[发明专利]多阈值电压CMOS的方法和装置

说明书

公开领域

本公开的技术领域涉及场效应晶体管(FET)，尤其涉及FinFET。

背景技术

在大规模集成电路芯片(诸如片上系统(SOC)设备)中使用常规技术来提供具有不同电压阈值(下文称为“Vt”)的不同晶体管器件。一个原因是为了降低功耗。例如，可在定时不是关键问题的情况下使用高Vt(下文称为“HVT”)器件。另一方面，可在定时是关键问题的情况下使用标准Vt(下文称为“SVT”)和低Vt(下文称为“LVT”)器件。一种用于改变晶体管器件中的Vt的常规技术是改变沟道掺杂。然而，这种通过改变沟道掺杂来改变Vt的常规技术可具有缺点。一个缺点是，在较小的器件(诸如FinFET)中，沟道掺杂可能提供比期望Vt调谐范围更低的Vt。另一种表现(尤其在FinFET中)可能是随机掺杂波动(例如，由于制造容差)。随机掺杂变化可导致不想要的沟道迁移率变化，包括具有不可接受的沟道迁移率的器件的百分比增大。

对解决方案的一种追求是寻找用于控制栅极功函数的手段。一种常规技术是使用不同功函数金属来制造器件的栅极。例如，可在LVT器件的栅极中使用一种功函数金属，在SVT器件的栅极中使用另一种功函数金属，并且在SVT器件的栅极中使用又一种功函数金属。这种常规技术可被称为“常规多功函数金属”技术。然而，这种常规多功函数金属技术可具有实质性缺点，诸如复杂度和制造成本的显著增加。

概述

以下概述涉及根据一个或多个方面的某些示例。该概述并不是所公开的所有方面的限定性概览。该概述既非旨在对所有方面进行优先级排序或甚至标识其关键特征和元素，亦非旨在限定任何方面的范围。

根据所公开的一个或多个方面的示例方法可形成具有各自不同的阈值电压的多个NMOS FinFET。在一方面，诸方法可包括具有第一鳍和第二鳍的制程中结构，以及形成第一栅极堆叠和第二栅极堆叠。在进一步方面，第一栅极堆叠可在第一鳍的栅极表面上，且第二栅极堆叠可在第一鳍的栅极表面上。在一方面，第一栅极堆叠可包括第一介电层、第一覆盖层、第一功函数金属层、第一阻挡层和第一栅电极金属。在一相关方面，第二栅极堆叠可包括第二介电层、第二覆盖层、第二功函数金属层、第二阻挡层和第二栅电极金属。在一方面，第一功函数金属层可由给定功函数金属层形成，且第二功函数金属层可由相同的给定功函数金属形成。

在根据所公开的一个或多个方面的方法中，第一阻挡层可以是给定阻挡层材料且第二阻挡层可以是给定功函数金属的氧化物。在一方面，第二功函数金属层可由过渡功函数金属层形成，该过渡功函数金属层可包括与第一功函数金属层相同的功函数金属。在进一步方面，第二功函数金属层可通过蚀刻过渡功函数金属层来形成，且第二阻挡层可作为伴随该蚀刻或与该蚀刻相关联的氧化物来形成。

根据所公开的一个或多个方面的示例装置可包括配置有可组合地提供各自不同的阈值电压的特定特征的多个NMOS FinFET。在一方面，第一NMOS FinFET可包括第一鳍和在第一鳍的栅极表面上的第一栅极堆叠，且第二NMOS FinFET可包括第二鳍和在第二鳍的栅极表面上的第二栅极堆叠。在一方面，第一栅极堆叠可包括第一介电层、第一覆盖层、第一功函数金属层、第一阻挡层和第一栅电极金属。在进一步方面，第二栅极堆叠可包括第二介电层、第二覆盖层、第二功函数金属层、第二阻挡层和第二栅电极金属。在一方面，第一功函数金属层可包括给定功函数金属，且第二功函数金属层可包括相同的给定功函数金属。在进一步方面，第二阻挡层可以是该给定功函数金属的氧化物。