DE102019112394A1 - Selektive Ätzung zum Verbessern der Schwellenspannungsverteilung - Google Patents
Selektive Ätzung zum Verbessern der Schwellenspannungsverteilung Download PDFInfo
- Publication number
- DE102019112394A1 DE102019112394A1 DE102019112394.1A DE102019112394A DE102019112394A1 DE 102019112394 A1 DE102019112394 A1 DE 102019112394A1 DE 102019112394 A DE102019112394 A DE 102019112394A DE 102019112394 A1 DE102019112394 A1 DE 102019112394A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- layer
- work function
- barrier layer
- titanium
- nidride
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000005530 etching Methods 0.000 title claims description 62
- 238000009826 distribution Methods 0.000 title description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 104
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 95
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 54
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 53
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 53
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 36
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 18
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 14
- 229910000048 titanium hydride Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 10
- -1 titanium hydride Chemical compound 0.000 claims description 10
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 9
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 5
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims description 4
- 229910001510 metal chloride Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 286
- 230000008569 process Effects 0.000 description 80
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 31
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 description 22
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 20
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 17
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 16
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 13
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 9
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 6
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 6
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 6
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910010037 TiAlN Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 4
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 3
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 3
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910005540 GaP Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N Indium phosphide Chemical compound [In]#P GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910003074 TiCl4 Inorganic materials 0.000 description 2
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000005380 borophosphosilicate glass Substances 0.000 description 2
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002939 deleterious effect Effects 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 2
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000005360 phosphosilicate glass Substances 0.000 description 2
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 2
- 229910017115 AlSb Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910005542 GaSb Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000673 Indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004491 TaAlN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010038 TiAl Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010041 TiAlC Inorganic materials 0.000 description 1
- CFOAUMXQOCBWNJ-UHFFFAOYSA-N [B].[Si] Chemical compound [B].[Si] CFOAUMXQOCBWNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CHYRFIXHTWWYOX-UHFFFAOYSA-N [B].[Si].[Ge] Chemical compound [B].[Si].[Ge] CHYRFIXHTWWYOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N [C].[Si] Chemical compound [C].[Si] HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IHLNQRLYBMPPKZ-UHFFFAOYSA-N [P].[C].[Si] Chemical compound [P].[C].[Si] IHLNQRLYBMPPKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HIVGXUNKSAJJDN-UHFFFAOYSA-N [Si].[P] Chemical compound [Si].[P] HIVGXUNKSAJJDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 230000009969 flowable effect Effects 0.000 description 1
- HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N gallium phosphide Chemical compound [Ga]#P HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N indium antimonide Chemical compound [Sb]#[In] WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N indium arsenide Chemical compound [In]#[As] RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/66787—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET with a gate at the side of the channel
- H01L29/66795—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET with a gate at the side of the channel with a horizontal current flow in a vertical sidewall of a semiconductor body, e.g. FinFET, MuGFET
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/401—Multistep manufacturing processes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02172—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/28008—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes
- H01L21/28017—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon
- H01L21/28026—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor
- H01L21/28088—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor the final conductor layer next to the insulator being a composite, e.g. TiN
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
- H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
- H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
- H01L21/28512—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L21/28568—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table the conductive layers comprising transition metals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/31051—Planarisation of the insulating layers
- H01L21/31053—Planarisation of the insulating layers involving a dielectric removal step
- H01L21/31055—Planarisation of the insulating layers involving a dielectric removal step the removal being a chemical etching step, e.g. dry etching
- H01L21/31056—Planarisation of the insulating layers involving a dielectric removal step the removal being a chemical etching step, e.g. dry etching the removal being a selective chemical etching step, e.g. selective dry etching through a mask
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
- H01L21/31144—Etching the insulating layers by chemical or physical means using masks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/321—After treatment
- H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
- H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
- H01L21/32135—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/321—After treatment
- H01L21/3215—Doping the layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
- H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
- H01L21/82—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
- H01L21/822—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
- H01L21/8232—Field-effect technology
- H01L21/8234—MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
- H01L21/823437—MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type with a particular manufacturing method of the gate conductors, e.g. particular materials, shapes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
- H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
- H01L21/82—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
- H01L21/822—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
- H01L21/8232—Field-effect technology
- H01L21/8234—MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
- H01L21/823437—MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type with a particular manufacturing method of the gate conductors, e.g. particular materials, shapes
- H01L21/82345—MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type with a particular manufacturing method of the gate conductors, e.g. particular materials, shapes gate conductors with different gate conductor materials or different gate conductor implants, e.g. dual gate structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
- H01L27/08—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind
- H01L27/085—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only
- H01L27/088—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate
- H01L27/0886—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate including transistors with a horizontal current flow in a vertical sidewall of a semiconductor body, e.g. FinFET, MuGFET
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/49—Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET
- H01L29/4966—Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET the conductor material next to the insulator being a composite material, e.g. organic material, TiN, MoSi2
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/66545—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET using a dummy, i.e. replacement gate in a process wherein at least a part of the final gate is self aligned to the dummy gate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/785—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate having a channel with a horizontal current flow in a vertical sidewall of a semiconductor body, e.g. FinFET, MuGFET
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76897—Formation of self-aligned vias or contact plugs, i.e. involving a lithographically uncritical step
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
- H01L27/08—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind
- H01L27/085—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only
- H01L27/088—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Ein Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Herstellen eines Gate-Dielektrikums, das einen Teil aufweist, der sich auf einem Halbleiterbereich erstreckt; Herstellen einer Sperrschicht, die einen Teil aufweist, der sich über dem Teil des Gate-Dielektrikums erstreckt; Herstellen einer Austrittsarbeits-Einstellschicht, die einen Teil über dem Teil der Sperrschicht aufweist; Dotieren eines Dotierungselements in die Austrittsarbeits-Einstellschicht; Entfernen des Teils der Austrittsarbeits-Einstellschicht; Dünnen des Teils der Sperrschicht; und Herstellen einer Austrittsarbeitsschicht über dem Teil der Sperrschicht.
Description
- Hintergrund der Erfindung
- Für Metall-Oxid-Halbleiter-Bauelemente (MOS-Bauelemente) werden normalerweise Metall-Gates verwendet, die zum Lösen des Problems des Polysiliziumverarmungseffekts in herkömmlichen Polysilizium-Gates hergestellt werden. Der Polysiliziumverarmungseffekt tritt auf, wenn die angelegten elektrischen Felder Träger aus Gatebereichen dicht an Gatedielektrika wegräumen, sodass Verarmungsschichten entstehen. In einer n-dotierten Polysiliziumschicht weist die Verarmungsschicht ionisierte nicht-bewegliche Donatorplätze auf, während die Verarmungsschicht in einer p-dotierten Polysiliziumschicht ionisierte nicht-bewegliche Akzeptorplätze aufweist. Der Verarmungseffekt führt zu einer Zunahme der effektiven Dicke des Gate-Dielektrikums, sodass eine Inversionsschicht schwerer an der Oberfläche des Halbleiters entstehen kann.
- Ein Metall-Gate kann eine Mehrzahl von Schichten umfassen, um die Anforderungen an NMOS- und PMOS-Bauelemente zu erfüllen. Die Herstellung von Metall-Gates umfasst normalerweise das Abscheiden einer Mehrzahl von Metallschichten, das Herstellen eines Füllmetallbereichs mit Wolfram und das anschließende Durchführen eines CMP-Prozesses (CMP: chemisch-mechanische Polierung), um überschüssige Teile der Metallschichten zu entfernen. Die verbliebenen Teile der Metallschicht bilden Metall-Gates.
- Figurenliste
- Aspekte der vorliegenden Erfindung lassen sich am besten anhand der nachstehenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verstehen. Es ist zu beachten, dass entsprechend der üblichen Praxis in der Branche verschiedene Elemente nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind. Vielmehr können der Übersichtlichkeit der Erörterung halber die Abmessungen der verschiedenen Elemente beliebig vergrößert oder verkleinert sein.
- Die
1 bis6 ,7A ,7B ,8A ,8B ,9 bis21 ,22A und22B zeigen perspektivische Darstellungen und Schnittansichten von Zwischenstufen bei der Herstellung von Finnen-Feldeffekttransistoren (FinFETs) gemäß einigen Ausführungsformen. -
23 zeigt einen Prozessablauf zum Herstellen von FinFETs gemäß einigen Ausführungsformen. - Detaillierte Beschreibung
- Die nachstehende Beschreibung stellt viele verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele zum Implementieren verschiedener Merkmale der Erfindung bereit. Nachstehend werden spezielle Beispiele für Komponenten und Anordnungen beschrieben, um die vorliegende Erfindung zu vereinfachen. Diese sind natürlich lediglich Beispiele und sollen nicht beschränkend sein. Zum Beispiel kann die Herstellung eines ersten Elements über oder auf einem zweiten Element in der nachstehenden Beschreibung Ausführungsformen umfassen, bei denen das erste und das zweite Element in direktem Kontakt hergestellt werden, und sie kann auch Ausführungsformen umfassen, bei denen zusätzliche Elemente zwischen dem ersten und dem zweiten Element so hergestellt werden können, dass das erste und das zweite Element nicht in direktem Kontakt sind. Darüber hinaus können in der vorliegenden Erfindung Bezugszahlen und/oder -buchstaben in den verschiedenen Beispielen wiederholt werden. Diese Wiederholung dient der Einfachheit und Übersichtlichkeit und schreibt an sich keine Beziehung zwischen den verschiedenen erörterten Ausführungsformen und/oder Konfigurationen vor.
- Darüber hinaus können hier räumlich relative Begriffe, wie etwa „darunter befindlich“, „unter“, „untere(r)“/„unteres“, „darüber befindlich“, „obere(r)“/„oberes“ und dergleichen, zur einfachen Beschreibung der Beziehung eines Elements oder einer Struktur zu einem oder mehreren anderen Elementen oder Strukturen verwendet werden, die in den Figuren dargestellt sind. Die räumlich relativen Begriffe sollen zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Orientierung andere Orientierungen der in Gebrauch oder in Betrieb befindlichen Vorrichtung umfassen. Die Vorrichtung kann anders ausgerichtet werden (um 90 Grad gedreht oder in einer anderen Orientierung), und die räumlich relativen Deskriptoren, die hier verwendet werden, können ebenso entsprechend interpretiert werden.
- Gemäß einigen Ausführungsformen werden Transistoren mit Ersatz-Gates und Verfahren zu deren Herstellung bereitgestellt. Es werden Zwischenstufen der Herstellung der Transistoren gemäß einigen Ausführungsformen erläutert. Außerdem werden einige Abwandlungen einiger Ausführungsformen erörtert. In allen Darstellungen und erläuternden Ausführungsformen werden ähnliche Bezugssymbole zum Bezeichnen von ähnlichen Elementen verwendet. Bei den dargestellten Ausführungsformen dient die Herstellung von Finnen-Feldeffekttransistoren (FinFETs) als ein Beispiel zum Erläutern des Prinzips der vorliegenden Erfindung. Das Prinzip der vorliegenden Erfindung kann auch für planare Transistoren und Gate-all-around-Transistoren (GAA-Transistoren) verwendet werden. Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird Aluminium in eine (Titannidrid-) Austrittsarbeits-Einstellschicht dotiert, um die Ätzselektivität zwischen einer (Tantalnitrid-)Sperrschicht und der Titannidrid-Austrittsarbeits-Einstellschicht zu erhöhen, sodass beim Dünnen der Sperrschicht der Dickenverlust der Austrittsarbeits-Einstellschicht reduziert wird und die Verteilung zwischen den Schwellenspannungen der Transistoren nicht reduziert wird.
