[发明专利]半导体装置与其形成方法

说明书

提供半导体装置及其形成方法。半导体装置包括：第一型沟道场效晶体管，包含具有第一栅极结构的第一第一型沟道场效晶体管，以及具有第二栅极结构的第二第一型沟道场效晶体管。第一第一型沟道场效晶体管的临界电压小于第二第一型沟道场效晶体管的临界电压。第一栅极结构包含第一功函数调整材料层，且第二栅极结构包含第二功函数调整材料层。第一功函数调整材料层与第二功函数调整材料层的厚度与材料中至少一者彼此不同。

技术领域

本公开实施例涉及半导体装置的形成方法。

背景技术

当半导体产业进展至纳米技术工艺节点以达更高装置密度、更高效能、与更低成本时，来自制作与设计的双重挑战导致三维设计(如鳍状场效晶体管)与金属栅极结构搭配高介电常数材料的发展。金属栅极结构的形成方法通常为栅极置换技术。

发明内容

本公开一实施例提供的半导体装置，包括：第一型沟道场效晶体管，包含具有第一栅极结构的第一第一型沟道场效晶体管，以及具有第二栅极结构的第二第一型沟道场效晶体管，其中：第一第一型沟道场效晶体管的临界电压小于第二第一型沟道场效晶体管的临界电压，第一栅极结构包含第一功函数调整材料层，且第二栅极结构包含第二功函数调整材料层，以及第一功函数调整材料层与第二功函数调整材料层的厚度与材料中至少一者彼此不同。

本公开一实施例提供的半导体装置，包括：第一n型沟道场效晶体管，包含具有临界电压Vn1的第一栅极结构；第二n型沟道场效晶体管，包含具有临界电压Vn2的第二栅极结构；第三n型沟道场效晶体管，包含具有临界电压Vn3的第三栅极结构；第一p型沟道场效晶体管，包含具有临界电压Vp1的第四栅极结构；第二p型沟道场效晶体管，包含具有临界电压Vp2的第五栅极结构；以及第三p型沟道场效晶体管，包含具有临界电压Vp3的第六栅极结构，其中：Vn1Vn2Vn3且p1Vp2Vp3，第一栅极结构包含第一功函数调整材料层，第二栅极结构包含第二功函数调整材料层，第三栅极结构包含第三功函数调整材料层，第四栅极结构包含第四功函数调整材料层，第五栅极结构包含第五功函数调整材料层，且第六栅极结构包含第六功函数调整材料层，以及第一功函数调整材料层、第二功函数调整材料层、第三功函数调整材料层、第四功函数调整材料层、第五功函数调整材料层、与第六功函数调整材料层的厚度与材料中至少一者彼此不同。

本公开一实施例提供的半导体装置的形成方法，包括：形成栅极介电层于用于多个场效晶体管的每一沟道层上；形成第一导电层于栅极介电层上；形成功函数调整材料层于第一导电层上；以及形成第二导电层于功函数调整材料层上，其中：形成功函数调整材料层以用于至少一场效晶体管的步骤包含：形成一或多个导电层并蚀刻一或多个导电层，以露出第一导电层的第一步骤；以及形成导电层且不蚀刻导电层的第二步骤。

附图说明

图1至图6是本公开一实施例中，半导体装置的工艺中多种阶段的剖视图。

图7是对应图6的区域61的放大剖视图。

图8A至图8C与图9A至图9C是本公开多种实施例中，对应图6的区域61的多种晶体管的放大剖视图。

图10A至图10D是本公开一实施例中，依序形成金属栅极结构的工艺的多种阶段其剖视图。

图11A至图11H是本公开另一实施例中，依序形成金属栅极结构的工艺的多种阶段其剖视图。

附图标记说明：

N1 第一n型沟道场效晶体管

N2 第二n型沟道场效晶体管

N3 第三n型沟道场效晶体管

P1 第一p型沟道场效晶体管

P2 第二p型沟道场效晶体管

P3 第三p型沟道场效晶体管

10 基板