[發(fā)明專利]具有變化閾值電壓的半導(dǎo)體裝置及其制造方法

有效

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• 申請日: 2017-02-27
• 公開（公告）號: CN107134455B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 巴拉·坎南;光允;西德斯·克里斯南;安藤孝;夫亞·納拉瓦納恩
• 申請（專利權(quán)）人: 格芯(美國)集成電路科技有限公司
• 主分類號: H01L27/092
• 分類號: H01L27/092;H01L21/8238
• 代理公司: 北京戈程知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;王錦陽

1.一種制造半導(dǎo)體裝置的方法，該方法包括：

設(shè)置結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有至少一個區(qū)域并包括設(shè)于襯底上方的介電層，其中，該至少一個區(qū)域存在于開口中，該開口位于設(shè)置在該襯底上的層間介電材料中；

在該介電層上方形成包括閾值電壓調(diào)整層的多層堆疊結(jié)構(gòu)，該多層堆疊結(jié)構(gòu)包括位于該至少一個區(qū)域的第一區(qū)域中的第一閾值電壓調(diào)整層、以及位于該至少一個區(qū)域的第二區(qū)域中的第二閾值電壓調(diào)整層，其中，該第一區(qū)域及該第二區(qū)域被該層間介電材料隔開；以及

退火該結(jié)構(gòu)以定義該至少一個區(qū)域的變化閾值電壓，該退火促進至少一個閾值電壓調(diào)整種類自該第一閾值電壓調(diào)整層及該第二閾值電壓調(diào)整層擴散進入該介電層中，其中，該第一區(qū)域的閾值電壓獨立于該第二區(qū)域的閾值電壓，

其中，該第一區(qū)域的該閾值電壓及該第二區(qū)域的該閾值電壓為0mV至200mV，并且

其中，該至少一個區(qū)域包括第三區(qū)域，該第三區(qū)域的閾值電壓比該第一區(qū)域及該第二區(qū)域的該閾值電壓高50mV至200mV的量級。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該多層堆疊結(jié)構(gòu)包括犧牲功函數(shù)層，且該閾值電壓調(diào)整層設(shè)于該犧牲功函數(shù)層上方，其中，所述形成該多層堆疊結(jié)構(gòu)包括設(shè)定該犧牲功函數(shù)層的厚度，以定義該至少一個區(qū)域的該變化閾值電壓。

3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述形成包括設(shè)定該犧牲功函數(shù)層在該第一區(qū)域中的第一厚度以及在該第二區(qū)域中的第二厚度，該第二厚度小于該第一厚度。

4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述形成包括設(shè)定該犧牲功函數(shù)層的厚度，以使該犧牲功函數(shù)層在該第二區(qū)域中不存在。

5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該多層堆疊結(jié)構(gòu)包括位于該第一區(qū)域中的第一多層堆疊結(jié)構(gòu)、以及位于該第二區(qū)域中的第二多層堆疊結(jié)構(gòu)，該第一多層堆疊結(jié)構(gòu)不同于該第二多層堆疊結(jié)構(gòu)。

6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，該第一多層堆疊結(jié)構(gòu)包括第一犧牲功函數(shù)層、設(shè)于該第一犧牲功函數(shù)層上方的該第一閾值電壓調(diào)整層、以及設(shè)于該第一閾值電壓調(diào)整層上方的第二犧牲功函數(shù)層，以及其中，該第一閾值電壓調(diào)整層包括定義該第一區(qū)域的該閾值電壓的閾值電壓調(diào)整種類。

7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，該第一區(qū)域的該閾值電壓包括p型場效應(yīng)晶體管(pFET)裝置的閾值電壓，其中，該第一閾值電壓調(diào)整層的該閾值電壓調(diào)整種類包括鋁(Al)、氧化鋁(Al₂O₃)、鍺(Ge)或氧化鍺(GeO₂)的至少其中一種，以及其中，該第一區(qū)域的有效功函數(shù)為5.0eV。

8.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，該第二多層堆疊結(jié)構(gòu)包括該第二閾值電壓調(diào)整層、設(shè)于該第二閾值電壓調(diào)整層上方的覆蓋層、以及設(shè)于該覆蓋層上方的犧牲柵極材料，其中，該第二閾值電壓調(diào)整層包括定義該第二區(qū)域的該閾值電壓的閾值電壓調(diào)整種類。

9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，該第二區(qū)域的該閾值電壓包括n型場效應(yīng)晶體管(nFET)裝置的閾值電壓，其中，該第二閾值電壓調(diào)整層的該閾值電壓調(diào)整種類包括含稀土金屬材料或含堿土金屬材料的至少其中一種，以及其中，該第二區(qū)域的有效功函數(shù)為4.1eV至4.5eV。

10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該第三區(qū)域具有n型場效應(yīng)晶體管(nFET)裝置或p型場效應(yīng)晶體管(pFET)裝置的至少其中一種的閾值電壓，該第三區(qū)域的該閾值電壓獨立于該第一區(qū)域及該第二區(qū)域的該閾值電壓。

11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述形成包括：

在該第一區(qū)域、該第二區(qū)域及該第三區(qū)域中的該介電層上方形成犧牲功函數(shù)層；

在該第一區(qū)域中選擇性移除該犧牲功函數(shù)層，而不影響該第二區(qū)域或該第三區(qū)域；以及

在該第一區(qū)域、該第二區(qū)域及該第三區(qū)域上方形成額外犧牲功函數(shù)層。