- Die
1 bis6 ,7A ,7B ,8A ,8B ,9 bis21 ,22A und22B zeigen Schnittansichten und perspektivische Darstellungen von Zwischenstufen bei der Herstellung von Finnen-Feldeffekttransistoren (FinFETs) gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die in diesen Figuren gezeigten Prozesse sind auch in dem Prozessablauf400 schematisch angegeben, der in23 gezeigt ist. - In
1 wird ein Substrat20 bereitgestellt. Das Substrat20 kann ein Halbleitersubstrat, wie etwa ein massives Halbleitersubstrat, ein Halbleiter-auf-Isolator-Substrat (SOI-Substrat) oder dergleichen sein, das dotiert (z. B. mit einem p- oder einem n-Dotanden) oder undotiert sein kann. Das Halbleitersubstrat20 kann ein Teil eines Wafers10 , wie etwa eines Siliziumwafers, sein. Im Allgemeinen umfasst ein SOI-Substrat eine Schicht aus einem Halbleitermaterial, die auf einer Isolierschicht hergestellt ist. Die Isolierschicht kann zum Beispiel eine vergrabene Oxidschicht (BOX-Schicht), eine Siliziumoxidschicht oder dergleichen sein. Die Isolierschicht wird auf einem Substrat, normalerweise einem Silizium- oder Glassubstrat, hergestellt. Andere Substrate, wie etwa mehrschichtige oder Gradient-Substrate, können ebenfalls verwendet werden. Bei einigen Ausführungsformen kann das Halbleitermaterial des Halbleitersubstrats20 Folgendes umfassen: Silizium; Germanium; einen Verbindungshalbleiter, wie etwa Siliziumcarbid, Galliumarsen, Galliumphosphid, Indiumphosphid, Indiumarsenid und/oder Indiumantimonid; einen Legierungshalbleiter, wie etwa SiGe, GaAsP, AlInAs, AlGaAs, GaInAs, GaInP und/oder GaInAsP; oder Kombinationen davon. - Bleiben wir bei
1 , in der ein Wannenbereich22 in dem Substrat20 hergestellt wird. Der entsprechende Schritt ist als Schritt402 in dem Prozessablauf400 angegeben, der in23 gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist der Wannenbereich22 ein p-Wannenbereich, der durch Implantieren eines p-Dotierungsstoffs, der Bor, Indium oder dergleichen sein kann, in das Substrat20 hergestellt wird. Bei anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist der Wannenbereich22 ein n-Wannenbereich, der durch Implantieren eines n-Dotierungsstoffs, der Phosphor, Arsen, Antimon oder dergleichen sein kann, in das Substrat20 hergestellt wird. Der resultierende Wannenbereich22 kann sich bis zu einer Oberseite des Substrats20 erstrecken. Die n- oder p-Dotierungskonzentration kann gleich oder kleiner als 1018 cm-3 sein und kann zum Beispiel etwa 1017 cm-3 bis etwa 1018 cm-3 betragen. - In
2 werden Isolationsbereiche24 so hergestellt, dass sie sich von der Oberseite des Substrats20 in das Substrat20 hinein erstrecken. Die Isolationsbereiche24 werden nachstehend alternativ als STI-Bereiche (STI: flache Grabenisolation) bezeichnet. Der entsprechende Schritt ist als Schritt404 in dem Prozessablauf400 angegeben, der in23 gezeigt ist. Die Teile des Substrats20 zwischen benachbarten STI-Bereichen24 werden als Halbleiterstreifen26 bezeichnet. Um die STI-Bereiche24 herzustellen, werden auf dem Halbleitersubstrat20 eine Pad-Oxidschicht28 und eine Hartmaskenschicht30 hergestellt, die anschließend strukturiert wird. Die Pad-Oxidschicht28 kann eine dünne Schicht sein, die aus Siliziumoxid besteht. Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die Pad-Oxidschicht28 in einem thermischen Oxidationsprozess hergestellt, in dem eine Oberflächenschicht des Halbleitersubstrats oxidiert wird. Die Pad-Oxidschicht28 fungiert als eine Haftschicht zwischen dem Halbleitersubstrat20 und der Hartmaskenschicht30 . Die Pad-Oxidschicht28 kann auch als eine Ätzstoppschicht zum Ätzen der Hartmaskenschicht30 fungieren. Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die Hartmaskenschicht30 aus Siliziumnitrid zum Beispiel durch chemische Aufdampfung bei Tiefdruck (LPCVD) hergestellt. Bei anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die Hartmaskenschicht30 durch thermische Nitrierung von Silizium oder plasmaunterstützte chemische Aufdampfung (PECVD) hergestellt. Ein Fotoresist (nicht dargestellt) wird auf der Hartmaskenschicht30 hergestellt und dann strukturiert. Anschließend wird die Hartmaskenschicht30 unter Verwendung des strukturierten Fotoresists als eine Ätzmaske strukturiert, um Hartmasken30 herzustellen, die in2 gezeigt sind. - Dann wird die strukturierte Hartmaskenschicht
30 als eine Ätzmaske zum Ätzen der Pad-Oxidschicht28 und des Substrats20 verwendet, und anschließend werden die resultierenden Gräben in dem Substrat20 mit einem oder mehreren dielektrischen Materialien gefüllt. Ein Planarisierungsprozess, wie etwa eine chemisch-mechanische Polierung (CMP) oder ein mechanischer Schleifprozess, wird durchgeführt, um überschüssige Teile der dielektrischen Materialien zu entfernen, und die verbliebenen Teile der dielektrischen Materialien sind STI-Bereiche24 . Die STI-Bereiche24 können einen Dielektrikumbelag (nicht dargestellt) aufweisen, der ein thermisches Oxid sein kann, das durch eine thermische Oxidation der Oberflächenschicht des Substrats20 entsteht. Der Dielektrikumbelag kann auch eine abgeschiedene Siliziumoxidschicht, Siliziumnitridschicht oder dergleichen sein, die zum Beispiel durch Atomlagenabscheidung (ALD), chemische Aufdampfung mit einem Plasma hoher Dichte (HDP-CVD) oder chemische Aufdampfung (CVD) hergestellt wird. Die STI-Bereiche24 können außerdem ein dielektrisches Material über dem Dielektrikumbelag aufweisen, wobei das dielektrische Material durch fließfähige chemische Aufdampfung (FCVD) Schleuderbeschichtung oder dergleichen abgeschieden werden kann. Das dielektrische Material über dem Dielektrikumbelag kann bei einigen Ausführungsformen Siliziumoxid sein. - Die Oberseiten der Hartmasken
30 können im Wesentlichen auf gleicher Höhe mit den Oberseiten der STI-Bereiche24 sein. Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind die Halbleiterstreifen26 Teile des ursprünglichen Substrats20 , und daher ist das Material der Halbleiterstreifen26 das Gleiche wie das des Substrats20 . Bei alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind die Halbleiterstreifen26 Ersatzstreifen, die durch Ätzen der Teile des Substrats20 zwischen den STI-Bereichen24 zum Erzeugen von Aussparungen und durch Durchführen einer Epitaxie zum erneuten Aufwachsen eines anderen Halbleitermaterials in den Aussparungen hergestellt werden. Daher bestehen die Halbleiterstreifen26 aus einem Halbleitermaterial, das von dem des Substrats20 verschieden ist. Bei einigen Ausführungsformen bestehen die Halbleiterstreifen26 aus Siliziumgermanium, Silizium-Kohlenstoff oder einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial. - In
3 werden die STI-Bereiche24 ausgespart, sodass obere Teile der Halbleiterstreifen26 über Oberseiten24A der verbliebenen Teile der STI-Bereiche24 überstehen, sodass überstehende Finnen36 entstehen. Der entsprechende Schritt ist als Schritt406 in dem Prozessablauf400 angegeben, der in23 gezeigt ist. Die Ätzung kann mit einem Trockenätzprozess erfolgen, in dem zum Beispiel HF3 und NH3 als Ätzgase verwendet werden. Während des Ätzprozesses wird ein Plasma erzeugt. Es kann auch Argon verwendet werden. Bei alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erfolgt das Aussparen der STI-Bereiche24 mit einem Nassätzprozess. Die Ätzchemikalie kann zum Beispiel HF sein. - Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen können die Finnen mit jedem geeigneten Verfahren strukturiert werden. Zum Beispiel können die Finnen mit einem oder mehreren fotolithografischen Prozessen, wie etwa Doppelstrukturierungs- oder Mehrfachstrukturierungsprozessen, strukturiert werden. Im Allgemeinen vereinen Doppelstrukturierungs- oder Mehrfachstrukturierungsprozesse fotolithografische und selbstjustierte Prozesse, mit denen Strukturen erzeugt werden können, die zum Beispiel Rasterabstände haben, die kleiner als die sind, die ansonsten mit einem einzelnen direkten fotolithografischen Prozess erzielt werden können. Zum Beispiel wird bei einer Ausführungsform eine Opferschicht über einem Substrat hergestellt, die dann mit einem fotolithografischen Prozess strukturiert wird. Entlang der strukturierten Opferschicht werden mit einem selbstjustierten Prozess Abstandshalter hergestellt. Anschließend wird die Opferschicht entfernt, und die verbliebenen Abstandshalter, oder Dorne, können dann zum Strukturieren der Finnen verwendet werden.
