[發明專利]具有界面層的柵極結構和集成電路的制造方法

有效

• 申請號: 201910538003.3
• 申請日: 2019-06-20
• 公開（公告）號: CN111106065B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 程仲良;吳俊毅;方子韋;趙皇麟
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L21/8234
• 分類號: H01L21/8234
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;李偉

本發明的實施例提供一種形成集成電路器件的方法的示例，其中，所述集成電路器件具有設置在溝道區和柵極介電質之間界面層。在一些示例中，所述方法包括接收具有襯底和鰭的工件，所述鰭具有設置在所述襯底上的溝道區。界面層形成在所述鰭的溝道區上，且柵極介電層形成在所述界面層上。第一覆蓋層形成在所述柵極介電層上，且第二覆蓋層形成在所述第一覆蓋層上。在所述工件上執行退火工藝，所述退火工藝被配置為使第一材料從所述第一覆蓋層擴散到所述柵極介電層中?？稍谥圃旃ぞ叩耐磺皇抑袌绦兴龅谝桓采w層和第二覆蓋層的形成和退火工藝。本發明的實施例還提供了具有界面層的柵極結構和集成電路的制造方法。

技術領域

本發明的實施例一般地涉及半導體技術領域，更具體地，涉及集成電路的制造方法。

背景技術

半導體集成電路(IC)行業經歷了快速增長。隨著IC的發展，功能密度(即，單位芯片面積的互連器件的數量)通常會增加，而幾何尺寸(即，可使用制造工藝產生的最小部件(或線))減小。這種按比例縮小過程通常通過提高生產效率和降低相關成本來提供益處。然而，每次減小尺寸都會給設計和制造帶來更大的挑戰。通過這些領域的進步，正在精確和可靠地制造越來越復雜的設計。

例如，用于形成晶體管的柵極結構的材料和技術不斷發展。高水平的柵極結構可包括導體和柵極介電質，該柵極介電質將導體與晶體管的溝道區分開。一種常見的柵極介電質是氧化硅。雖然減薄氧化硅柵極介電質改善了溝道電流并提高了晶體管的開關速度，但是更薄的柵極介電質也更容易受隧穿影響并具有更大的柵極泄漏。由于這些原因和其他原因，通過高k介電材料部分地取代氧化硅柵極介電質，以獲得更好的晶體管性能。然而，特別是在高k介電材料與其他材料交界的情況下，該高k介電材料可能難以制造并易于出現缺陷。

發明內容

根據本發明的一方面，提供了一種制造集成電路的方法，包括：接收具有襯底和設置在所述襯底上的鰭的工件，其中，所述鰭具有限定在其中的溝道區；在所述鰭的溝道區上形成界面層；在所述界面層上形成柵極介電層；在所述柵極介電層上形成第一覆蓋層；在所述第一覆蓋層上形成第二覆蓋層；以及在所述工件上執行退火工藝，其中，所述工藝被配置為使第一材料從所述第一覆蓋層擴散到所述柵極介電層中。

根據本發明的另一方面，提供了一種制造集成電路的方法，包括：接收工件，所述工件包括：襯底；半導體鰭，設置在所述襯底上；以及一對介電部件，設置在所述半導體鰭上，使得柵極溝槽在所述一對介電部件之間延伸；在所述柵極溝槽內的所述襯底上形成界面層；在所述柵極溝槽內的所述界面層上形成高k柵極介電質；在所述柵極溝槽內的所述高k柵極介電質上形成第一覆蓋層；在所述柵極溝槽內的所述第一覆蓋層上形成第二覆蓋層；以及在所述工件上執行退火工藝，其中，所述退火工藝被配置為從所述界面層獲取氧。

根據本發明的又一方面，提供了一種制造集成電路的方法，包括：接收具有其上限定有溝道區的襯底；在所述溝道區上形成界面層；在所述界面層上形成柵極介電質；在所述柵極介電質上形成第一覆蓋層；在所述第一覆蓋層上形成第二覆蓋層，所述第二覆蓋層具有與所述第一覆蓋層不同的組成；在具有所述第二覆蓋層的所述襯底上執行第一退火工藝，其中，所述第一退火工藝被配置為使氮從所述第一覆蓋層擴散到所述柵極介電質中；在所述第二覆蓋層上形成第三覆蓋層；在具有所述第三覆蓋層的所述襯底上執行第二退火工藝；以及移除所述第二覆蓋層和所述第三覆蓋層。

附圖說明

當結合附圖進行閱讀時，從下面的詳細描述可以最好地理解本發明公開內容。應注意到，根據工業中的標準實踐，各種部件不是按比例繪制而是作為說明目的。實際上，為了清楚的討論，各個部件的尺寸可以被任意增加或減少。

圖1A和圖1B是根據本發明的各個方面的制造具有柵極結構的半導體器件的方法的流程圖，其中，該柵極結構具有界面層。

圖2是根據本發明的各個方面的經歷制造方法的工件的透視圖。

圖3至圖15是根據本發明的各個方面的在制造方法的各個時間點處沿第一截面截取的工件的截面圖。