng)保持所述排空的處理系統(tǒng)的真空條件時(shí)，將所述襯底轉(zhuǎn)移至所述排空的處理系統(tǒng)的第三室，并且在所述第三室中實(shí)施所述功函金屬層的預(yù)處理工藝，從而形成處理的功函金屬層；以及當(dāng)保持所述排空的處理系統(tǒng)的真空條件時(shí)，將所述襯底轉(zhuǎn)移至所述排空的處理系統(tǒng)的第四室，并且可以在所述第四室中在所述處理的功函金屬層上方沉積隨后的金屬層。

本發(fā)明的又一實(shí)施例提供了一種處理系統(tǒng)，包括：多個(gè)處理室，所述多個(gè)處理室的每個(gè)均鄰接包括轉(zhuǎn)移臂的晶圓處理室，所述轉(zhuǎn)移臂將襯底從所述多個(gè)處理室的一個(gè)轉(zhuǎn)移至另一個(gè)；真空系統(tǒng)，連接至所述多個(gè)處理室和所述晶圓處理室，其中，所述真空系統(tǒng)保持所述多個(gè)處理室的每個(gè)和所述晶圓處理室的真空條件；所述多個(gè)處理室的第一室，配置為在所述襯底上方沉積柵極介電層；所述多個(gè)處理室的第二室，配置為在所述柵極介電層上方沉積功函金屬層；所述多個(gè)處理室的第三室，配置為實(shí)施所述功函金屬層的預(yù)處理工藝并且從而形成處理的功函金屬層；以及所述多個(gè)處理室的第四室，配置為在所述處理的功函金屬層上方沉積隨后的金屬層。

附圖說(shuō)明

當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，從以下詳細(xì)描述可最佳理解本發(fā)明的各個(gè)方面。應(yīng)該指出，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各個(gè)部件未按比例繪制。實(shí)際上，為了清楚的討論，各個(gè)部件的尺寸可以任意地增大或減小。