- In
4 werden Dummy-Gate-Stapel38 so hergestellt, dass sie sich auf Oberseiten und Seitenwänden der (überstehenden) Finnen36 erstrecken. Der entsprechende Schritt ist als Schritt408 in dem Prozessablauf400 angegeben, der in23 gezeigt ist. Die Dummy-Gate-Stapel38 können Dummy-Gate-Dielektrika40 und Dummy-Gate-Elektroden42 über den Dummy-Gate-Dielektrika40 umfassen. Die Dummy-Gate-Elektroden42 können zum Beispiel unter Verwendung von Polysilizium hergestellt werden, aber andere Materialien können ebenfalls verwendet werden. Die Dummy-Gate-Stapel38 können außerdem jeweils eine (oder mehrere) Hartmaskenschichten44 über den Dummy-Gate-Elektroden42 aufweisen. Die Hartmaskenschichten44 können aus Siliziumnitrid, Siliziumoxid, Siliziumcarbonitrid oder Multischichten davon bestehen. Die Dummy-Gate-Stapel38 können über nur eine(n) oder mehrere der überstehenden Finnen36 und/oder der STI-Bereiche24 hinwegführen. Die Dummy-Gate-Stapel38 können außerdem Längsrichtungen haben, die senkrecht zu den Längsrichtungen der überstehenden Finnen36 sind. - Dann werden Gate-Abstandshalter
46 auf den Seitenwänden der Dummy-Gate-Stapel38 hergestellt. Der entsprechende Schritt ist ebenfalls als Schritt408 in dem Prozessablauf400 angegeben, der in23 gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bestehen die Gate-Abstandshalter46 aus einem oder mehreren dielektrischen Materialien, wie etwa Siliziumnitrid, Siliziumcarbonitrid oder dergleichen, und sie können eine Einschichtstruktur oder eine Mehrschichtstruktur mit einer Mehrzahl von dielektrischen Schichten haben. - Dann wird ein Ätzprozess durchgeführt, um die Teile der überstehenden Finnen
36 zu ätzen, die nicht von den Dummy-Gate-Stapeln38 und den Gate-Abstandshaltern46 bedeckt sind, sodass die in5 gezeigte Struktur entsteht. Der entsprechende Schritt ist als Schritt410 in dem Prozessablauf400 angegeben, der in23 gezeigt ist. Die Aussparung kann anisotrop sein, und dadurch werden die Teile der Finnen36 direkt unter den Dummy-Gate-Stapeln38 und den Gate-Abstandshaltern46 geschützt und nicht geätzt. Die Oberseiten der ausgesparten Halbleiterstreifen26 können bei einigen Ausführungsformen niedriger als die Oberseiten24A der STI-Bereiche24 sein. Die Zwischenräume, die von den geätzten Teilen der überstehenden Finnen36 zurückgelassen werden, werden als Aussparungen50 bezeichnet. Die Aussparungen50 weisen Teile, die sich auf gegenüberliegenden Seiten der Dummy-Gate-Stapel38 befinden, und Teile zwischen den verbliebenen Teilen der überstehenden Finnen36 auf. - Dann werden Epitaxiebereiche (Source-/Drain-Bereiche)
54 durch selektives Aufwachsen (mittels Epitaxie) eines Halbleitermaterials in den Aussparungen50 hergestellt, sodass die in6 gezeigte Struktur entsteht. Der entsprechende Schritt ist als Schritt412 in dem Prozessablauf400 angegeben, der in23 gezeigt ist. In Abhängigkeit davon, ob der resultierende FinFET ein p-FinFET oder ein n-FinFET ist, kann ein p- oder ein n-Dotierungsstoff im Verlauf der Epitaxie in situ dotiert werden. Wenn der resultierende FinFET zum Beispiel ein p-FinFET ist, kann Silizium-Germanium-Bor (SiGeB), Silizium-Bor (SiB) oder dergleichen aufgewachsen werden. Wenn der resultierende FinFET hingegen ein n-FinFET ist, kann Silizium-Phosphor (SiP), Silizium-Kohlenstoff-Phosphor (SiCP) oder dergleichen aufgewachsen werden. Bei alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weisen die Epitaxiebereiche54 III-V-Verbindungshalbleiter, wie etwa GaAs, InP, GaN, InGaAs, InAlAs, GaSb, AlSb, AlAs, AlP oder GaP, Kombinationen davon oder Multischichten davon auf. Nachdem die Aussparungen50 mit den Epitaxiebereichen54 gefüllt worden sind, bewirkt ein weiteres epitaxiales Aufwachsen der Epitaxiebereiche54 , dass diese sich horizontal ausdehnen, und es können Abschrägungen entstehen. Durch das weitere Aufwachsen der Epitaxiebereiche54 können außerdem benachbarte Epitaxiebereiche54 miteinander verschmelzen. Es können Hohlräume (Luftspalte)56 entstehen. Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Herstellung der Epitaxiebereiche54 beendet werden, wenn die Oberseite der Epitaxiebereiche54 immer noch wellig sind oder wenn die Oberseite der verschmolzenen Epitaxiebereiche54 planar geworden ist, was durch weiteres Aufwachsen auf den Epitaxiebereichen54 erreicht wird, wie in6 gezeigt ist. - Nach dem Epitaxieprozess können die Epitaxiebereiche
54 weiter mit einem p- oder einem n-Dotierungsstoff implantiert werden, um Source- und Drain-Bereiche herzustellen, die ebenfalls mit dem Bezugssymbol54 bezeichnet sind. Bei alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung entfällt der Implantationsprozess, wenn die Epitaxiebereiche54 während der Epitaxie in situ mit dem p- oder n-Dotierungsstoff implantiert werden. -
7A zeigt eine perspektivische Darstellung der Struktur nach der Herstellung einer Kontakt-Ätzstoppschicht (CESL)58 und eines Zwischenschicht-Dielektrikums (ILD)60 . Der entsprechende Schritt ist als Schritt414 in dem Prozessablauf400 angegeben, der in23 gezeigt ist. Die CESL58 kann aus Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumcarbonitrid oder dergleichen bestehen und kann durch CVD, ALD oder dergleichen hergestellt werden. Das ILD60 kann ein dielektrisches Material sein, das zum Beispiel durch FCVD, Schleuderbeschichtung, CVD oder mit einem anderen Abscheidungsverfahren hergestellt wird. Das ILD60 kann aus einem sauerstoffhaltigen dielektrischen Material bestehen, das ein Material auf Siliziumoxid-Basis sein kann, wie etwa Siliziumoxid, Phosphorsilicatglas (PSG), Borsilicatglas (BSG), Borphosphorsilicatglas (BPSG) oder dergleichen. Ein Planarisierungsprozess, wie etwa ein CMP-Prozess oder ein mechanischer Schleifprozess, kann durchgeführt werden, um die Oberseiten des ILD60 , der Dummy-Gate-Stapel38 und der Gate-Abstandshalter46 miteinander auf gleiche Höhe zu bringen. -
7B zeigt Schnittansichten einer Zwischenstruktur bei der Herstellung eines ersten, eines zweiten und eines dritten FinFET auf dem gleichen Substrat20 . Der erste, der zweite und der dritte FinFET werden in einem Bauelementbereich100 ,200 bzw.300 hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen haben der erste, der zweite und der dritte FinFET den gleichen Leitfähigkeitstyp, und sie können alle p-FinFETs oder n-FinFETs sein. Der erste, der zweite und der dritte FinFET sollen mit unterschiedlichen Schwellenspannungen mit entsprechenden Differenzen (Verteilung) hergestellt werden. Wenn die FinFETs zum Beispiel n-FinFETs sind, hat der FinFET (190 in22A) in dem Bauelementbereich100 die niedrigste Schwellenspannung unter FinFETs190 ,290 und390 , und der FinFET (390 in22A) in dem Bauelementbereich300 hat die höchste Schwellenspannung. Wenn die FinFETs hingegen p-FinFETs sind, hat der FinFET in dem Bauelementbereich100 die höchste Schwellenspannung unter den FinFETs190 ,290 und390 , und der FinFET in dem Bauelementbereich300 hat die niedrigste Schwellenspannung. Bei alternativen Ausführungsformen haben der erste, der zweite und der dritte FinFET unterschiedliche Leitfähigkeitstypen, und der erste, der zweite und der dritte FinFET können jeweils ein p-FinFET oder ein n-FinFET in einer Kombination sein. Die ersten Herstellungsprozesse für den ersten, den zweiten und den dritten FinFET können die Prozesse sein, die in den1 bis7A gezeigt sind, und daher können die FinFETs eine Struktur haben, die der in7A gezeigten Struktur ähnlich ist. Die Strukturen in dem ersten Bauelementbereich100 , dem zweiten Bauelementbereich200 und dem dritten Bauelementbereich300 , die in7B gezeigt sind, können von dem in7B gezeigten Referenzquerschnitt7B -7B erhalten werden. - Nachdem die in den
7A und7B gezeigte Struktur hergestellt worden ist, werden die Dummy-Gate-Stapel38 in den Bauelementbereichen100 ,200 und300 durch Metall-Gates und Ersatz-Gate-Dielektrika ersetzt, wie in den8A ,8B und9 bis20 gezeigt ist. In den8A ,8B und9 bis20 sind die Oberseiten24A der STI-Bereiche24 gezeigt, und Halbleiterfinnen24' stehen über die jeweiligen Oberseiten24A über. - Um die Ersatz-Gates herzustellen, werden die Hartmaskenschichten
44 , die Dummy-Gate-Elektroden42 und die Dummy-Gate-Dielektrika40 , die in den7A und7B gezeigt sind, zunächst entfernt, sodass Öffnungen59 entstehen, die in den8A und8B gezeigt sind. Der entsprechende Schritt ist als Schritt416 in dem Prozessablauf400 angegeben, der in23 gezeigt ist. Oberseiten und Seitenwände von überstehenden Finnen24' sind zu den Öffnungen59 freigelegt. - Dann werden in
9 Gatedielektrika63 hergestellt, die jeweils in die Öffnungen59 hinein reichen. Der entsprechende Schritt ist als Schritt418 in dem Prozessablauf400 angegeben, der in23 gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weisen die Gatedielektrika63 Grenzflächenschichten (ILs)61 auf, die auf den freiliegenden Oberflächen der überstehenden Finnen24' hergestellt sind. Die ILs61 können jeweils eine Oxidschicht, wie etwa eine Siliziumoxidschicht, aufweisen, die durch die thermische Oxidation der überstehenden Finnen24' , einen chemischen Oxidationsprozess oder einen Abscheidungsprozess entstehen. Die Gatedielektrika63 können außerdem dielektrische High-k-Schichten62 über den entsprechenden ILs61 aufweisen. Die dielektrischen High-k-Schichten62 können aus einem dielektrischen High-k-Material bestehen, wie etwa Hafniumoxid, Lanthanoxid, Aluminiumoxid, Zirconiumoxid oder dergleichen. Die Dielektrizitätskonstante (k-Wert) des dielektrischen High-k-Materials ist höher als 3,9 und kann höher als etwa 7,0 sein und gelegentlich sogar 21,0 oder höher sein. Die dielektrischen High-k-Schichten62 sind über den jeweiligen tieferliegenden ILs61 angeordnet und können diese kontaktieren. Die dielektrischen High-k-Schichten62 werden als konforme Schichten hergestellt und erstrecken sich auf den Seitenwänden der überstehenden Finnen24' und der Oberseite und den Seitenwänden der Gate-Abstandshalter46 . Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden die dielektrischen High-k-Schichten62 durch ALD oder CVD hergestellt. Die dielektrischen High-k-Schichten62 in den Bauelementbereichen100 ,200 und300 können Teile der gleichen dielektrischen Schicht sein und sie werden gleichzeitig mit dem gleichen Material und der gleichen Dicke hergestellt, oder sie werden getrennt mit unterschiedlichen Materialien und/oder mit unterschiedlichen Dicken hergestellt. - Dann werden Verkappungsschichten
