[发明专利]半导体装置的制作方法

说明书

此处公开半导体装置的制作方法，更具体地，公开具有设置以提供超低临界电压的不同栅极结构的半导体装置与其制作方法。方法包括分别形成第一纳米结构的通道区与第二纳米结构的通道区于第一纳米结构层与第二纳米结构层中；以及形成第一全绕式栅极结构与第二全绕式栅极结构以分别围绕第一纳米结构的通道区与第二纳米结构的通道区。形成第一全绕式栅极结构与第二全绕式栅极结构的步骤包括：选择性形成铝为主的n型功函数金属层与硅为主的盖层于第一纳米结构的通道区上；沉积多个双层的无铝p型功函数金属层于第一纳米结构的通道区与第二纳米结构的通道区上；沉积氟阻挡层于双层的无铝p型功函数金属层上；以及沉积栅极金属填充层于氟阻挡层上。

技术领域

本发明实施例关于场效晶体管(如鳍状场效晶体管或全绕式栅极场效晶体管)的结构，其具有不同的栅极结构设置以提供超低临界电压。

背景技术

随着半导体技术进展，对更高的存储容量、更快的处理系统、更高效能、与更低成本的需求增加。为达这些需求，半导体产业持续缩小半导体装置(如金属氧化物半导体场效晶体管，包含平面金属氧化物半导体场效晶体管与鳍状场效晶体管)的尺寸。尺寸缩小会增加半导体工艺的复杂度。

发明内容

在一些实施例中，半导体装置的制作方法，包括形成交错配置的多个第一纳米结构层与多个第二纳米结构层的第一堆叠与第二堆叠于基板上；分别成长导电形态相反的多个第一外延区与多个第二外延区于第一堆叠与第二堆叠上；分别形成多个第一纳米结构的通道区与多个第二纳米结构的通道区于第一堆叠与第二堆叠的第一纳米结构层与第二纳米结构层中；以及形成多个第一全绕式栅极结构与多个第二全绕式栅极结构以分别围绕第一纳米结构的通道区与第二纳米结构的通道区。形成第一全绕式栅极结构与第二全绕式栅极结构的步骤包括：沉积栅极介电层以围绕第一纳米结构的通道区与第二纳米结构的通道区；选择性形成铝为主的n型功函数金属层与硅为主的盖层于第一纳米结构的通道区上；沉积多个双层的无铝p型功函数金属层于第一纳米结构的通道区与第二纳米结构的通道区上；沉积氟阻挡层于双层的无铝p型功函数金属层上；以及沉积栅极金属填充层于氟阻挡层上。

在一些实施例中，半导体装置的制作方法包括形成交错配置的第一纳米结构层与第二纳米结构层的第一堆叠与第二堆叠于基板上；分别成长导电形态相反的第一外延区与第二外延区于第一堆叠与第二堆叠上；分别形成第一纳米结构的通道区与第二纳米结构的通道区于第一堆叠与第二堆叠的第一纳米结构层与第二纳米结构层中；沉积栅极介电层于第一纳米结构的通道区与第二纳米结构的通道区上；形成阻障层于栅极介电层上；选择性形成n型功函数金属层与盖层于第一纳米结构的通道区上；沉积双层的无铝p型功函数金属层于第一纳米结构通道区与第二纳米结构通道区上；以及沉积栅极金属填充层于双层的无铝p型功函数金属层上。

在一些实施例中，半导体装置包括基板；交错配置的第一纳米结构层与第二纳米结构层的第一堆叠与第二堆叠，位于基板上；第一纳米结构的通道区与第二纳米结构的通道区，分别位于第一堆叠与第二堆叠的第一纳米结构层与第二纳米结构层中；以及第一栅极介电层与第二栅极介电层，分别包覆第一纳米结构的通道区与第二纳米结构的通道区；铝为主的n型功函数金属层，物理接触第一栅极介电层；硅为主的盖层，位于铝为主的n型功函数金属层上；第一双层的无铝p型功函数金属层与第二双层的无铝p型功函数金属层，分别物理接触第二栅极介电层与硅为主的盖层；第一氟阻挡层与第二氟阻挡层，分别位于第一双层的无铝p型功函数金属层与第二双层的无铝p型功函数金属层上；以及第一栅极金属填充层与第二栅极金属填充层，分别位于第一氟阻挡层与第二氟阻挡层上。

附图说明

图1A、图1B、图1C、与图1D是一些实施例中，具有不同栅极结构的半导体装置的等角图与剖视图。

图2A与图2B是一些实施例中，半导体装置的不同设置的剖视图。

图3是一些实施例中，制作具有不同栅极结构的半导体装置的方法的流程图。

图4A至图12A是一些实施例中，具有不同栅极结构的半导体装置于制作工艺的多种阶段中的等角图。