[發明專利]集成電路裝置

在審

• 申請號: 202011437524.9
• 申請日: 2020-12-07
• 公開（公告）號: CN113078151A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 莫如娜·阿比里杰斯·柯德博;方子韋;林耕竹;曹學文
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L27/088
• 分類號: H01L27/088;H01L27/092;H01L21/8234;H01L21/8238
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 謝強;黃艷

一種集成電路裝置包括在基板上方的多個第一半導體層、第一柵極介電層和第一柵極電極。第一柵極電極包括第一填充金屬層和設置在第一柵極介電層與第一填充金屬層之間的功函數金屬層。集成電路裝置還包括在基板上方的多個第二半導體層、第二柵極介電層和第二柵極電極。第二柵極電極包括直接接觸第二柵極介電層的第二填充金屬層。第二填充金屬層的頂表面在第二多個半導體層的最頂層上方延伸。半導體層的材料具有中間能隙。功函數金屬層的功函數低于中間能隙。填充金屬層的功函數高于中間能隙。

技術領域

本公開涉及一種集成電路裝置

背景技術

半導體集成電路(integrated circuit；IC)工業呈指數成長。在IC材料及IC設計的技術進步產生多個IC世代，每一個IC世代比上一個IC世代有更小及更復雜的電路。在IC發展過程中，工藝可作出的幾何尺寸(例如：最小部件(或線路))會下降，而功能密度(例如：每一芯片區域的相連元件數量)通常都會增加。此微縮過程通過增加生產效率及降低相關成本提供了優勢。此微縮亦增加了IC工藝及制造的復雜性，為實現這些進步，需要在IC工藝及制造有相似的發展。

舉例來說，已經引入了多柵極裝置，以通過增加柵極-通道耦合、減小關閉狀態(OFF-state)電流以及減小短通道效應(short-channel effect；SCE)來改善柵極控制。一種這樣的多柵極裝置是環繞式柵極(gate-all-around；GAA)晶體管，其柵極結構延伸圍繞通道層并提供對所有側面的通道區的控制(access)。GAA晶體管與常規的互補金屬氧化物半導體(complementary metal-oxide-semiconductor；CMOS)工藝相容，允許在保持柵極控制和減輕SCE的同時積極縮小尺寸。然而，常規的GAA裝置可能具有過大的電阻和功函數變化，這可能不利地降低裝置效能。另外，常規的GAA裝置可能具有柵極形成余量問題(gateformation margin issue)，其可能給可靠的工藝帶來挑戰。因此，盡管常規的GAA裝置通常已經足以滿足其預期目的，但它們并非在各個方面都令人滿意。

發明內容

本公開提供一種集成電路裝置。集成電路裝置包括半導體基板、多個第一半導體層、第一柵極介電層、第一柵極電極、多個第二半導體層、第二柵極介電層、第二柵極電極。第一半導體層在具有半導體材料的半導體基板上方。第一柵極介電層圓周地圍繞第一半導體層的第一層。第一柵極電極包括功函數金屬層和第一填充金屬層，功函數金屬層具有圓周地圍繞第一柵極介電層第一導電材料，并且第一填充金屬層具有圍繞功函數金屬層的第二導電材料。第二多個半導體層在具有半導體材料的半導體基板上方。第二柵極介電層圓周地圍繞第二多個半導體層的第二層。第二柵極電極包括第二填充金屬層，第二填充金屬層具有圍繞并直接接觸第二柵極介電層的第二導電材料，第二填充金屬層的頂表面在第二多個半導體層的最頂層上方延伸。第一導電材料的功函數低于半導體材料的中間能隙，并且第二導電材料的功函數高于半導體材料的中間能隙。

本公開提供一種集成電路裝置。集成電路裝置包括半導體基板、第一源極特征和第一漏極特征、第二源極特征和第二漏極特征、多個第一半導體層、多個第二半導體層、第一柵極介電層、第二柵極介電層、第一柵極電極、第一柵極接點特征、第二柵極電極、第二柵極接點特征。半導體基板具有第一主動區和第二主動區。第一源極特征和第一漏極特征設置在第一主動區上。第二源極特征和第二漏極特征設置在第二主動區上。第一半導體層夾設于第一源極特征和第一漏極特征。第二多個半導體層夾設于第二源極特征和第二漏極特征。第一柵極介電層圓周地圍繞第一半導體層的每一者。第二柵極介電層圓周地圍繞第二多個半導體層的每一者。第一柵極電極包括圓周地圍繞并直接接觸第一柵極介電層的第一導電層。第一柵極接點特征在第一柵極電極上方并直接接觸第一柵極電極。第二柵極電極包括功函數金屬層和第二導電層，功函數金屬層圓周地圍繞第二柵極介電層的每一者，并且第二導電層圓周地圍繞并直接接觸功函數金屬層。第二柵極接點特征在第二柵極電極上方并直接接觸第二柵極電極。第一半導體層包括由第一導電層施加的壓縮應力。