64 und Sperrschichten66 konform auf den Gatedielektrika63 hergestellt. Der entsprechende Schritt ist als Schritt420 in dem Prozessablauf400 angegeben, der in23 gezeigt ist. Die Verkappungsschichten64 und die Sperrschichten66 können auch als erste Teil-Verkappungsschichten bzw. zweite Teil-Verkappungsschichten bezeichnet werden. Bei einigen Ausführungsformen können die Verkappungsschicht64 und die Sperrschicht66 jeweils eine einzelne Schicht sein oder sie können weitere Teilschichten aufweisen. Die Sperrschichten66 können so funktionieren, dass sie ein später abgeschiedenes metallhaltiges Material daran hindern, in die Gatedielektrika63 einzudiffundieren. Die Sperrschichten66 können, wie gezeigt ist, als Ätzstoppschichten während der späteren Ätzung der Austrittsarbeits-Einstellschichten in den Bauelementbereichen100 und200 funktionieren, wenn die Verkappungsschichten64 aus dem gleichen Material wie die später hergestellten Austrittsarbeits-Einstellschichten bestehen, wie später klar wird. Die Verkappungsschichten64 können aus Titannidrid (TiN) oder dergleichen bestehen oder TiN aufweisen, das auf den Gatedielektrika63 durch ALD, CVD oder dergleichen konform abgeschieden wird. Die Sperrschichten66 können aus Tantalnidrid (TaN) oder dergleichen bestehen oder TaN aufweisen, das auf den Verkappungsschichten64 durch ALD, CVD oder dergleichen konform abgeschieden wird. Die Dicke der Verkappungsschichten64 kann etwa 5 Å bis etwa 30 Å betragen, und die Dicke der Sperrschichten66 kann ebenfalls etwa 5 Å bis etwa 30 Å betragen. - In
10 wird eine erste Austrittsarbeits-Einstellschicht68A konform auf den Sperrschichten66 hergestellt. Der entsprechende Schritt ist als Schritt422 in dem Prozessablauf400 angegeben, der in23 gezeigt ist. Die erste Austrittsarbeits-Einstellschicht68A kann aus jedem geeigneten Material zum Einstellen einer Austrittsarbeit eines Bauelements auf einen Sollwert bestehen, der von der Anwendung des herzustellenden Bauelements abhängig ist, und sie kann mit jedem geeigneten Abscheidungsverfahren abgeschieden werden. Bei einigen Ausführungsformen besteht die erste Austrittsarbeits-Einstellschicht68A aus Titannidrid (TiN) oder dergleichen oder sie weist TiN auf, das durch ALD, CVD oder dergleichen abgeschieden wird. Die erste Austrittsarbeits-Einstellschicht68A weist kein Dotierungselement, wie etwa Aluminium, auf. Eine Dicke der ersten Austrittsarbeits-Einstellschicht68A kann etwa 5 Å bis etwa 30 Å betragen. - In
11 wird eine Ätzmaske70 hergestellt, die anschließend so strukturiert wird, dass sie den Bauelementbereich300 bedeckt, während die Bauelementbereiche100 und200 unbedeckt bleiben. Somit liegen die Teile der Austrittsarbeits-Einstellschicht68A in den Bauelementbereichen100 und200 frei. Bei einigen Ausführungsformen ist die Ätzmaske70 ein Fotoresist. - Nachdem die strukturierte Ätzmaske
70 hergestellt worden ist, wird ein Ätzprozess durchgeführt, um die erste Austrittsarbeits-Einstellschicht68A zu strukturieren. Der entsprechende Schritt ist als Schritt424 in dem Prozessablauf400 angegeben, der in23 gezeigt ist. In dem Strukturierungsprozess werden die Teile der ersten Austrittsarbeits-Einstellschicht68A von dem ersten Bauelementbereich100 und dem zweiten Bauelementbereich200 entfernt, sodass der Teil der ersten Austrittsarbeits-Einstellschicht68A in dem Bauelementbereich300 zurückbleibt. Die Sperrschichten66 können als eine Ätzstoppschicht während dieses Ätzprozesses fungieren. Bei einigen Ausführungsformen kann die erste Austrittsarbeits-Einstellschicht68A zum Beispiel unter Verwendung einer fluorhaltigen Chemikalie, wie etwa Fluorwasserstoff(HF)-Lösung, geätzt werden. Dann wird die Ätzmaske70 entfernt, zum Beispiel mit einem geeigneten Ablösungsprozess, wenn die Ätzmaske70 ein Fotoresist ist. Die resultierende Struktur ist in12 gezeigt. -
13 zeigt die Herstellung einer zweiten Austrittsarbeits-Einstellschicht68B , die konform hergestellt wird und in die Bauelementbereiche100 ,200 und300 hinein reicht. Der entsprechende Schritt ist als Schritt426 in dem Prozessablauf400 angegeben, der in23 gezeigt ist. In den Bauelementbereichen100 und200 kann die zweite Austrittsarbeits-Einstellschicht68B die Oberseite der Sperrschicht66 kontaktieren. In dem Bauelementbereich300 kann die zweite Austrittsarbeits-Einstellschicht68B die erste Austrittsarbeits-Einstellschicht68A kontaktieren. Die zweite Austrittsarbeits-Einstellschicht68B kann aus jedem geeigneten Material zum Einstellen einer Austrittsarbeit eines Bauelements auf einen Sollwert bestehen, der von der Anwendung des herzustellenden Bauelements abhängig ist, und sie kann mit jedem geeigneten Abscheidungsverfahren abgeschieden werden. Bei einigen Ausführungsformen wird die zweite Austrittsarbeits-Einstellschicht68B durch ALD, CVD oder dergleichen abgeschieden wird. Die Dicke der zweiten Austrittsarbeits-Einstellschicht68B kann etwa 5 Å bis etwa 30 Å betragen. - Bei einigen Ausführungsformen weist die zweite Austrittsarbeits-Einstellschicht
68B Titannidrid (TiN) auf. Das Atomverhältnis von Titan zu Nitrid in der zweiten Austrittsarbeits-Einstellschicht68B kann gleich dem Atomverhältnis von Titan zu Nitrid in der ersten Austrittsarbeits-Einstellschicht68A sein oder von diesem verschieden sein. Die Austrittsarbeits-Einstellschichten68A und68B können voneinander sein oder auch nicht. Zum Beispiel kann es eine andere Grenzfläche zwischen den Austrittsarbeits-Einstellschichten68A und68B geben oder auch nicht. Die Austrittsarbeits-Einstellschicht68B kann ein Dotierungselement aufweisen (oder auch nicht), das Aluminium oder ein anderes geeignetes Element sein kann, das eine Ätzselektivität ES zwischen der zweiten Austrittsarbeits-Einstellschicht68B und der Sperrschicht66 beeinflussen kann. Insbesondere lässt das Dotierungselement, wenn es in die zweite Austrittsarbeits-Einstellschicht68B implantiert wird, in dem nachfolgenden Dünnungsprozess für die Sperrschicht66 die Ätzrate der zweiten Austrittsarbeits-Einstellschicht68B kleiner (als ohne Dotierung) werden, wie in15 gezeigt ist. Außerdem kann die erste Austrittsarbeits-Einstellschicht68A im Abscheidungszustand kein Dotierungselement aufweisen. - Bei einigen Ausführungsformen weist die zweite Austrittsarbeits-Einstellschicht
68B TiN mit einer Aluminium-Dotierung auf, und somit ist die zweite Austrittsarbeits-Einstellschicht68B eine TiAlN-Schicht. Die Abscheidung der zweiten Austrittsarbeits-Einstellschicht68B kann durch CVD oder ALD erfolgen. Das Prozessgas zum Einbringen von Titan in TiAlN kann zum Beispiel TiCl4 oder dergleichen sein. Das Prozessgas zum Einbringen von Stickstoff in TiAlN kann zum Beispiel Ammoniak (NH3) oder dergleichen sein. Das Prozessgas zum Einbringen von Aluminium in TiAlN kann zum Beispiel AlCl3 oder dergleichen sein. Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hat das Aluminium einen Atomanteil von etwa 10 % bis etwa 20 %. - Bei alternativen Ausführungsformen weist die zweite Austrittsarbeits-Einstellschicht
68B (im Abscheidungszustand) TiN auf, aber sie weist kein Dotierungselement, wie etwa Aluminium, auf, und das Dotierungselement wird in einem späteren thermischen Vollsaugprozess dotiert. Die Abscheidung der zweiten Austrittsarbeits-Einstellschicht68B kann ebenfalls durch CVD oder ALD erfolgen, wobei die Vorläufer TiCl4, Ammoniak oder dergleichen sein können. Bei einigen Ausführungsformen beträgt während der Abscheidung der Austrittsarbeits-Einstellschicht68B eine Temperatur des Wafers10 etwa 300 °C bis etwa 550 °C oder etwa 400 °C bis etwa 450 °C. Der Durchsatz von TiCl4 kann etwa 30 Ncm3/min bis etwa 300 Ncm3/min betragen. Der Durchsatz von Ammoniak kann etwa 500 Ncm3/min bis etwa 5000 Ncm3/min betragen. - Wenn in
14 die Austrittsarbeits-Einstellschicht68B im Abscheidungszustand kein Dotierungselement aufweist, wird ein thermischer Vollsaugprozess (der durch Pfeile69 dargestellt ist) durchgeführt, um das Dotierungselement in die Austrittsarbeits-Einstellschicht68B zu dotieren. Der entsprechende Schritt ist als Schritt428 in dem Prozessablauf400 angegeben, der in23 gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen, bei denen die abgeschiedene zweite Austrittsarbeits-Einstellschicht68B bereits das Dotierungselement aufweist, kann der thermische Vollsaugprozess durchgeführt oder weggelassen werden. Der Schritt428 , der in dem Prozessablauf400 von23 aufgeführt ist, ist mit einem gestrichelten Rechteck gekennzeichnet, um anzugeben, dass er durchgeführt werden kann oder auch nicht. Bei einigen Ausführungsformen umfassen die Prozessgase für den thermischen Vollsaugprozess ein aluminiumhaltiges Prozessgas wie AlCl3 oder dergleichen, und sie können Trägergase wie H2, Ar oder dergleichen enthalten. Bei einigen Ausführungsformen führt der thermische Vollsaugprozess dazu, dass das Dotierungselement einen gewünschten Atomanteil (z. B. etwa 10 % bis etwa 20 %) in der Austrittsarbeits-Einstellschicht68B erreicht, wobei kein (oder im Wesentlichen kein) Dotierungselement in die Sperrschicht66 und die erste Austrittsarbeits-Einstellschicht68A eindiffundiert wird. - Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird der thermische Vollsaugprozess durchgeführt, wenn der Wafer
10 eine Temperatur in dem Bereich von etwa 300 °C bis etwa 550 °C oder in dem Bereich von etwa 400 °C bis etwa 450 °C hat, und der Druck des Prozessgases kann etwa 0,5 Torr bis etwa 30 Torr betragen. Die Dauer des thermischen Vollsaugprozesses kann etwa 1 s bis etwa 300 s betragen. - In
