[发明专利]晶体管栅极结构及其形成方法

说明书

本公开涉及晶体管栅极结构及其形成方法。一种器件包括：第一纳米结构；第二纳米结构，在第一纳米结构之上；高k栅极电介质，围绕第一纳米结构和第二纳米结构，高k栅极电介质具有位于第一纳米结构的顶表面上的第一部分，以及位于第二纳米结构的底表面上的第二部分；以及栅极电极，在高k栅极电介质之上。栅极电极包括：第一功函数金属，围绕第一纳米结构和第二纳米结构，第一功函数金属填充高k栅极电介质的第一部分与高k栅极电介质的第二部分之间的区域；以及钨层，在第一功函数金属之上，该钨层不含氟。

技术领域

本公开总体涉及晶体管栅极结构及其形成方法。

背景技术

半导体器件被用于各种电子应用，例如，个人计算机、蜂窝电话、数 码相机和其他电子设备。半导体器件通常通过以下方式来制造：在半导体 衬底之上顺序沉积材料的绝缘或电介质层、导电层和半导体层，并使用光 刻对各种材料层进行图案化以在其上形成电路组件和元件。

半导体工业通过不断减小最小特征尺寸来持续改进各种电子组件(例 如，晶体管、二极管、电阻器、电容器等)的集成密度，这允许更多组件 集成到给定区域中。然而，随着最小特征尺寸的减小，出现了应该解决的 其他问题。

发明内容

根据本公开的一个实施例，提供了一种半导体器件，包括：第一纳米 结构；第二纳米结构，在所述第一纳米结构之上；高k栅极电介质，围绕 所述第一纳米结构和所述第二纳米结构，所述高k栅极电介质具有位于所 述第一纳米结构的顶表面上的第一部分，以及位于所述第二纳米结构的底 表面上的第二部分；以及栅极电极，在所述高k栅极电介质之上，其中， 所述栅极电极包括：第一功函数金属，围绕所述第一纳米结构和所述第二 纳米结构，所述第一功函数金属填充所述高k栅极电介质的所述第一部分 与所述高k栅极电介质的所述第二部分之间的区域；以及钨层，在所述第 一功函数金属之上，所述钨层不含氟。

根据本公开的另一实施例，提供了一种晶体管，包括：第一纳米结构， 在半导体衬底之上；第二纳米结构，在所述第一纳米结构之上；栅极电介 质，围绕所述第一纳米结构和所述第二纳米结构；以及栅极电极，在所述 栅极电介质之上，其中，所述栅极电极包括：功函数金属，围绕所述第一 纳米结构和所述第二纳米结构；阻挡层，在所述功函数金属上；以及填充 金属，在所述阻挡层之上，其中，所述填充金属具有比所述阻挡层更高的 氟浓度。

根据本公开的又一实施例，提供了一种形成半导体器件的方法，包括： 在第一纳米结构和第二纳米结构周围沉积栅极电介质，所述第一纳米结构 设置在所述第二纳米结构之上；在所述栅极电介质之上沉积功函数金属； 在所述功函数金属之上沉积阻挡层，其中，沉积所述阻挡层包括第一原子 层沉积(ALD)工艺，并且其中，所述第一ALD工艺不使用任何含氟前 体；以及在所述阻挡层之上沉积填充金属，其中，沉积所述填充金属包括 使用含氟前体。

附图说明

在结合附图阅读下面的具体实施方式时，可以从下面的具体实施方式 中最佳地理解本公开的各个方面。应当注意，根据行业的标准做法，各种 特征不是按比例绘制的。事实上，为了讨论的清楚起见，各种特征的尺寸 可能被任意增大或减小。

图1示出了根据一些实施例的三维视图中的纳米结构场效应晶体管 (nano-FET)的示例。

图2、图3、图4、图5、图6A、图6B、图7A、图7B、图8A、图 8B、图9A、图9B、图10A、图10B、图11A、图11B、图11C、图12A、 图12B、图12C、图12D、图13A、图13B、图13C、图14A、图14B、 图15A、图15B、图16A、图16B、图17A、图17B、图18A、图18B、 图19A、图19B、图20A、图20B、图21A、图21B、图21C、图21D、 图21E、图22A、图22B、图23A、图23B、图23C、图24A、图24B、 图24C、图25A、图25B和图25C是根据一些实施例的制造纳米结构FET 的中间阶段的截面图。

图26A、图26B和图26C是根据一些实施例的纳米结构FET的截面 图。