[發(fā)明專利]柵極結(jié)構(gòu)鈍化物質(zhì)驅(qū)入方法和由該方法形成的結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810230259.3
• 申請(qǐng)日: 2018-03-20
• 公開（公告）號(hào): CN109585283B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏孝寬;許馨云;葉品萱;許經(jīng)佑;李顯銘
• 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;H01L29/51;H01L21/336
• 代理公司: 北京東方億思知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11258
• 代理人: 桑敏

本公開涉及柵極結(jié)構(gòu)鈍化物質(zhì)驅(qū)入方法和由該方法形成的結(jié)構(gòu)。本公開大體上提供了與器件的柵極結(jié)構(gòu)形成(例如在替代柵極工藝中)以及由此形成的器件有關(guān)的示例實(shí)施例。在一種示例方法中，柵極電介質(zhì)層被形成在襯底上的有源區(qū)域上方。包含鈍化物質(zhì)(例如氟)的暫置層被形成在柵極電介質(zhì)層上方。執(zhí)行熱處理以驅(qū)動(dòng)鈍化物質(zhì)從暫置層進(jìn)入柵極電介質(zhì)層。暫置層被移除。金屬柵電極被形成在柵極電介質(zhì)層上方。在金屬柵電極被形成之前，柵極電介質(zhì)層包括鈍化物質(zhì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及半導(dǎo)體制備領(lǐng)域，更具體地，涉及一種柵極結(jié)構(gòu)鈍化物質(zhì)驅(qū)入方法和由該方法形成的結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體集成電路(IC)產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了指數(shù)增長。IC材料和設(shè)計(jì)方面的技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)產(chǎn)生了幾代集成電路，每一代集成電路都比上一代具有更小、更復(fù)雜的電路。在IC演進(jìn)的過程中，功能密度(例如，每芯片面積的互連器件的數(shù)量)一般已經(jīng)增加，而幾何尺寸(例如，可以使用制造工藝創(chuàng)建的最小部件(或線))已經(jīng)減小。這種縮小過程通常通過提高生產(chǎn)效率和降低相關(guān)成本來提供益處。然而，縮小也導(dǎo)致了前幾代在較大幾何尺寸下可能沒有提出的挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本公開的一方面，提供一種柵極結(jié)構(gòu)鈍化物質(zhì)驅(qū)入方法，包括：在襯底上的有源區(qū)域上方形成柵極電介質(zhì)層；在柵極電介質(zhì)層上方形成暫置含氟層；執(zhí)行熱處理以驅(qū)動(dòng)氟從暫置含氟層進(jìn)入柵極電介質(zhì)層；移除暫置含氟層；以及在柵極電介質(zhì)層上方形成金屬柵電極，其中，柵極電介質(zhì)層在金屬柵電極被形成之前包括氟。

根據(jù)本公開的另一方面，提供一種柵極結(jié)構(gòu)鈍化物質(zhì)驅(qū)入方法，包括：在柵極間隔件之間共形地形成柵極電介質(zhì)層，柵極間隔件在襯底上的鰭上方，柵極電介質(zhì)層被沿著鰭的側(cè)壁和頂表面以及沿著柵極間隔件的各個(gè)側(cè)壁共形地形成；在柵極電介質(zhì)層上方共形地形成暫置層，暫置層包括鈍化物質(zhì)；驅(qū)動(dòng)鈍化物質(zhì)從暫置層進(jìn)入柵極電介質(zhì)層；移除暫置層；以及在暫置層被移除之后，在柵極電介質(zhì)層上方形成金屬柵電極。

根據(jù)本公開的又一方面，提供一種結(jié)構(gòu)，包括：柵極結(jié)構(gòu)，在襯底的鰭上方，柵極結(jié)構(gòu)包括：柵極電介質(zhì)層，沿著鰭的側(cè)壁并在鰭的頂表面上方，柵極電介質(zhì)層包括氟；功函數(shù)調(diào)節(jié)層，在柵極電介質(zhì)層上方；以及金屬柵電極，在功函數(shù)調(diào)節(jié)層上方，柵極電介質(zhì)層中的氟含量大于功函數(shù)調(diào)節(jié)層和金屬柵電極中至少一者中的氟含量。

附圖說明

在結(jié)合附圖閱讀時(shí)，從下面的詳細(xì)說明會(huì)最佳地理解本公開的各個(gè)方面。應(yīng)當(dāng)注意，根據(jù)產(chǎn)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)做法，各種特征不是按比例繪制的。事實(shí)上，為了討論的清楚，各個(gè)特征的尺寸可能被任意增大或減小了。

圖1是根據(jù)一些實(shí)施例的示例性簡(jiǎn)化的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Fin Field EffectTransistor,FinFET)的三維視圖。

圖2至圖10是在根據(jù)一些實(shí)施例的用于形成半導(dǎo)體器件的示例性方法期間的各個(gè)中間結(jié)構(gòu)的剖視圖。

圖11是根據(jù)一些實(shí)施例的針對(duì)不同熱處理的氟的示例性分布曲線。

圖12是根據(jù)一些實(shí)施例的氟和鎢在多個(gè)層的示例性分布曲線。

具體實(shí)施方式

下面的公開內(nèi)容提供了用于實(shí)施本發(fā)明不同特征的許多不同實(shí)施例或示例。下文描述了組件和布局的具體示例以簡(jiǎn)化本公開。當(dāng)然，這些僅僅是示例而不是意在限制。例如，在下面的說明中，在第二特征上方或之上形成第一特征可以包括以直接接觸的方式形成第一、第二特征的實(shí)施例，也可以包括在第一、第二特征之間可能形成有附加特征，使得第一、第二特征可以不直接接觸的實(shí)施例。另外，本公開可能在各個(gè)示例中重復(fù)了標(biāo)號(hào)和/或字母。這種重復(fù)是為了簡(jiǎn)化和清楚的目的，其本身并不要求所討論的各個(gè)實(shí)施例和/或配置之間存在關(guān)系。