15 wird eine Ätzmaske72 hergestellt, die anschließend so strukturiert wird, dass sie die Bauelementbereiche200 und300 bedeckt, während der Bauelementbereich100 unbedeckt bleibt. Somit liegt der Teil der Austrittsarbeits-Einstellschicht68B in dem Bauelementbereich100 frei. Bei einigen Ausführungsformen ist die Ätzmaske72 ein Fotoresist. - Nachdem die strukturierte Ätzmaske
72 hergestellt worden ist, wird ein Ätzprozess durchgeführt, um die zweite Austrittsarbeits-Einstellschicht68B zu strukturieren. Der entsprechende Schritt ist als Schritt430 in dem Prozessablauf400 angegeben, der in23 gezeigt ist. Der Teil der Austrittsarbeits-Einstellschicht68B in dem ersten Bauelementbereich100 wird entfernt, sodass die Teile der Austrittsarbeits-Einstellschicht68B in den Bauelementbereichen200 und300 zurückbleiben. In dem Ätzprozess kann die Sperrschicht66 als eine Ätzstoppschicht fungieren. Bei einigen Ausführungsformen wird die Austrittsarbeits-Einstellschicht68B zum Beispiel unter Verwendung einer fluorhaltigen Chemikalie, wie etwa einer Fluorwasserstoff(HF)-Lösung, geätzt. Dann wird die Ätzmaske72 entfernt, zum Beispiel mit einem geeigneten Ablösungsprozess, wenn die Ätzmaske72 ein Fotoresist ist. Die resultierende Struktur ist in16 gezeigt. In dem Bauelementbereich100 liegt die Sperrschicht66 frei. In den Bauelementbereichen200 und300 liegt die Austrittsarbeits-Einstellschicht68B frei. -
17 zeigt einen selektiven Dünnungsprozess durch Ätzung, in dem die Sperrschicht66 in dem Bauelementbereich100 gedünnt (teilweise oder vollständig entfernt) wird. In dem Ätzprozess werden der Teil der Sperrschicht66 in dem Bauelementbereich100 und die Teile der Austrittsarbeits-Einstellschicht68B in den Bauelementbereichen200 und300 mit dem Ätzmittel behandelt. Das Ätzmittel wird so gewählt, dass die Ätzselektivität ES, die das Verhältnis der Ätzrate der Sperrschicht66 zu der Ätzrate der Austrittsarbeits-Einstellschicht68B ist, hoch ist. Die Ätzselektivität ES kann zum Beispiel höher als etwa 5 sein und kann etwa 5 bis 10 betragen oder höher sein. Es dürfte wohlverstanden sein, dass der Ätzprozess nach dem Entfernen der Ätzmaske72 durchgeführt wird, statt die Ätzmaske72 als eine Ätzmaske zu verwenden. Der Grund dafür ist, dass die Ätzung bei einer hohen Temperatur durchgeführt werden kann, die so hoch sein kann, dass die Ätzmaske72 beschädigt wird, und die beschädigte Ätzmaske72 kann die Ätzkammer verunreinigen. - Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die Ätzung der Sperrschicht
66 unter Verwendung einer chlorhaltigen Chemikalie durchgeführt. Bei einigen Ausführungsformen wird die selektive Ätzung unter Verwendung eines chlorhaltigen Gases durchgeführt, das ein Metallchloridgas, wie etwa TiClx, TaClx, WClx oder dergleichen, oder eine Kombination davon sein kann. Es dürfte wohlverstanden sein, dass TiClx, TaClx und WClx in Abhängigkeit von der Temperatur flüssig oder gasförmig sein können, wobei die Flüssigkeit bei einer hohen Temperatur zu einem Gas verdampft. Der selektive Ätzprozess kann ein thermischer Ätzprozess ohne Erzeugung von Plasma sein. Bei einigen Ausführungsformen kann bei Verwendung des chlorhaltigen Gases für die selektive Ätzung die Temperatur des Wafers10 etwa 200 °C bis etwa 600 °C betragen, wobei ein Durchsatz des chlorhaltigen Gases etwa 100 Ncm3/min bis etwa 10.000 Ncm3/min beträgt. Die Ätzdauer kann etwa 10 s bis etwa 300 s, z. B. etwa 30 s bis etwa 120 Schicht, betragen. - Die Ätzung führt dazu, dass die Dicke des Teils der Sperrschicht
66 in dem Bauelementbereich100 von einer DickeT1 (16 ) vor der Ätzung auf eine DickeT2 (17 ) nach der Ätzung reduziert wird. Ein VerhältnisT2/T1 kann kleiner als etwa 0,7 oder kleiner als etwa 0,5 sein. Das VerhältnisT2/T1 kann auch 0 sein, was bedeutet, dass der Teil der Sperrschicht66 in dem Bauelementbereich100 entfernt wird. Das VerhältnisT2/T1 kann auch in dem Bereich von etwa 0,1 bis etwa 0,5 liegen. Die DickeT1 vor der Ätzung kann zum Beispiel etwa 5 Å bis etwa 30 Å betragen, und die DickeT2 kann etwa 2 Å bis etwa 10 Å betragen. - Wie vorstehend dargelegt worden ist, wird durch die Dotierung des Dotierungselements die Ätzselektivität ES erhöht, zum Beispiel auf einen Wert von etwa 5 bis etwa 10. Somit ist bei der selektiven Ätzung die Reduzierung der Dicke der Austrittsarbeits-Einstellschicht
68B in den Bauelementbereichen200 und300 gering. - Die Dicken der Sperrschichten
66 und der Austrittsarbeits-Einstellschichten68A und68B beeinflussen die Schwellenspannungen der entsprechenden FinFETs190 ,290 und390 (22A) . Wenn die FinFETs190 ,290 und390 zum Beispiel n-FinFETs sind, führt die Reduzierung der Dicken der Sperrschichten66 und der Austrittsarbeits-Einstellschichten68A und68B zu einer Verringerung der Schwellenspannungen der entsprechenden FinFETs190 ,290 und390 . Wenn die Sperrschicht66 geätzt wird, wird die Schwellenspannung des FinFET190 verringert. Die Schwellenspannungen der FinFETs190 ,290 und390 sollten eine breite Verteilung haben, um die Anforderungen an unterschiedliche Schaltungen zu erfüllen. Wenn beim Ätzen der Sperrschicht66 die Austrittsarbeits-Einstellschichten68B in den Bauelementbereichen200 und300 zu stark geätzt werden, werden auch die Schwellenspannungen der FinFETs290 und390 (22A) zu stark reduziert, sodass die Verteilung zwischen den Schwellenspannungen des FinFET190 und den Schwellenspannungen der FinFETs290 und390 unerwünscht reduziert werden. Dadurch wird die Verteilung zwischen den Schwellenspannungen der FinFETs190 ,290 und390 aufrechterhalten. - Wenn die FinFETs
190 ,290 und390 p-FinFETs sind, führt das Dünnen der Sperrschichten66 und der Austrittsarbeits-Einstellschichten68A und68B zu einer Zunahme der Schwellenspannungen der FinFETs190 ,290 und390 . Durch Dotieren der Austrittsarbeits-Einstellschicht68B während des Ätzens der Sperrschicht66 wird auf Grund der hohen Ätzselektivität ES die Reduzierung der Dicke der Austrittsarbeits-Einstellschicht68B verringert, und die Zunahme der Schwellenspannungen der FinFETs290 und390 wird ebenfalls verringert. Die Verteilung der Schwellenspannungen wird ebenfalls aufrechterhalten. Versuchsergebnisse haben gezeigt, dass wenn die Austrittsarbeits-Einstellschicht68B nicht mit dem Dotierungselement dotiert wird, die Ätzselektivität ES etwa 3 beträgt, und wenn die Austrittsarbeits-Einstellschicht68B dotiert wird, zum Beispiel mit Aluminium, die Ätzselektivität ES auf etwa 5 bis 10 steigt. Der Dickenverlust der Austrittsarbeits-Einstellschicht68B wird signifikant verringert, sodass eine Änderung ΔVFB einer Flachbandspannung VFB des resultierenden FinFET (wenn die Schicht68B dotiert wird) von etwa 1/7 der Änderung ΔVFB des resultierenden FinFET (wenn die Schicht68B nicht dotiert wird) entsteht. - In
18 wird eine Austrittsarbeitsschicht74 konform so abgeschieden, dass sie in die Bauelementbereiche100 ,200 und300 hinein reicht. Die Austrittsarbeitsschicht74 kann durch ALD, CVD oder dergleichen hergestellt werden. Der entsprechende Schritt ist als Schritt432 in dem Prozessablauf400 angegeben, der in23 gezeigt ist. Die Austrittsarbeitsschicht74 kann eine einzelne Schicht mit einer homogenen Zusammensetzung (mit den gleichen Elementen und den gleichen Anteilen dieser Elemente) sein, oder sie kann eine Mehrzahl von Teilschichten aufweisen, die aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Die Austrittsarbeitsschicht74 kann Austrittsarbeitsmetalle aufweisen, die in Abhängigkeit davon gewählt sind, ob die jeweiligen FinFETs, die in den Bauelementbereichen100 ,200 und300 hergestellt werden, n-FinFETs oder p-FinFETs sind. Wenn die FinFETs zum Beispiel n-FinFETs sind, kann die Austrittsarbeitsschicht74 eine aluminiumhaltige Schicht sein (die zum Beispiel aus TiAl, TiAlN, TiAlC, TaAlN oder TaAlC besteht oder dieses aufweist). Die aluminiumhaltige Schicht kann zum Beispiel in Kontakt mit der Sperrschicht66 (in dem Bauelementbereich200 ) und der Austrittsarbeits-Einstellschicht68B (in dem Bauelementbereich200 ) sein oder auch nicht. Wenn die FinFETs p-FinFETs sind, kann die Austrittsarbeitsschicht74 frei von aluminiumhaltigen Materialien sein oder auch nicht. Die Austrittsarbeitsschicht74 der p-FinFETs kann zum Beispiel eine TiN-Schicht, eine TaN-Schicht und eine weitere TiN-Schicht aufweisen, und sie kann frei von aluminiumhaltigen Materialien sein. Der Teil der Austrittsarbeitsschicht74 , der frei von Aluminium ist, kann in Kontakt mit der Austrittsarbeits-Einstellschicht68B sein. Bei einigen Ausführungsformen bestehen die Teile der Austrittsarbeitsschicht74 in den Bauelementbereichen100 ,200 und300 aus dem gleichen Material, und sie können in einem gemeinsamen Abscheidungsprozess hergestellt werden oder auch nicht. Bei alternativen Ausführungsformen bestehen die Teile der Austrittsarbeitsschicht74 in den Bauelementbereichen100 ,200 und300 aus unterschiedlichen Materialien, und sie werden in getrennten Abscheidungsprozessen hergestellt. Zum Beispiel können die Teile der Austrittsarbeitsschicht74 in den Bauelementbereichen100 ,200 und300 jeweils aus einem p-Austrittsarbeitsmetall und einem n-Austrittsarbeitsmetall in einer Kombination bestehen. - Unabhängig davon, ob die FinFETs in den Bauelementbereichen
200 und300 n-FinFETs oder p-FinFETs sind, kann die Austrittsarbeitsschicht74 kein Aluminium enthalten (im Abscheidungszustand, vor einem späteren Temperprozess), oder die Austrittsarbeitsschicht74 kann eine aluminiumhaltige Teilschicht aufweisen, aber die aluminiumhaltige Schicht ist (im Abscheidungszustand) von der Austrittsarbeits-Einstellschicht68B durch eine aluminiumfreie Teilschicht getrennt, die in Kontakt mit der Austrittsarbeits-Einstellschicht68B ist. Daher kann, obwohl spätere thermische Prozesse zum Eindiffundieren von Aluminium führen können, die Austrittsarbeits-Einstellschicht68B immer noch einen höheren Atomanteil (Konzentration) von Aluminium als die darüber befindliche aluminiumfreie Teilschicht und die darunter befindliche Schicht (die Sperrschicht66 in dem Bauelementbereich200 oder die Austrittsarbeits-Einstellschicht68A in dem Bauelementbereich300 ) haben. - In
