[发明专利]半导体装置的制造方法

说明书

本发明公开了一种半导体装置的制造方法，涉及半导体技术领域。该方法包括：提供衬底结构，其包括：半导体衬底；在衬底上的至少两个半导体鳍片，其包括第一和第二半导体鳍片；在衬底上的绝缘材料，其具有至少两个凹陷，其包括第一和第二凹陷，第一凹陷使得第一半导体鳍片的上部在第一凹陷中露出，第二凹陷使得第二半导体鳍片的上部在第二凹陷中露出；在每个凹陷和对应的半导体鳍片的所露出的表面上形成栅极电介质层；在栅极电介质层上形成第一功函数调节层；在第一功函数调节层上形成功能层；在功能层上形成栅极；第一凹陷的开口的横向面积大于第二凹陷的开口的横向面积，第一半导体鳍片上的功能层的厚度大于第二半导体鳍片上的功能层的厚度。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种半导体装置的制造方法。

背景技术

对于N型FinFET(Fin Field Effect Transistor，鳍式场效应晶体管)来说，在栅极为钨的情况下，器件的功函数主要由N型功函数调节层来决定。但是，通常情况下，在N型功函数调节层和栅极之间会有功能层，而功能层通常会采用诸如TiN的P型功函数调节层。因此，功能层的存在可能会对N型FinFET的功函数造成不利的影响。在这种情况下，期望功能层的厚度尽可能小。

另外，在形成栅极后留在栅极中的残留物(例如，F)可能会扩散到功能层，进而进入N型功函数调节层，这也会对N型FinFET的功函数造成不利的影响。在这种情况下，期望功能层的厚度尽可能大。

因此，功能层的厚度对于N型FinFET来说就显得尤为重要。

发明内容

本公开的一个实施例的目的在于提出一种新颖的半导体装置的制造方法，能够降低功能层对器件功函数的影响。

根据本公开的一个实施例，提供了一种半导体装置的制造方法，包括：提供衬底结构，所述衬底结构包括：半导体衬底；在所述半导体衬底上的至少两个半导体鳍片，所述至少两个半导体鳍片包括第一半导体鳍片和第二半导体鳍片；在所述半导体衬底上的绝缘材料，所述绝缘材料具有至少两个凹陷，所述至少两个凹陷包括第一凹陷和第二凹陷，所述第一凹陷使得第一半导体鳍片的上部在所述第一凹陷中露出，所述第二凹陷使得第二半导体鳍片的上部在所述第二凹陷中露出；在每个凹陷和对应的半导体鳍片的所露出的表面上形成栅极电介质层；在所述栅极电介质层上形成第一功函数调节层；在所述第一功函数调节层上形成功能层；在所述功能层上形成栅极；其中，所述第一凹陷的开口的横向面积大于所述第二凹陷的开口的横向面积，并且所述第一半导体鳍片上的功能层的厚度大于所述第二半导体鳍片上的功能层的厚度。

在一个实施例中，所述第一凹陷中栅极在第一半导体鳍片的长度方向上覆盖第一半导体鳍片的长度大于所述第二凹陷中栅极在第二半导体鳍片的长度方向上覆盖第二半导体鳍片的长度。

在一个实施例中，所述第一凹陷中栅极在第一半导体鳍片的长度方向上覆盖第一半导体鳍片的长度为45-55纳米，所述第一半导体鳍片上的功能层的厚度为20-40纳米；所述第二凹陷中栅极在第二半导体鳍片的长度方向上覆盖第二半导体鳍片的长度为14-20纳米，所述第二半导体鳍片上的功能层的厚度为10-20纳米。

在一个实施例中，所述功能层用于调节所述栅极的功函数以及用作扩散阻挡层。

在一个实施例中，通过等离子化学气相沉积PECVD技术或原子层沉积ALD技术来形成所述功能层。

在一个实施例中，所述功能层包括TiN；所述通过PECVD技术形成所述功能层的步骤包括：(a)向反应腔室中供应前驱物TiCl₄与NH₃，通过TiCl₄与NH₃的反应生成TiN；(b)停止前驱物TiCl₄与NH₃的供应，在反应腔室中引入清洗气体进行清洗；重复执行所述步骤(a)和步骤(b)，直至形成期望厚度的功能层。