[發明專利]鰭式場效應晶體管器件和方法

有效

• 申請號: 201910523563.1
• 申請日: 2019-06-17
• 公開（公告）號: CN111128732B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 吳少均;潘升良
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/78;H01L29/423
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 桑敏

本公開涉及鰭式場效應晶體管器件和方法。一種形成半導體器件的方法，包括：在鰭上方形成第一虛設柵極結構和第二虛設柵極結構；在第一虛設柵極結構周圍和第二虛設柵極結構周圍形成第一電介質層；移除第一虛設柵極結構和第二虛設柵極結構以在第一電介質層中分別形成第一凹槽和第二凹槽；在第一凹槽和第二凹槽中形成柵極電介質層；在第一凹槽和第二凹槽中的柵極電介質層上方形成第一功函數層；從第一凹槽中移除第一功函數層；將第二凹槽中的第一功函數層的表面層轉換為氧化物；以及在第一凹槽中在柵極電介質層上方并且第二凹槽中在氧化物上方形成第二功函數層。

技術領域

本公開涉及鰭式場效應晶體管器件和方法。

背景技術

由于各種電子元件(例如，晶體管、二極管、電阻器、電容器等)的集成密度的不斷改進，半導體工業經歷了快速增長。在大多數情況下，集成密度的這種改進來自最小特征尺寸的重復減少，這允許將更多組件集成到給定區域中。

鰭式場效應晶體管(FinFET)器件正變得普遍用于集成電路中。FinFET器件具有三維結構，其包括從襯底突出的半導體鰭。柵極結構(該柵極結構被配置為控制FinFET器件的導電溝道內的電荷載流子的流動)環繞半導體鰭。例如，在三柵極FinFET器件中，柵極結構環繞半導體鰭的三個側面，從而在半導體鰭的三個側面上形成導電溝道。

發明內容

根據本公開的實施例，提供了一種形成半導體器件的方法，所述方法包括：在鰭上方形成第一虛設柵極結構和第二虛設柵極結構；在所述第一虛設柵極結構周圍和所述第二虛設柵極結構周圍形成第一電介質層；移除所述第一虛設柵極結構和所述第二虛設柵極結構以在所述第一電介質層中分別形成第一凹槽和第二凹槽；在所述第一凹槽和所述第二凹槽中形成柵極電介質層；在所述第一凹槽和所述第二凹槽中的柵極電介質層上方形成第一功函數層；從所述第一凹槽中移除所述第一功函數層；將所述第二凹槽中的所述第一功函數層的表面層轉換為氧化物；以及在所述第一凹槽中在所述柵極電介質層上方并且在所述第二凹槽中在所述氧化物上方形成第二功函數層。

根據本公開的另一實施例，提供了一種形成半導體器件的方法，所述方法包括：在鰭上方形成第一虛設柵極和第二虛設柵極；在所述第一虛設柵極和所述第二虛設柵極周圍形成層間電介質層(ILD)；以及分別用第一金屬柵極和第二金屬柵極來替換所述第一虛設柵極和所述第二虛設柵極，其中，所述替換包括：移除所述第一虛設柵極和所述第二虛設柵極以在所述ILD中分別形成第一凹槽和第二凹槽；在所述第一凹槽和所述第二凹槽中形成柵極電介質層；在所述第二凹槽中在所述柵極電介質層上方形成第一功函數層，其中，所述第一凹槽中的所述柵極電介質層被所述第一功函數層暴露；使用同一沉積工藝在所述第一凹槽和所述第二凹槽中形成第二功函數層，其中，所述第二功函數層被形成為在所述第二凹槽中比在所述第一凹槽中更厚；以及用導電材料填充所述第一凹槽和所述第二凹槽。

根據本公開的又一實施例，提供了一種半導體器件，包括：第一金屬柵極結構，位于鰭上方，其中，所述第一金屬柵極結構包括位于所述鰭上方的柵極電介質層、位于所述柵極電介質層上方并且與所述柵極電介質層接觸的第一功函數層、位于所述第一功函數層上方的氧化物、位于所述氧化物上方的第二功函數層、以及位于所述第二功函數層上方的填充金屬；第二金屬柵極結構，位于所述鰭上方并且與所述第一金屬柵極結構相鄰，其中，所述第二金屬柵極結構包括位于所述鰭上方的柵極電介質層、位于所述柵極電介質層上方并且與所述柵極電介質層接觸的第二功函數層、以及位于所述第二功函數層上方的填充金屬，其中，所述第一金屬柵極結構的第二功函數層比所述第二金屬柵極結構的第二功函數層更厚；以及源極/漏極區域，所述源極/漏極區域位于所述鰭上方并且位于所述第一金屬柵極結構和所述第二金屬柵極結構之間。

附圖說明

在結合附圖閱讀下面的具體實施方式時，可以從下面的具體實施方式中最佳地理解本公開的各個方面。應當注意，根據行業的標準做法，各種特征不是按比例繪制的。事實上，為了討論的清楚起見，各種特征的尺寸可能被任意增大或減小。

圖1是根據一些實施例的鰭式場效應晶體管(FinFET)的透視圖。