[发明专利]半导体装置的形成方法

说明书

半导体装置的形成方法包含提供从基底延伸的鳍，且鳍具有源极/漏极区和沟道区，鳍包含第一层、第二层设置于第一层上方及第三层设置于第二层上方，通过从沟道区移除第二层的至少一部分以形成间隙，第一材料形成于沟道区中，以形成第一界面层部分和第二界面层部分，分别至少部分地环绕第一层和第三层，第二材料沉积于沟道区中，以形成第一高介电常数介电层部分和第二高介电常数介电层部分，分别至少部分地环绕第一界面层部分和第二界面层部分，沿沟道区中的第一高介电常数介电层部分和第二高介电常数介电层部分的相对侧壁形成包含清除材料的金属层。

技术领域

本公开实施例涉及半导体技术，且特别涉及半导体装置的形成方法。

背景技术

半导体工业为了追求较高装置密度、较高效能和较低成本已进入纳米科技工艺节点。虽然在材料和制造上有突破性的进展，但是在平面装置例如传统金属氧化物半导体场效晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor，MOSFET)的微缩化上确实具有挑战性。为了克服这些挑战，电路设计者寻找新颖的结构来表现出改善的效能。一个研究途径为三维设计的发展，例如鳍式场效晶体管(fin-like field effecttransistor，FinFET)。可将鳍式场效晶体管视为典型的平面装置从基底突出并进入栅极。典型的鳍式场效晶体管以有着从基底延伸出的薄“鳍”(或鳍结构)制造而成。场效晶体管(FET)的沟道形成于此垂直的鳍中，且提供栅极于鳍的沟道区上方(例如环绕鳍的沟道区)。使栅极环绕鳍增加了沟道区与栅极之间的接触面积，并让栅极可从多个侧边控制沟道，这可以在一些方面，且在一些应用上受到影响，鳍式场效晶体管提供缩小的短沟道效应、减少漏电流和较高的电流。换言之，鳍式场效晶体管相较于平面装置较快、较小且较有效率。

持续的鳍式场效晶体管(FinFET)微缩化也出现关键挑战。举例来说，当鳍式场效晶体管通过各个科技节点微缩化，已实施具有高介电常数(例如高介电常数(high-k)介电质)的栅极介电材料的栅极堆叠。在实施高介电常数/金属栅极堆叠时，重要的是适当地缩放栅极结构的等效氧化层厚度(equivalent oxide thickness，EOT)以改善装置效能。然而，可能需要界面层在栅极介电层(例如HfO₂)与沟道之间，界面层也对栅极结构的等效氧化层厚度(EOT)作出贡献。再者，界面层可影响鳍式场效晶体管的平带电压(flat bandvoltage)及/或临界电压(threshold voltage)。因此，当鳍式场效晶体管的尺寸缩减，界面层的厚度及/或均匀性变得越来越重要。

因此，需要改善的多栅极结构和制造方法。

发明内容

在一些实施例中，提供半导体装置的形成方法，此方法包含提供从基底延伸的鳍，该鳍具有源极/漏极区和沟道区，其中该鳍包含第一层设置于基底上方、第二层设置于第一层上方及第三层设置于第二层上方，从沟道区移除第二层的至少一部分，以形成间隙于第一层与该第三层之间，形成第一材料于沟道区中，以形成至少部分地环绕第一层的第一界面层部分，并形成至少部分地环绕第三层的第二界面层部分，沉积第二材料于沟道区中，以形成至少部分地环绕第一界面层部分的第一高介电常数介电层部分，并形成至少部分地环绕第二界面层部分的第二高介电常数介电层部分，以及沿沟道区中的第一高介电常数介电层部分和第二高介电常数介电层部分的相对侧壁形成金属层，其中金属层包含清除材料(scavenging material)。

在一些其他实施例中，提供半导体装置的形成方法，此方法包含形成包含第一半导体层、第二半导体层和第三半导体层的鳍元件，从鳍元件的沟道区移除第二半导体层的至少一部分，以形成间隙于第一半导体层与第三半导体层之间，形成中介部件(feature)于沟道区中，其中中介部件包含至少部分地环绕第一半导体层的第一界面层部分，至少部分地环绕第一界面层部分的第一高介电常数介电层部分，至少部分地环绕第二半导体层的第二界面层部分，及至少部分地环绕第二界面层部分的第二高介电常数介电层部分，以及沉积至少部分地环绕中介部件的金属层，其中金属层包含清除材料。