[发明专利]具有变化阈值电压的半导体装置及其制造方法有效

专利信息
申请号: 201710106827.4 申请日: 2017-02-27
公开(公告)号: CN107134455B 公开(公告)日: 2022-07-05
发明(设计)人: 巴拉·坎南;光允;西德斯·克里斯南;安藤孝;夫亚·纳拉瓦纳恩 申请(专利权)人: 格芯(美国)集成电路科技有限公司
主分类号: H01L27/092 分类号: H01L27/092;H01L21/8238
代理公司: 北京戈程知识产权代理有限公司 11314 代理人: 程伟;王锦阳
地址: 美国加利*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 具有 变化 阈值 电压 半导体 装置 及其 制造 方法
【说明书】:

发明涉及一种具有变化阈值电压的半导体装置及其制造方法,其提供半导体装置制造方法,包括:设置结构,该结构具有至少一个区域并包括设于衬底上方的介电层;在该介电层上方形成包括阈值电压调整层的多层堆叠结构,该多层堆叠结构包括位于该至少一个区域的第一区域中的第一阈值电压调整层、以及位于该至少一个区域的第二区域中的第二阈值电压调整层;以及退火该结构以定义该至少一个区域的变化阈值电压,该退火促进至少一个阈值电压调整种类自该第一阈值电压调整层及该第二阈值电压调整层扩散进入该介电层中,其中,该第一区域的阈值电压独立于该第二区域的该阈值电压。

技术领域

本发明涉及半导体装置以及制造该半导体装置的方法,尤其涉及具有变化阈值电压的半导体装置。

背景技术

传统上,不同的半导体装置经制造而具有一个或多个不同的装置特性,例如阈值电压、开关速度、泄露功率消耗等。多种不同的设计可分别向意图执行特定功能的装置提供这些特性的其中一个或多个的优化。例如,一种设计可具有降低的阈值电压,以增加提供计算逻辑功能的装置的开关速度,而另一种设计可具有增加的阈值电压,以降低提供存储器储存功能的装置的功率消耗。如半导体装置技术例如场效应晶体管(field-effecttransistor;FET)中所已知的那样,阈值电压是允许电流从源区经过FET的沟道区流至漏区所需的最小栅极电压。使用分别针对不同的功能进行优化的多个分立装置的系统将导致系统复杂性增大、系统覆盖区(footprint)增加以及系统成本增加。

发明内容

为克服现有技术的特定缺点并提供额外的优点,在一个态样中提供一种制造半导体装置的方法,该方法包括例如:设置结构,该结构具有至少一个区域并包括设于衬底上方的介电层;在该介电层上方形成包括阈值电压调整层的多层堆叠结构,该多层堆叠结构包括位于该至少一个区域的第一区域中的第一阈值电压调整层、以及位于该至少一个区域的第二区域中的第二阈值电压调整层;以及退火该结构以定义该至少一个区域的变化阈值电压,该退火促进至少一个阈值电压调整种类(threshold-voltage adjusting species)自该第一牺牲层及该第二牺牲层扩散进入该介电层中,其中,该第一区域的阈值电压独立于该第二区域的该阈值电压。

在另一个态样中,提供一种半导体装置,其例如包括:PFET装置区域的第一替代金属栅极结构,具有第一有效功函数并包括具有第一阈值调整种类的第一介电层;以及该PFET装置区域的第二替代金属栅极结构,具有第二有效功函数并包括缺乏该第一阈值调整种类的该第一介电层,其中,该第一有效功函数大于或等于5eV(电子伏)。

通过本发明的技术实现额外的特征及优点。本发明的其它实施例及态样在本文中作详细说明并作为所请求保护的发明的部分。

附图说明

本发明的一个或多个态样被特别指出并在说明书的结束处的声明中被明确称为示例。结合附图参照下面的详细说明可清楚本发明的上述及其它目的、特征以及优点,该些附图中:

图1A显示依据本发明的一个或多个态样在后栅极半导体装置制程期间所获得的中间结构的剖视图并显示设于衬底的一个或多个区域内的介电层;

图1B显示依据本发明的一个或多个态样在该介电层上方共形设置牺牲功函数层以后的图1A的结构;

图1C显示依据本发明的一个或多个态样自该衬底的第一区域选择性移除该牺牲功函数层以后的图1B的结构;

图1D显示依据本发明的一个或多个态样形成多层堆叠结构以后的图1C的结构;

图1E显示依据本发明的一个或多个态样选择性移除该衬底的第二区域内的该多层堆叠结构以后的图1D的结构;

图1F显示依据本发明的一个或多个态样形成额外多层堆叠结构以后的图1E的结构;

图1G显示依据本发明的一个或多个态样退火以定义该第一区域及该第二区域的阈值电压并随后移除该多层堆叠结构及该额外多层堆叠结构以后的图1F的结构;

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