[发明专利]半导体器件的栅极结构及其形成方法

权利要求书

1.一种形成半导体器件的方法，包括：

形成从衬底延伸的鳍；

在所述鳍之上形成虚设栅极，所述虚设栅极沿着所述鳍的侧壁和顶表面延伸；

去除所述虚设栅极以形成凹部；以及

在所述凹部中形成替换栅极，其中，形成所述替换栅极包括：

沿着所述凹部的侧壁和底部形成界面层；

在所述界面层之上形成偶极层，所述偶极层包括金属原子；

在所述偶极层中引入氟原子；

将来自所述偶极层的所述氟原子和所述金属原子驱动到所述界面层中；以及

去除所述偶极层。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述偶极层包括金属氧化物材料。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述偶极层中引入所述氟原子包括将所述偶极层浸泡在含氟化学品中。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述含氟化学品包括WF₆或NF₃。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，将来自所述偶极层的所述氟原子和所述金属原子驱动到所述界面层中包括执行退火工艺。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，去除所述偶极层包括蚀刻所述偶极层。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述偶极层包括执行原子层沉积ALD工艺。

8.一种形成半导体器件的方法，包括：

对衬底进行图案化以形成鳍；

在所述鳍之上形成虚设栅极，所述虚设栅极沿着所述鳍的侧壁和顶表面延伸；

蚀刻所述虚设栅极以形成凹部；以及

在所述凹部中形成替换栅极，其中，形成所述替换栅极包括：

沿着所述凹部的侧壁和底部沉积界面层；

在所述界面层之上沉积偶极层，所述偶极层包括金属原子；

对所述偶极层执行氟浸泡工艺以形成掺杂偶极层，所述掺杂偶极层包括氟原子；

执行退火工艺，以将来自所述掺杂偶极层的所述氟原子和所述金属原子驱动到所述界面层中并形成掺杂界面层；

蚀刻所述掺杂偶极层以暴露所述掺杂界面层；

在所述掺杂界面层之上沉积栅极电介质层；以及

在所述栅极电介质层之上沉积栅极电极层。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述偶极层包括氧化镧、氧化钇、氧化锌、氧化铝或氧化镓。

10.一种半导体器件，包括：

鳍，从衬底延伸；

隔离结构，在所述衬底之上并与所述鳍相邻，其中，所述鳍的顶表面高于所述隔离结构的顶表面；以及

栅极堆叠，沿着所述鳍的顶表面和侧壁以及所述隔离结构的顶表面延伸，其中，所述栅极堆叠包括：

界面层，所述界面层沿着所述鳍的顶表面和侧壁，所述界面层包括掺杂有第一金属元素的原子和氟原子的电介质材料，其中，所述界面层和所述鳍之间的界面包括F-Si键；以及

栅极电介质层，所述栅极电介质层在所述界面层之上，所述栅极电介质层包括第二金属元素的原子，其中，所述界面层和所述栅极电介质层之间的界面包括一些所述第二金属元素的原子和一些所述氟原子之间的键。