[发明专利]半导体工艺所用的方法

说明书

本发明所述的实施例涉及半导体工艺所用的方法，具体涉及形成装置的栅极结构，比如置换栅极工艺与其形成的装置。在一些例子中，沉积界面介电层与栅极介电层之后，可在控制下的含氮环境中进行快速退火工艺如激光退火或闪光灯退火工艺，以形成氮化部分于栅极介电层中。氮化部分可钝化栅极介电层表面的缺陷，并可作为阻障以避免蚀刻化学剂与来自后续栅极堆叠层的缺陷/掺质影响或扩散穿过栅极介电层。具体而言，毫秒等级的快速热退火工艺可限制氮原子在栅极介电层中，而不会扩散至下方的界面介电层及/或任何相邻的结构如鳍状物。

技术领域

本发明实施例涉及形成装置(如高介电常数介电层/金属栅极的半导体晶体管)的栅极结构。

背景技术

随着半导体产业进展至纳米技术节点，以求更高的装置密度、更高效能、与更低成本时，来自制作与设计问题的挑战造成三维设计(如鳍状场效晶体管)的发展。鳍状场效晶体管通常包含高宽比高的半导体鳍状物，而通道区与源极/漏极区形成其中。沿着鳍状结构的侧壁与上侧形成(如包覆鳍状结构)的栅极，其优点为增加通道表面积，可产生更快、更可信、与更佳控制的半导体晶体管装置。

为降低漏电流与产生等效的场效效能，可在鳍状场效晶体管装置所用的栅极结构中采用高介电常数材料。然而随着尺寸缩小，这些作法存在新的挑战。

发明内容

本发明一实施例提供的半导体工艺所用的方法，包括：顺应性地形成栅极介电层于自基板延伸的鳍状物上，且栅极介电层顺应性地沿着鳍状物上的多个栅极间隔物的多个侧壁；在含氨环境中采用激光退火工艺或闪光灯退火工艺以氮化栅极介电层；以及形成一或多个含金属层于栅极介电层上。

本发明一实施例提供半导体工艺所用的方法，包括：沿着自基板延伸的鳍状物表面形成界面介电层；形成栅极介电层于界面介电层上；在含氨环境中采用激光束或射线放射灯氮化栅极介电层；以及形成金属栅极于栅极介电层上。

本发明一实施例提供结构，包括：具有自基板延伸的鳍状物的基板；沿着鳍状物的表面的无氮界面介电层；鳍状物上的栅极结构；栅极介电层上的功函数调整层；以及功函数调整层上的栅极金属充填层，其中栅极结构包括：界面介电层上的栅极介电层，其具有氮化物部分，且氮化物部分的氮浓度介于约0.5×10²¹原子/cm³至约8×10²¹原子/cm³之间。

附图说明

图1是一些实施例中，鳍状场效晶体管的中间结构的三维图。

图2至图5与图8至图10是一些实施例中，形成半导体装置的方法时的个别中间结构，沿着图1的剖面A-A的剖视图。

图6是一些实施例中，栅极介电层中经激光退火工艺所形成的局部氮化区的中间结构，沿着图1的剖面A-A的剖视图。

图7是一些实施例中，栅极介电层中经闪光灯退火工艺所形成的氮化物层的中间结构，沿着图1的剖面A-A的剖视图。

附图标记说明：

A-A 剖面

40 半导体装置

42 半导体基板

44 隔离区

46 鳍状物

52a、52b 源极/漏极区

62、80 界面介电层

63、85 峰值温度区

64 虚置栅极层

65、83 低温区

66 遮罩层

67 局部氮化区

68 栅极间隔物