形成具有不同閾值電壓的半導(dǎo)體裝置的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體集成電路(integrated circuit，IC)工業(yè)已經(jīng)歷快速增長。集成電路設(shè)計(jì)和材料的技術(shù)進(jìn)步已生產(chǎn)多代集成電路，其中各代集成電路具有比上代更小且更復(fù)雜的電路。在集成電路演變過程中，大體功能密度(亦即，單位芯片面積互連裝置的數(shù)目)已增加，同時(shí)幾何尺寸(亦即，可使用工藝形成的最小元件(或接線))已縮減。
[0003]降低元件尺寸具有增加生產(chǎn)效率及降低成本等益處，但降低元件尺寸亦增加集成電路處理及制造的復(fù)雜度。為使元件尺寸得以降低，集成電路的制造與工藝亦需要相對(duì)應(yīng)的進(jìn)展。盡管制造集成電路裝置的現(xiàn)有方法大體符合其自身的目的，但其卻無法滿足所有層面的要求。例如，開發(fā)穩(wěn)定形成具有不同閾值電壓的半導(dǎo)體裝置的工藝時(shí)將面對(duì)到各種挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供制造半導(dǎo)體裝置的許多不同實(shí)施例，這此實(shí)施例在現(xiàn)有方法上提供一或更多種改良。在一實(shí)施例中，用于制造半導(dǎo)體裝置的方法包括以下步驟:在第一鰭特征結(jié)構(gòu)的上方形成第一柵極堆疊及在第二鰭特征結(jié)構(gòu)的上方形成第二柵極堆疊;移除第一柵極堆疊以形成曝露第一鰭特征結(jié)構(gòu)的第一柵極溝道，移除第二柵極堆疊以形成曝露第二鰭特征結(jié)構(gòu)的第二柵極溝道;對(duì)曝露的第一鰭特征結(jié)構(gòu)的一部分執(zhí)行高壓退火;及在第一鰭特征結(jié)構(gòu)的彼部分的上方的第一柵極溝道內(nèi)部形成第一高介電金屬柵極，及在第二鰭特征結(jié)構(gòu)的上方的第二柵極溝道內(nèi)部形成第二高介電金屬柵極。因此，形成具有第一閾值電壓的第一高介電金屬柵極及具有第二閾值電壓的第二高介電金屬柵極，其中第二閾值電壓不同于第一閾值電壓。
[0005]在又一實(shí)施例中，一種方法包括以下步驟:在第一鰭特征結(jié)構(gòu)的上方形成第一柵極堆疊及在第二鰭特征結(jié)構(gòu)的上方形成第二柵極堆疊;移除第一柵極堆疊以形成曝露第一鰭特征結(jié)構(gòu)的第一柵極溝道;移除第二柵極堆疊以形成曝露第二鰭特征結(jié)構(gòu)的第二柵極溝道;執(zhí)行高壓退火以曝露第一鰭特征結(jié)構(gòu)。高壓退火工藝在非氧環(huán)境中進(jìn)行。此方法亦包括在鰭特征結(jié)構(gòu)的第一部分的上方形成第一高介電金屬柵極及在第二鰭特征結(jié)構(gòu)的第二部分的上方形成第二高介電金屬柵極。因此，形成具有第一閾值電壓的第一高介電金屬柵極及具有第二閾值電壓的第二高介電金屬柵極，其中第二閾值電壓不同于第一閾值電壓。
[0006]在又一實(shí)施例中，一種方法包括以下步驟:在第一鰭特征結(jié)構(gòu)的上方形成第一柵極堆疊及在第二鰭特征結(jié)構(gòu)的上方形成第二柵極堆疊;在第二柵極堆疊的上方形成硬式遮罩;移除第一柵極堆疊以形成曝露第一鰭特征結(jié)構(gòu)的第一柵極溝道，執(zhí)行高壓退火以曝露第一鰭特征結(jié)構(gòu)。高壓退火工藝在非氧環(huán)境中進(jìn)行。方法亦包括以下步驟:移除硬式遮罩；移除第二柵極堆疊以形成曝露第一鰭特征結(jié)構(gòu)的第二柵極溝道;及在第一鰭特征結(jié)構(gòu)的部分的上方的第一柵極溝道內(nèi)部形成第一高介電金屬柵極及在第二鰭特征結(jié)構(gòu)的上方的第二柵極溝道內(nèi)部形成第二高介電金屬柵極。形成具有第一閾值電壓的第一高介電金屬柵極及具有第二閾值電壓的第二高介電金屬柵極，其中第二閾值電壓不同于第一閾值電壓。
[0007]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
【附圖說明】
[0008]當(dāng)結(jié)合附圖閱讀以下詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的各態(tài)樣將最易于理解。應(yīng)注意，根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)務(wù)，各種特征結(jié)構(gòu)可能并非按比例繪制。事實(shí)上，為了論述清晰，可以任意地增大或減小各種特征的尺寸。
[0009]圖1為用于制造根據(jù)一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的范例方法的流程圖；
[0010]圖2A為根據(jù)一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的工作件的范例的示意立體圖；
[0011]圖2B為半導(dǎo)體裝置的工作件的范例沿第2A圖的線A-A的的橫截面圖；
[0012]圖3、圖4、圖5、圖6及圖7為根據(jù)一些實(shí)施例的范例半導(dǎo)體裝置的沿圖2A的線A-A的橫截面圖；
[0013]圖8為用于制造根據(jù)一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的范例方法的流程圖；
[0014]圖9、圖10、圖11及圖12為根據(jù)一些實(shí)施例的范例半導(dǎo)體裝置沿圖2A的線A-A的橫截面圖。
[0015]其中，附圖標(biāo)記
[0016]100 方法
[0017]102 步驟
[0018]104 步驟
[0019]106 步驟
[0020]108 步驟
[0021]HO 步驟
[0022]112 步驟
[0023]200半導(dǎo)體裝置
[0024]205工作件
[0025]210 基板
[0026]220隔離特征結(jié)構(gòu)
[0027]230鰭特征結(jié)構(gòu)
[0028]230A第一鰭特征結(jié)構(gòu)
[0029]230B第二鰭特征結(jié)構(gòu)
[0030]240柵極堆疊
[0031]245側(cè)壁間隔物
[0032]250源/漏極特征
[0033]255源/漏極凹槽
[0034]260層間絕緣材料介電材料(ILD)層
[0035]310柵極溝道
[0036]310A第一柵極溝道
[0037]310B第二柵極溝道
[0038]315通道區(qū)域
[0039]315A第一通道區(qū)域
[0040]315B第二通道區(qū)域
[0041]510圖案化的硬式遮罩
[0042]520 第一區(qū)域
[0043]530 第二區(qū)域
[0044]620 表面
[0045]630修改的半導(dǎo)體材料
[0046]710A第一高介電金屬柵極
[0047]710B第二高介電金屬柵極
[0048]720柵極介電層/第二高介電金屬柵極
[0049]730金屬柵極電極
[0050]2000實(shí)例方法[0051 ]2002 步驟
[0052]2004 步驟
[0053]2006 步驟
[0054]2008 步驟
[0055]2010 步驟
[0056]2012 步驟
【具體實(shí)施方式】
[0057]以下發(fā)明提供用于實(shí)施本發(fā)明的不同特征的許多不同實(shí)施例或范例。下文描述元件及布置的特定范例，以簡化本發(fā)明。當(dāng)然，這此僅為范例而不意欲作為限制。例如，以下描述中在第二特征結(jié)構(gòu)上方或上面形成第一特征結(jié)構(gòu)可包括其中第一和第二特征結(jié)構(gòu)是以直接接觸形成的實(shí)施例，以及亦可包括其中可在第一和第二特征結(jié)構(gòu)之間形成額外的特征結(jié)構(gòu)以使得第一和第二特征結(jié)構(gòu)可不直接接觸的實(shí)施例。此外，本發(fā)明在多個(gè)范例中可重復(fù)元件符號(hào)及/或字母。此重復(fù)是為達(dá)簡化及清晰的目的，其本身并非指示所論述的各個(gè)實(shí)施例及/或配置之間的關(guān)系。
[0058]此外，空間相對(duì)術(shù)語，諸如「在……下方」、「在……下面」、「在……下部」、「在……上方」、「在……上部」及類似術(shù)語可在本文中用于簡化描述，以描述如附圖中所圖示的一個(gè)元件或特征與另一元件或特征的關(guān)系?？臻g相對(duì)術(shù)語意欲涵蓋使用或操作中的元件除了在附圖中描述的方向以外的不同方向。裝置可另經(jīng)定向(旋轉(zhuǎn)90度或定向于其他方向上)，且本文使用的空間相對(duì)描述詞可相應(yīng)地作出類似解釋。
[0059]本發(fā)明是針對(duì)而非限制于，鰭式場效晶體管(fin-like field_effecttransistor ,FinFET)裝置。鰭式場效晶體管裝置，例如，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)裝置，具體而言，P型金氧半導(dǎo)體(PMOS)鰭式場效晶體管裝置及N型金氧半導(dǎo)體(NMOS)鰭式場效晶體管裝置。以下發(fā)明將繼續(xù)使用鰭式場效晶體管范例說明本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例。然而，應(yīng)理解，本申請(qǐng)案將不限于特定類型的裝置，除非本文特定主張。
[0060]圖1為根據(jù)一些實(shí)施例制造一或更多個(gè)半導(dǎo)體裝置的方法100的流程圖。方法100將在下文詳細(xì)說明，圖2A及圖2B中繪示的半導(dǎo)體裝置200的工作件及圖3、圖4、圖5、圖6及圖7繪示的半導(dǎo)體裝置200詳細(xì)地描述方法100。
[0061 ]參看圖1、圖2A及圖2B，方法100從步驟102開始，其接收半導(dǎo)體裝置200的工作件205。工作件205包括基板210。基板210可為塊狀硅基板。替代地，基板210可包含元素半導(dǎo)體，諸如結(jié)晶結(jié)構(gòu)的硅(Si)或鍺(Ge);化合物半導(dǎo)體，例如硅鍺(SiGe)、碳化硅(SiC)、砷化鎵(GaAs)、磷化鎵(GaP)、磷化銦(InP)、砷化銦(InAs)及/