[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

本公开提供一种半导体装置及其制造方法。半导体装置包括垂直堆叠的多个第一通道构件、垂直堆叠的多个第二通道构件、包裹环绕多个第一通道构件的每一者的n型功函数层、位于n型功函数层上方并包裹环绕多个第一通道构件的每一者的第一p型功函数层、包裹环绕多个第二通道构件的每一者的第二p型功函数层、位于第二p型功函数层上方并包裹环绕多个第二通道构件的每一者的第三p型功函数层、以及位于第一p型功函数层的顶部表面与第三p型功函数层的顶部表面上方的栅极覆盖层，使得栅极覆盖层电性耦接第一p型功函数层与第三p型功函数层。

技术领域

本公开是有关于多重栅极晶体管及其制造方法，特别是有关于具有栅极覆盖层的多桥通道晶体管。

背景技术

半导体集成电路(integrated circuit,IC)工业已经历了指数性的成长。技术在IC材料以及设计上的进步已产生了好几世代的IC，其中每一世代相较于先前世代都具有更小以及更复杂的电路。在IC的进化过程中，功能密度(即：每单位芯片面积的互连装置的数量)通常会增加，同时几何尺寸(即：使用制造制程所能创建的最小组件(或线段))则会降低。这种微缩(scaling down)通常通过增加生产效率以及减少相关成本的方式来提供益处。此种微缩亦增加了处理以及制造IC的复杂性。

举例来说，随着集成电路(IC)技术持续朝着更小的技术节点发展，多重栅极金属氧化物半导体场效晶体管(multi-gate metal-oxide-semiconductor field effecttransistor)(多重栅极MOSFET或是多重栅极装置)已被导入，以通过增加栅极通道耦合(gate-channel coupling)、降低截止状态电流(off-state current)、以及降低短通道效应(short-channel effects,SCE)来改进栅极控制。多重栅极装置通常是指一装置具有设置在通道区域的多于一个侧面上方的栅极结构或栅极结构的一部分。鳍式场效晶体管(fin-like field effect transistors,FinFET)以及多桥通道(multi-bridge-channel,MBC)晶体管即为多重栅极装置的范例，且对于高性能与低漏电的应用，它们已成为广受欢迎且备受期待的候选者。FinFET具有升高的通道，且该通道在多于一个的侧面上被栅极所包裹(例如：栅极包裹自基板延伸的半导体材料的「鳍片」的顶部与侧壁)。MBC晶体管的通道可延伸并部分地或是完全地环绕通道区域，以在两个或更多个的侧面上提供对通道区域的存取。因为其栅极结构围绕通道区域，因此MBC晶体管亦可称为环绕栅极晶体管(gatetransistor,SGT)或是栅极全环(gate-all-around,GAA)晶体管。

由于MBC晶体管迷你的尺寸，MBC晶体管的栅极结构倾向于具有较小体积，并且可能不包括比功函数(work function)层更加导电的金属填充层。金属填充层的缺乏可能导致较高的栅极接触电阻。因此，尽管传统的MBC晶体管通常足以满足其预期目的，但它们并非在所有方面都是令人满意的。

发明内容

本公开实施例提供一种半导体装置。上述半导体装置包括垂直堆叠的多个第一通道构件、垂直堆叠的多个第二通道构件、包裹环绕多个第一通道构件的每一者的n型功函数层、位于n型功函数层上方并包裹环绕多个第一通道构件的每一者的第一p型功函数层、包裹环绕多个第二通道构件的每一者的第二p型功函数层、位于第二p型功函数层上方并包裹环绕多个第二通道构件的每一者的第三p型功函数层、以及位于第一p型功函数层的顶部表面以及第三p型功函数层的顶部表面上方的栅极覆盖层，使得栅极覆盖层电性耦接第一p型功函数层与第三p型功函数层。

本公开实施例提供一种半导体装置。上述半导体装置包括第一源极/漏极特征以及第二源极/漏极特征、沿着一方向在第一源极/漏极特征与第二源极/漏极特征之间延伸的多个通道构件、包裹环绕多个通道构件中的每一者且包括功函数层的栅极结构、以及位于功函数层上方的钨覆盖层。钨覆盖层的沿着上述方向的截面包括下方垂直部分以及上方水平部分，且下方垂直部分延伸至功函数层之中。