[发明专利]具有界面层的栅极结构和集成电路的制造方法

说明书

本发明的实施例提供一种形成集成电路器件的方法的示例，其中，所述集成电路器件具有设置在沟道区和栅极介电质之间界面层。在一些示例中，所述方法包括接收具有衬底和鳍的工件，所述鳍具有设置在所述衬底上的沟道区。界面层形成在所述鳍的沟道区上，且栅极介电层形成在所述界面层上。第一覆盖层形成在所述栅极介电层上，且第二覆盖层形成在所述第一覆盖层上。在所述工件上执行退火工艺，所述退火工艺被配置为使第一材料从所述第一覆盖层扩散到所述栅极介电层中。可在制造工具的同一腔室中执行所述第一覆盖层和第二覆盖层的形成和退火工艺。本发明的实施例还提供了具有界面层的栅极结构和集成电路的制造方法。

技术领域

本发明的实施例一般地涉及半导体技术领域，更具体地，涉及集成电路的制造方法。

背景技术

半导体集成电路(IC)行业经历了快速增长。随着IC的发展，功能密度(即，单位芯片面积的互连器件的数量)通常会增加，而几何尺寸(即，可使用制造工艺产生的最小部件(或线))减小。这种按比例缩小过程通常通过提高生产效率和降低相关成本来提供益处。然而，每次减小尺寸都会给设计和制造带来更大的挑战。通过这些领域的进步，正在精确和可靠地制造越来越复杂的设计。

例如，用于形成晶体管的栅极结构的材料和技术不断发展。高水平的栅极结构可包括导体和栅极介电质，该栅极介电质将导体与晶体管的沟道区分开。一种常见的栅极介电质是氧化硅。虽然减薄氧化硅栅极介电质改善了沟道电流并提高了晶体管的开关速度，但是更薄的栅极介电质也更容易受隧穿影响并具有更大的栅极泄漏。由于这些原因和其他原因，通过高k介电材料部分地取代氧化硅栅极介电质，以获得更好的晶体管性能。然而，特别是在高k介电材料与其他材料交界的情况下，该高k介电材料可能难以制造并易于出现缺陷。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种制造集成电路的方法，包括：接收具有衬底和设置在所述衬底上的鳍的工件，其中，所述鳍具有限定在其中的沟道区；在所述鳍的沟道区上形成界面层；在所述界面层上形成栅极介电层；在所述栅极介电层上形成第一覆盖层；在所述第一覆盖层上形成第二覆盖层；以及在所述工件上执行退火工艺，其中，所述工艺被配置为使第一材料从所述第一覆盖层扩散到所述栅极介电层中。

根据本发明的另一方面，提供了一种制造集成电路的方法，包括：接收工件，所述工件包括：衬底；半导体鳍，设置在所述衬底上；以及一对介电部件，设置在所述半导体鳍上，使得栅极沟槽在所述一对介电部件之间延伸；在所述栅极沟槽内的所述衬底上形成界面层；在所述栅极沟槽内的所述界面层上形成高k栅极介电质；在所述栅极沟槽内的所述高k栅极介电质上形成第一覆盖层；在所述栅极沟槽内的所述第一覆盖层上形成第二覆盖层；以及在所述工件上执行退火工艺，其中，所述退火工艺被配置为从所述界面层获取氧。

根据本发明的又一方面，提供了一种制造集成电路的方法，包括：接收具有其上限定有沟道区的衬底；在所述沟道区上形成界面层；在所述界面层上形成栅极介电质；在所述栅极介电质上形成第一覆盖层；在所述第一覆盖层上形成第二覆盖层，所述第二覆盖层具有与所述第一覆盖层不同的组成；在具有所述第二覆盖层的所述衬底上执行第一退火工艺，其中，所述第一退火工艺被配置为使氮从所述第一覆盖层扩散到所述栅极介电质中；在所述第二覆盖层上形成第三覆盖层；在具有所述第三覆盖层的所述衬底上执行第二退火工艺；以及移除所述第二覆盖层和所述第三覆盖层。

附图说明

当结合附图进行阅读时，从下面的详细描述可以最好地理解本发明公开内容。应注意到，根据工业中的标准实践，各种部件不是按比例绘制而是作为说明目的。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以被任意增加或减少。

图1A和图1B是根据本发明的各个方面的制造具有栅极结构的半导体器件的方法的流程图，其中，该栅极结构具有界面层。

图2是根据本发明的各个方面的经历制造方法的工件的透视图。

图3至图15是根据本发明的各个方面的在制造方法的各个时间点处沿第一截面截取的工件的截面图。