[发明专利]鳍式集成电路器件及其阈值电压调节方法

说明书

本发明的实施例公开了鳍式场效应晶体管器件以及用于调整鳍式场效应晶体管器件的阈值电压的方法。示例性方法包括在第一栅极结构中形成第一开口，并且在第二栅极结构中形成第二开口。第一栅极结构设置在第一鳍结构上方，并且第二栅极结构设置在第二鳍结构上方。该方法还包括通过以下步骤填充第一开口和第二开口：形成栅极介电层，在栅极介电层上方形成阈值电压调整层，回蚀第二开口中的阈值电压调整层，在阈值电压调整层上方形成功函层以及在功函层上方形成金属填充层。阈值电压调整层包括钽和氮。回蚀使用含氯化钨的前体。

技术领域

本发明总体涉及半导体领域，更具体地，涉及鳍式集成电路器件及其形成方法。

背景技术

半导体集成电路(IC)工业已经经历了指数型增长。IC材料和设计中的技术进步已经产生了多代IC，其中，每一代都比上一代具有更小和更复杂的电路。在IC演化过程中，功能密度(即，每芯片面积的互连器件的数量)已经普遍增大，而几何尺寸(即，可以使用制造工艺产生的最小组件(或线))已经减小。这种按比例缩小工艺通常通过提高生产效率和降低相关成本来提供益处。

这种按比例缩小已经增大了处理和制造IC的复杂性，为了实现这些进步，需要IC处理和制造中的类似发展。例如，已经实现了通常涉及用金属栅电极替代多晶硅栅电极的栅极替换工艺以改进器件性能，其中，在栅极替换工艺期间，调整金属栅电极的功函值以提供具有不同阈值(工作)电压的各个器件。虽然现有的栅极替换工艺和对应的阈值电压调整工艺对于它们的预期目的通常已经足够，但是随着IC技术的缩小，它们不是在所有方面都已完全令人满意。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种形成鳍式集成电路的方法，包括：在第一栅极结构中形成第一开口，并且在第二栅极结构中形成第二开口，其中，所述第一栅极结构设置在第一鳍结构上方，并且所述第二栅极结构设置在第二鳍结构上方；以及通过以下步骤填充所述第一开口和所述第二开口：形成栅极介电层，在所述栅极介电层上方形成阈值电压调整层，其中，所述阈值电压调整层包括钽和氮，使用含氯化钨的前体回蚀所述第二开口中的所述阈值电压调整层，在所述阈值电压调整层上方形成功函层，以及在所述功函层上方形成金属填充层。

根据本发明的另一个方面，提供了一种形成鳍式集成电路的方法，包括：在第一鳍式场效应晶体管(FinFET)的第一栅极结构中形成第一开口，在第二鳍式场效应晶体管的第二栅极结构中形成第二开口，在第三鳍式场效应晶体管的第三栅极结构中形成第三开口以及在第四鳍式场效应晶体管的第四栅极结构中形成第四开口；用高k介电层部分地填充所述第一开口、所述第二开口、所述第三开口和所述第四开口；用所述阈值电压调整层部分地填充所述第一开口、所述第二开口、所述第三开口和所述第四开口，其中，所述阈值电压调整层设置在所述高k介电层上方；用第一类型功函层部分地填充所述第一开口、所述第二开口、所述第三开口和所述第四开口，其中，所述第一类型功函层设置在所述阈值电压调整层上方；从所述第二开口和所述第三开口去除所述第一类型功函层，从而暴露所述第二开口和所述第三开口中的所述阈值电压调整层；对暴露在所述第二开口和所述第三开口中的所述阈值电压调整层实施阈值电压调整处理，从而使得所述第二鳍式场效应晶体管和所述第三鳍式场效应晶体管的阈值电压低于所述第一鳍式场效应晶体管和所述第四鳍式场效应晶体管的阈值电压，其中，所述阈值电压调整处理应用含氯化钨前体；用第二类型功函层部分地填充所述第一开口、所述第二开口和所述第四开口，其中，所述第二类型功函层设置在所述第一开口、所述第二开口和所述第四开口中的所述阈值电压调整层上方；以及用金属填充层填充所述第一开口、所述第二开口、所述第三开口和所述第四开口，其中，所述金属填充层设置在所述第一开口、所述第二开口和所述第四开口中的所述第二类型功函层上方，并且，所述金属填充层设置在所述第三开口中的所述阈值电压调整层上方。