19 wird eine Blockierschicht76 (die auch eine Sperrschicht ist) konform so abgeschieden, dass sie in die Bauelementbereiche100 ,200 und300 hinein reicht. Der entsprechende Schritt ist als Schritt434 in dem Prozessablauf400 angegeben, der in23 gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen weist die Blockierschicht76 Titannidrid (TiN) oder dergleichen auf, das durch ALD, CVD oder dergleichen abgeschieden wird. Eine Dicke der Blockierschicht76 kann etwa 5 Å bis etwa 50 Å betragen. -
19 zeigt außerdem die Herstellung von Füllmetallbereichen78 . Bei einigen Ausführungsformen bestehen die Füllmetallbereiche78 aus Wolfram, Cobalt oder dergleichen, das durch ALD, CVD oder eine Kombination davon abgeschieden werden kann. Der entsprechende Schritt ist als Schritt436 in dem Prozessablauf400 angegeben, der in23 gezeigt ist. Nach der Herstellung der Füllmetallbereiche78 kann ein Planarisierungsprozess durchgeführt werden, um überschüssige Teile der abgeschiedenen Schichten zu entfernen, die in19 gezeigt sind, sodass Gatestapel180 ,280 und380 entstehen, die in20 gezeigt sind. Der entsprechende Schritt ist als Schritt438 in dem Prozessablauf400 angegeben, der in23 gezeigt ist. Die Gatestapel180 ,280 und380 umfassen eine Gate-Elektrode179 ,279 bzw.379 . Die Gate-Elektrode179 weist die Verkappungsschicht64 , die Sperrschicht66 , die Austrittsarbeitsschicht74 , die Blockierschicht76 und den Füllmetallbereich78 auf. Die Gate-Elektrode279 weist die Verkappungsschicht64 , die Sperrschicht66 , die Austrittsarbeits-Einstellschicht68B , die Austrittsarbeitsschicht74 , die Blockierschicht76 und den Füllmetallbereich78 auf. Die Gate-Elektrode379 weist die Verkappungsschicht64 , die Sperrschicht66 , die Austrittsarbeits-Einstellschichten68A und68B , die Austrittsarbeitsschicht74 , die Blockierschicht76 und den Füllmetallbereich78 auf. -
21 zeigt die Herstellung von Hartmasken82 gemäß einigen Ausführungsformen. Die Herstellung der Hartmasken82 kann Folgendes umfassen: Durchführen eines Ätzprozesses zum Aussparen der Gatestapel180 ,280 und380 , sodass Aussparungen zwischen den Gate-Abstandshaltern46 entstehen; Füllen der Aussparungen mit einem dielektrischen Material; und anschließendes Durchführen eines Planarisierungsprozesses, wie etwa eines CMP-Prozesses oder eines mechanischen Schleifprozesses, um überschüssige Teile des dielektrischen Materials zu entfernen. Die Hartmasken82 können aus Siliziumnitrid, Siliziumoxidnitrid, Siliziumoxidcarbonitrid oder dergleichen bestehen. -
22A zeigt die Herstellung von Source-/Drain-Kontaktstiften84 und Silizidbereichen86 . Die Herstellung der Source-/Drain-Kontaktstifte84 umfasst Folgendes: Ätzen des ILD60 , um die darunter befindlichen Teile der CESL58 freizulegen; und anschließendes Ätzen der freigelegten Teile der CESL58 , um Kontaktöffnungen zu erzeugen, durch die die Source-/Drain-Bereiche54 freigelegt werden. In einem nachfolgenden Prozess wird eine Metallschicht (wie etwa eine Ti-Schicht) so abgeschieden, dass sie in die Kontaktöffnungen hinein reicht. Es kann eine Metallnitrid-Verkappungsschicht hergestellt werden. Dann wird ein Temperprozess durchgeführt, um die Metallschicht mit dem oberen Teil der Source-/Drain-Bereiche54 zur Reaktion zu bringen, um die Silizidbereiche86 herzustellen, die in20 gezeigt sind. Dann wird ein metallisches Füllmaterial, wie etwa Wolfram, Cobalt oder dergleichen, in die Kontaktöffnungen gefüllt, und anschließend wird eine Planarisierung durchgeführt, um überschüssige Materialien zu entfernen, sodass die Source-/Drain-Kontaktstifte84 entstehen. Dann können eine Ätzstoppschicht91 und ein ILD93 abgeschieden werden. Außerdem werden Gate-Kontaktstifte88 so hergestellt, dass sie durch die Hartmasken82 hindurchgehen, um die Gate-Elektroden179 ,279 und379 zu kontaktieren. Außerdem werden Source-/Drain-Kontaktstifte89 hergestellt. Auf diese Weise entstehen die FinFETs190 ,290 und390 . -
22B zeigt eine perspektivische Darstellung eines FinFET, der einen der FinFETs190 ,290 und390 darstellen kann, die in22A gezeigt sind. Die Gate-Kontaktstifte88 , die Source-/Drain-Silizidbereiche86 und die Source-/Drain-Kontaktstifte84 sind ebenfalls dargestellt. - Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung haben mehrere Vorzüge. Ein integrierter Schaltkreis kann Transistoren mit unterschiedlichen Schwellenspannungen aufweisen. Die Verteilung zwischen den Schwellenspannungen der Transistoren sollte signifikant sein. Durch Dotieren der Austrittsarbeits-Einstellschicht mit einem Dotierungselement wie Aluminium beim Ätzen der Sperrschicht eines Transistors wird die nachteilige Ätzung der freiliegenden Austrittsarbeits-Einstellschichten in anderen Transistoren verringert, und die nachteilige Reduzierung der Verteilung der Schwellenspannungen wird verringert.
- Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren die folgenden Schritte auf: Herstellen eines Gate-Dielektrikums, das einen ersten Teil aufweist, der sich auf einem ersten Halbleiterbereich erstreckt; Herstellen einer Sperrschicht, die einen ersten Teil aufweist, der sich über dem ersten Teil des Gate-Dielektrikums erstreckt; Herstellen einer ersten Austrittsarbeits-Einstellschicht, die einen ersten Teil über dem ersten Teil der Sperrschicht aufweist; Dotieren eines Dotierungselements in die erste Austrittsarbeits-Einstellschicht; Entfernen des ersten Teils der ersten Austrittsarbeits-Einstellschicht; Dünnen des ersten Teils der Sperrschicht; und Herstellen einer Austrittsarbeitsschicht über dem ersten Teil der Sperrschicht. Bei einer Ausführungsform weist die erste Austrittsarbeits-Einstellschicht Titannidrid auf, und das Dotierungselement umfasst Aluminium. Bei einer Ausführungsform umfasst das Dotieren des Dotierungselements das In-situ-Dotieren von Aluminium, wenn die erste Austrittsarbeits-Einstellschicht abgeschieden wird. Bei einer Ausführungsform wird das Dotieren des Dotierungselements nach dem Abscheiden der ersten Austrittsarbeits-Einstellschicht durchgeführt. Bei einer Ausführungsform umfasst das Dotieren des Dotierungselements das thermische Vollsaugenlassen der ersten Austrittsarbeits-Einstellschicht in einem aluminiumhaltigen Gas. Bei einer Ausführungsform weist das Gatedielektrikum weiterhin einen zweiten Teil auf, der sich auf einem zweiten Halbleiterbereich erstreckt; die Sperrschicht weist weiterhin einen zweiten Teil auf, der sich über dem zweiten Teil des Gate-Dielektrikums erstreckt; und die erste Austrittsarbeits-Einstellschicht weist weiterhin einen zweiten Teil auf, der sich über dem zweiten Teil der Sperrschicht erstreckt, wobei beim Entfernen des ersten Teils der ersten Austrittsarbeits-Einstellschicht der zweite Teil der ersten Austrittsarbeits-Einstellschicht von einer Ätzmaske gegen das Entfernen geschützt wird. Bei einer Ausführungsform wird beim Dünnen des ersten Teils der Sperrschicht der zweite Teil der Sperrschicht von dem zweiten Teil der ersten Austrittsarbeits-Einstellschicht geschützt. Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin Folgendes: vor dem Herstellen der ersten Austrittsarbeits-Einstellschicht Herstellen einer zweiten Austrittsarbeits-Einstellschicht; und nach dem Herstellen der zweiten Austrittsarbeits-Einstellschicht Strukturieren der zweiten Austrittsarbeits-Einstellschicht, um einen Teil der zweiten Austrittsarbeits-Einstellschicht zu entfernen, der den ersten Teil der Sperrschicht überdeckt.
- Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren die folgenden Schritte auf: Abscheiden einer Sperrschicht, die einen ersten Teil und einen zweiten Teil in einem ersten Transistorbereich bzw. einem zweiten Transistorbereich aufweist; Abscheiden einer ersten Titannidridschicht, die einen ersten Teil und einen zweiten Teil aufweist, die den ersten Teil bzw. den zweiten Teil der Sperrschicht überdecken; Dotieren von Aluminium in die erste Titannidridschicht; Entfernen des ersten Teils der ersten Titannidridschicht, wobei der zweite Teil der ersten Titannidridschicht bestehen bleibt; partielles Ätzen der Sperrschicht, um eine Dicke des ersten Teils der Sperrschicht zu reduzieren, wobei der zweite Teil der Sperrschicht von dem zweiten Teil der ersten Titannidridschicht geschützt wird; und Herstellen einer Austrittsarbeitsschicht, die einen ersten Teil, der den ersten Teil der Sperrschicht kontaktiert, und einen zweiten Teil aufweist, der den zweiten Teil der ersten Titannidridschicht kontaktiert. Bei einer Ausführungsform weist die Sperrschicht weiterhin einen dritten Teil in einem dritten Transistorbereich auf, und die erste Titannidridschicht weist weiterhin einen dritten Teil über dem dritten Teil der Sperrschicht auf, wobei das Verfahren weiterhin Folgendes umfasst: vor dem Herstellen der ersten Titannidridschicht Abscheiden einer zweiten Titannidridschicht, die einen ersten Teil, einen zweiten Teil und einen dritten Teil aufweist, die den ersten Teil, den zweiten Teil bzw. den dritten Teil der Sperrschicht überdecken; und vor dem Herstellen der ersten Titannidridschicht Entfernen des ersten Teils und des zweiten Teils der zweiten Titannidridschicht. Bei einer Ausführungsform wird kein Aluminium in die zweite Titannidridschicht dotiert, bevor die erste Titannidridschicht hergestellt wird. Bei einer Ausführungsform umfasst das Dotieren des Aluminiums in die erste Titannidridschicht das thermische Vollsaugenlassen der ersten Titannidridschicht in einem aluminiumhaltigen Gas. Bei einer Ausführungsform wird das partielle Ätzen der Sperrschicht unter Verwendung eines Metallchloridgases durchgeführt. Bei einer Ausführungsform wird bei dem partiellen Ätzen der Sperrschicht die Dicke des ersten Teils der Sperrschicht um einen Betrag von etwa 50 % bis etwa 90 % reduziert. Bei einer Ausführungsform wird während des partiellen Ätzens der Sperrschicht der zweite Teil der ersten Titannidridschicht mit dem gleichen Ätzgas wie für das Ätzen der Sperrschicht behandelt.
- Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist eine integrierte Schaltkreisvorrichtung Folgendes auf: einen Halbleiterbereich; ein Gatedielektrikum über dem Halbleiterbereich; eine Sperrschicht über dem Gatedielektrikum; eine erste Titannidridschicht über der Sperrschicht, wobei die erste Titannidridschicht wiederum Aluminium aufweist; und eine Austrittsarbeitsschicht über der ersten Titannidridschicht, wobei ein Atomanteil von Aluminium in der ersten Titannidridschicht höher als Atomanteile von Aluminium in einer höherliegenden Schicht, die über der ersten Titannidridschicht angeordnet ist und diese kontaktiert, und in einer tieferliegenden Schicht ist, die unter der ersten Titannidridschicht angeordnet ist und diese kontaktiert. Bei einer Ausführungsform weist die integrierte Schaltkreisvorrichtung weiterhin eine zweite Titannidridschicht zwischen der ersten Titannidridschicht und der Sperrschicht auf, wobei die tieferliegende Schicht die zweite Titannidridschicht ist. Bei einer Ausführungsform sind die Austrittsarbeitsschicht, die erste Titannidridschicht, die Sperrschicht und das Gatedielektrikum Bestandteil eines p-Transistors. Bei einer Ausführungsform ist die tieferliegende Schicht die Sperrschicht.
- Vorstehend sind Merkmale verschiedener Ausführungsformen beschrieben worden, sodass Fachleute die Aspekte der vorliegenden Erfindung besser verstehen können. Fachleuten dürfte klar sein, dass sie die vorliegende Erfindung ohne Weiteres als eine Grundlage zum Gestalten oder Modifizieren anderer Verfahren und Strukturen zum Erreichen der gleichen Ziele und/oder zum Erzielen der gleichen Vorzüge wie bei den hier vorgestellten Ausführungsformen verwenden können. Fachleute dürften ebenfalls erkennen, dass solche äquivalenten Auslegungen nicht von dem Grundgedanken und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abweichen und dass sie hier verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Abwandlungen vornehmen können, ohne von dem Grundgedanken und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Claims (20)
- Verfahren mit den folgenden Schritten: Herstellen eines Gate-Dielektrikums, das einen ersten Teil aufweist, der sich auf einem ersten Halbleiterbereich erstreckt; Herstellen einer Sperrschicht, die einen ersten Teil aufweist, der sich über dem ersten Teil des Gate-Dielektrikums erstreckt; Herstellen einer ersten Austrittsarbeits-Einstellschicht, die einen ersten Teil über dem ersten Teil der Sperrschicht aufweist; Dotieren eines Dotierungselements in die erste Austrittsarbeits-Einstellschicht; Entfernen des ersten Teils der ersten Austrittsarbeits-Einstellschicht; Dünnen des ersten Teils der Sperrschicht; und Herstellen einer Austrittsarbeitsschicht über dem ersten Teil der Sperrschicht.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , wobei die erste Austrittsarbeits-Einstellschicht Titannidrid aufweist und das Dotierungselement Aluminium umfasst. - Verfahren nach
Anspruch 1 oder2 , wobei das Dotieren des Dotierungselements das In-situ-Dotieren von Aluminium während des Abscheidens der ersten Austrittsarbeits-Einstellschicht umfasst. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dotieren des Dotierungselements nach dem Abscheiden der ersten Austrittsarbeits-Einstellschicht durchgeführt wird.
- Verfahren nach
Anspruch 4 , wobei das Dotieren des Dotierungselements das thermische Vollsaugenlassen der ersten Austrittsarbeits-Einstellschicht in einem aluminiumhaltigen Gas umfasst. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gatedielektrikum weiterhin einen zweiten Teil aufweist, der sich auf einem zweiten Halbleiterbereich erstreckt, die Sperrschicht weiterhin einen zweiten Teil aufweist, der sich über dem zweiten Teil des Gate-Dielektrikums erstreckt, und die erste Austrittsarbeits-Einstellschicht weiterhin einen zweiten Teil aufweist, der sich über dem zweiten Teil der Sperrschicht erstreckt, wobei beim Entfernen des ersten Teils der ersten Austrittsarbeits-Einstellschicht der zweite Teil der ersten Austrittsarbeits-Einstellschicht mit einer Ätzmaske gegen das Entfernen geschützt wird.
- Verfahren nach
Anspruch 6 , wobei während des Dünnens des ersten Teils der Sperrschicht der zweite Teil der Sperrschicht von dem zweiten Teil der ersten Austrittsarbeits-Einstellschicht geschützt wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiterhin Folgendes umfasst: vor dem Herstellen der ersten Austrittsarbeits-Einstellschicht Herstellen einer zweiten Austrittsarbeits-Einstellschicht; und nach dem Herstellen der zweiten Austrittsarbeits-Einstellschicht Strukturieren der zweiten Austrittsarbeits-Einstellschicht, um einen Teil der zweiten Austrittsarbeits-Einstellschicht zu entfernen, der den ersten Teil der Sperrschicht überdeckt.
- Verfahren mit den folgenden Schritten: Abscheiden einer Sperrschicht, die einen ersten Teil und einen zweiten Teil in einem ersten Transistorbereich bzw. einem zweiten Transistorbereich aufweist; Abscheiden einer ersten Titannidridschicht, die einen ersten Teil und einen zweiten Teil aufweist, die den ersten Teil bzw. den zweiten Teil der Sperrschicht überdecken; Dotieren von Aluminium in die erste Titannidridschicht; Entfernen des ersten Teils der ersten Titannidridschicht, wobei der zweite Teil der ersten Titannidridschicht bestehen bleibt; partielles Ätzen der Sperrschicht, um eine Dicke des ersten Teils der Sperrschicht zu reduzieren, wobei der zweite Teil der Sperrschicht von dem zweiten Teil der ersten Titannidridschicht geschützt wird; und Herstellen einer Austrittsarbeitsschicht, die einen ersten Teil, der den ersten Teil der Sperrschicht kontaktiert, und einen zweiten Teil aufweist, der den zweiten Teil der ersten Titannidridschicht kontaktiert.
- Verfahren nach
Anspruch 9 , wobei die Sperrschicht weiterhin einen dritten Teil in einem dritten Transistorbereich aufweist und die erste Titannidridschicht weiterhin einen dritten Teil über dem dritten Teil der Sperrschicht aufweist, wobei das Verfahren weiterhin Folgendes umfasst: vor dem Herstellen der ersten Titannidridschicht Abscheiden einer zweiten Titannidridschicht, die einen ersten Teil, einen zweiten Teil und einen dritten Teil aufweist, die den ersten Teil, den zweiten Teil bzw. den dritten Teil der Sperrschicht überdecken; und vor dem Herstellen der ersten Titannidridschicht Entfernen des ersten Teils und des zweiten Teils der zweiten Titannidridschicht. - Verfahren nach
Anspruch 10 , wobei kein Aluminium in die zweite Titannidridschicht dotiert wird, bevor die erste Titannidridschicht hergestellt wird. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 9 bis11 , wobei das Dotieren des Aluminiums in die erste Titannidridschicht das thermische Vollsaugenlassen der ersten Titannidridschicht in einem aluminiumhaltigen Gas umfasst. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 9 bis12 , wobei das partielle Ätzen der Sperrschicht unter Verwendung eines Metallchloridgases durchgeführt wird. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 9 bis13 , wobei bei dem partiellen Ätzen der Sperrschicht die Dicke des ersten Teils der Sperrschicht um einen Betrag von etwa 50 % bis etwa 90 % reduziert wird. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 9 bis14 , wobei während des partiellen Ätzens der Sperrschicht der zweite Teil der ersten Titannidridschicht mit dem gleichen Ätzgas wie für das Ätzen der Sperrschicht behandelt wird. - Integrierte Schaltkreisvorrichtung mit: einem Halbleiterbereich; einem Gatedielektrikum über dem Halbleiterbereich; einer Sperrschicht über dem Gatedielektrikum; einer ersten Titannidridschicht über der Sperrschicht, wobei die erste Titannidridschicht wiederum Aluminium aufweist; und einer Austrittsarbeitsschicht über der ersten Titannidridschicht, wobei ein Atomanteil von Aluminium in der ersten Titannidridschicht höher als Atomanteile von Aluminium in einer höherliegenden Schicht, die über der ersten Titannidridschicht angeordnet ist und diese kontaktiert, und in einer tieferliegenden Schicht ist, die unter der ersten Titannidridschicht angeordnet ist und diese kontaktiert.
- Integrierte Schaltkreisvorrichtung nach
Anspruch 16 , wobei die höherliegende Schicht die Austrittsarbeitsschicht ist. - Integrierte Schaltkreisvorrichtung nach
Anspruch 16 oder17 , die weiterhin eine zweite Titannidridschicht zwischen der ersten Titannidridschicht und der Sperrschicht aufweist, wobei die tieferliegende Schicht die zweite Titannidridschicht ist. - Integrierte Schaltkreisvorrichtung nach einem der
Ansprüche 16 bis18 , wobei die Austrittsarbeitsschicht, die erste Titannidridschicht, die Sperrschicht und das Gatedielektrikum Bestandteile eines p-Transistors sind. - Integrierte Schaltkreisvorrichtung nach einem der
Ansprüche 16 bis19 , wobei die tieferliegende Schicht die Sperrschicht ist.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US16/398,922 US11289578B2 (en) | 2019-04-30 | 2019-04-30 | Selective etching to increase threshold voltage spread |
US16/398,922 | 2019-04-30 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102019112394A1 true DE102019112394A1 (de) | 2020-11-05 |
DE102019112394B4 DE102019112394B4 (de) | 2023-12-21 |
Family
ID=72839442
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102019112394.1A Active DE102019112394B4 (de) | 2019-04-30 | 2019-05-13 | Selektive Ätzung zum Verbessern der Schwellenspannungsverteilung |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (3) | US11289578B2 (de) |
KR (1) | KR102271584B1 (de) |
CN (1) | CN111863620A (de) |
DE (1) | DE102019112394B4 (de) |
TW (1) | TWI742634B (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102020124234A1 (de) | 2020-06-22 | 2021-12-23 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Metallgates und verfahren zu ihrer herstellung |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11289578B2 (en) * | 2019-04-30 | 2022-03-29 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Selective etching to increase threshold voltage spread |
US11069784B2 (en) * | 2019-05-17 | 2021-07-20 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Semiconductor device and method of manufacture |
US11430652B2 (en) * | 2019-09-16 | 2022-08-30 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Controlling threshold voltages through blocking layers |
US11264477B2 (en) * | 2019-09-23 | 2022-03-01 | Globalfoundries U.S. Inc. | Field-effect transistors with independently-tuned threshold voltages |
US20220310398A1 (en) * | 2021-03-26 | 2022-09-29 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Contact Resistance Reduction for Transistors |
US20230009485A1 (en) * | 2021-07-09 | 2023-01-12 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Gate Structure in Semiconductor Device and Method of Forming the Same |
KR20230052079A (ko) * | 2021-10-12 | 2023-04-19 | 삼성전자주식회사 | 반도체 소자의 패턴 형성 방법 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120329261A1 (en) * | 2011-06-21 | 2012-12-27 | Wang shao-wei | Manufacturing method for metal gate |
US20130200467A1 (en) * | 2012-02-07 | 2013-08-08 | International Business Machines Corporation | Dual metal fill and dual threshold voltage for replacement gate metal devices |
US20150357244A1 (en) * | 2014-06-06 | 2015-12-10 | Imec Vzw | Method for manufacturing a semiconductor device comprising transistors each having a different effective work function |
DE102017127708A1 (de) * | 2017-11-09 | 2019-05-09 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Schwellenspannungsabstimmung für finnenbasierte integrierte Schaltungsvorrichtung |
Family Cites Families (37)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050070109A1 (en) * | 2003-09-30 | 2005-03-31 | Feller A. Daniel | Novel slurry for chemical mechanical polishing of metals |
US9472637B2 (en) * | 2010-01-07 | 2016-10-18 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Semiconductor device having electrode made of high work function material and method of manufacturing the same |
US10396229B2 (en) * | 2011-05-09 | 2019-08-27 | International Business Machines Corporation | Solar cell with interdigitated back contacts formed from high and low work-function-tuned silicides of the same metal |
US9076889B2 (en) * | 2011-09-26 | 2015-07-07 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Replacement gate semiconductor device |
US10658361B2 (en) | 2011-12-28 | 2020-05-19 | Intel Corporation | Methods of integrating multiple gate dielectric transistors on a tri-gate (FINFET) process |
US8836048B2 (en) * | 2012-10-17 | 2014-09-16 | International Business Machines Corporation | Field effect transistor device having a hybrid metal gate stack |
TWI628305B (zh) * | 2012-10-23 | 2018-07-01 | 應用材料股份有限公司 | 包含具高鋁含量的鋁合金之膜的沉積 |
US9362385B2 (en) * | 2013-12-18 | 2016-06-07 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. | Method for tuning threshold voltage of semiconductor device with metal gate structure |
US9583362B2 (en) | 2014-01-17 | 2017-02-28 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. | Metal gate structure and manufacturing method thereof |
US9812366B2 (en) * | 2014-08-15 | 2017-11-07 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Method of tuning work function for a semiconductor device |
US9431304B2 (en) * | 2014-12-22 | 2016-08-30 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Method and structure for metal gates |
CN105826265B (zh) * | 2015-01-09 | 2019-05-28 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 半导体器件的形成方法 |
US9929242B2 (en) | 2015-01-12 | 2018-03-27 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
KR102211254B1 (ko) * | 2015-02-03 | 2021-02-04 | 삼성전자주식회사 | 반도체 장치 및 그 제조 방법 |
US9449829B1 (en) * | 2015-05-06 | 2016-09-20 | United Microelectronics Corp. | Semiconductor process |
US9553092B2 (en) * | 2015-06-12 | 2017-01-24 | Globalfoundries Inc. | Alternative threshold voltage scheme via direct metal gate patterning for high performance CMOS FinFETs |
CN106328594B (zh) | 2015-07-02 | 2019-08-27 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 晶体管的形成方法 |
US9947540B2 (en) | 2015-07-31 | 2018-04-17 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Pre-deposition treatment and atomic layer deposition (ALD) process and structures formed thereby |
US9871114B2 (en) * | 2015-09-30 | 2018-01-16 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Metal gate scheme for device and methods of forming |
US9978601B2 (en) | 2015-10-20 | 2018-05-22 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Methods for pre-deposition treatment of a work-function metal layer |
US9972694B2 (en) | 2015-10-20 | 2018-05-15 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Atomic layer deposition methods and structures thereof |
CN106684144B (zh) * | 2015-11-05 | 2019-11-01 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 半导体结构的制造方法 |
US20170162570A1 (en) * | 2015-12-02 | 2017-06-08 | Advanced Device Research Inc. | Complementary Transistor Pair Comprising Field Effect Transistor Having Metal Oxide Channel Layer |
US9748235B2 (en) | 2016-02-02 | 2017-08-29 | Globalfoundries Inc. | Gate stack for integrated circuit structure and method of forming same |
US10109507B2 (en) | 2016-06-01 | 2018-10-23 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Fluorine contamination control in semiconductor manufacturing process |
US10128237B2 (en) | 2016-06-24 | 2018-11-13 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Methods of gate replacement in semiconductor devices |
US10269917B2 (en) * | 2016-10-19 | 2019-04-23 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Method of forming a FinFET with work function tuning layers having stair-step increment sidewalls |
US10049940B1 (en) | 2017-08-25 | 2018-08-14 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Structure and method for metal gates with roughened barrier layer |
TWI712084B (zh) | 2016-11-17 | 2020-12-01 | 聯華電子股份有限公司 | 半導體裝置以及其製作方法 |
US10269569B2 (en) | 2016-11-29 | 2019-04-23 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Semiconductor device and methods of manufacture |
US10177043B1 (en) * | 2017-08-14 | 2019-01-08 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Method for manufacturing multi-voltage devices using high-K-metal-gate (HKMG) technology |
CN109545749A (zh) * | 2017-09-22 | 2019-03-29 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 半导体结构及其形成方法 |
US10707318B2 (en) * | 2017-11-15 | 2020-07-07 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
US10510621B2 (en) * | 2018-04-13 | 2019-12-17 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Methods for threshold voltage tuning and structures formed thereby |
US10504789B1 (en) * | 2018-05-30 | 2019-12-10 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Pre-deposition treatment for FET technology and devices formed thereby |
US10692770B2 (en) * | 2018-05-30 | 2020-06-23 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Geometry for threshold voltage tuning on semiconductor device |
US11289578B2 (en) * | 2019-04-30 | 2022-03-29 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Selective etching to increase threshold voltage spread |
-
2019
- 2019-04-30 US US16/398,922 patent/US11289578B2/en active Active
- 2019-05-13 DE DE102019112394.1A patent/DE102019112394B4/de active Active
- 2019-07-31 KR KR1020190093286A patent/KR102271584B1/ko active IP Right Grant
- 2019-09-02 CN CN201910824425.7A patent/CN111863620A/zh active Pending
-
2020
- 2020-04-27 TW TW109113988A patent/TWI742634B/zh active
-
2022
- 2022-03-28 US US17/656,738 patent/US11742395B2/en active Active
-
2023
- 2023-06-26 US US18/341,486 patent/US20230335601A1/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120329261A1 (en) * | 2011-06-21 | 2012-12-27 | Wang shao-wei | Manufacturing method for metal gate |
US20130200467A1 (en) * | 2012-02-07 | 2013-08-08 | International Business Machines Corporation | Dual metal fill and dual threshold voltage for replacement gate metal devices |
US20150357244A1 (en) * | 2014-06-06 | 2015-12-10 | Imec Vzw | Method for manufacturing a semiconductor device comprising transistors each having a different effective work function |
DE102017127708A1 (de) * | 2017-11-09 | 2019-05-09 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Schwellenspannungsabstimmung für finnenbasierte integrierte Schaltungsvorrichtung |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102020124234A1 (de) | 2020-06-22 | 2021-12-23 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Metallgates und verfahren zu ihrer herstellung |
US11488873B2 (en) | 2020-06-22 | 2022-11-01 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company | Metal gates and methods of forming thereby |
US12046519B2 (en) | 2020-06-22 | 2024-07-23 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Metal gates and methods of forming thereby |
DE102020124234B4 (de) | 2020-06-22 | 2024-10-02 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Metallgates und verfahren zu ihrer herstellung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102271584B1 (ko) | 2021-07-05 |
US11742395B2 (en) | 2023-08-29 |
CN111863620A (zh) | 2020-10-30 |
DE102019112394B4 (de) | 2023-12-21 |
KR20200127119A (ko) | 2020-11-10 |
TW202107571A (zh) | 2021-02-16 |
US20220216307A1 (en) | 2022-07-07 |
TWI742634B (zh) | 2021-10-11 |
US11289578B2 (en) | 2022-03-29 |
US20200350414A1 (en) | 2020-11-05 |
US20230335601A1 (en) | 2023-10-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102017127206B4 (de) | Verfahren zur herstellung einer kontaktstruktur für ein halbleiter-bauelement | |
DE102019112394B4 (de) | Selektive Ätzung zum Verbessern der Schwellenspannungsverteilung | |
DE102015109820B4 (de) | Metallgate-Schema für Bauelement und Verfahren zum Ausbilden | |
DE102020101271B4 (de) | Verfahren zur bottom-up-bildung einer vorrichtung mit kontaktsteckern und vorrichtung mit kontaktsteckern | |
DE102019125922B3 (de) | Verfahren zum dotieren von high-k/metall-gates zum einstellen von schwellspannungen | |
DE102019116036B4 (de) | Halbleitervorrichtung und verfahren | |
DE102019109857B4 (de) | Herstellungsverfahren für ein halbleiter-bauelemen | |
DE102017113681A1 (de) | Halbleiter-bauelement mit luft-abstandshalter | |
DE102019116328A1 (de) | Halbleiterbauelement und verfahren | |
DE102018119795B4 (de) | Spannungsmodulation für dielektrische Schichten | |
DE102019126339B4 (de) | Rückstandsentfernung in metall-gate schneideprozess | |
DE102019117322A1 (de) | Silizium-mischschicht zur blockierung von diffusion | |
DE102019117011A1 (de) | Halbleiter-bauelement und verfahren | |
DE102019111297B4 (de) | Halbleiter-Bauelement und Verfahren | |
DE102019118621A1 (de) | Strukturieren ultraschmaler gräben durch plasmaätzen | |
DE102020120848A1 (de) | Implementierung mehrerer schwellspannung durch einsatz von lanthan | |
DE102020120658A1 (de) | Transistorgates und Verfahren zu deren Herstellung | |
DE102020124234B4 (de) | Metallgates und verfahren zu ihrer herstellung | |
DE102019126285A1 (de) | Steuerung von Grenzspannungen durch Blockierschichten | |
DE102019129773B4 (de) | Transistoren mit reduzierten defekten und verfahren zu deren herstellung | |
DE102017123359B4 (de) | Finnen-feldeffekttransistor-bauelement und verfahren | |
DE102017127658B4 (de) | Halbleitervorrichtung und verfahren | |
DE102019119716B4 (de) | Isolation von source/drain-regionen zweier multi-gate-transistoren in dichter anordnung | |
DE102020121101A1 (de) | Halbleitervorrichtung und verfahren zu deren herstellung | |
DE102020114991B4 (de) | In-situ-ausbilden von metallgate-modulatoren |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |