[发明专利]鳍式场效应晶体管器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明一般地涉及半导体技术领域，更具体地，涉及半导体器件的制造方法。

背景技术

半导体集成电路（IC）工业经历了快速的发展。在IC的发展期间，随着几何尺寸（即，利用制造工艺可以制造的最小部件（或线））的减小，功能密度（即，单位芯片面积上的互连器件的数量）通常会增大。这种尺寸减小工艺通常通过提高生产效率及降低相关成本来提供优势。

这种尺寸的减小也增大了加工及制造IC的复杂性，并且对于这些优势的实现，需要在IC加工和制造的类似发展。例如，引入诸如鳍式场效应晶体管（FinFET）的三维晶体管来替代平面晶体管。尽管现有的FinFET器件和制造FinFET器件的方法通常已经满足了预期的目的，但是并非在各个方面都能满足要求。例如，期望具有FinFET器件的应变沟道。三维应变沟道在FinFET工艺发展过程中提出了挑战，期望该领域的改进。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种用于制造鳍式场效应晶体管（FinFET）器件的方法，所述方法包括：接收FinFET前体，所述FinFET前体包括：衬底；鳍，位于所述衬底上；和伪栅叠层，位于所述衬底上，包括包裹所述鳍的部分，其中，所述鳍的所述部分作为栅极沟道区；去除所述伪栅叠层以形成栅极沟槽；在所述栅极沟槽中沉积高k栅极介电层；在所述高k栅极介电层上方沉积栅极金属层；在所述栅极金属层上方沉积导电且低密度的亚稳相材料；以及实施热处理以将所述导电且低密度的亚稳相材料转变为导电且高密度的稳相材料。

在该方法中，所述导电且低密度的亚稳相材料包括C49-TiSi。

在该方法中，通过在温度为700℃且退火时间为约1ms（毫秒）至约5ms的范围内的条件下实施快速热退火（RTA）将所述C49-TiSi转变为C54-TiSi₂并伴随着约6%的体积收缩。

在该方法中，所述导电且低密度的亚稳相材料包括β相钨。

在该方法中，通过在温度为约400℃且退火时间为一小时以上的条件下实施退火将所述β相钨转变为α相钨并伴随着约2%的体积收缩。

在该方法中，通过物理汽相沉积（PVD）来沉积所述导电且低密度的亚稳相材料。

在该方法中，通过化学汽相沉积（CVD）来沉积所述导电且低密度的亚稳相材料。

该方法进一步包括：在所述栅极金属层上方沉积导电且低密度的亚稳相材料之后，实施化学机械抛光（CMP）工艺以去除多余的所述导电且低密度的亚稳相材料及多余的所述栅极金属层。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于制造鳍式场效应晶体管（FinFET）器件的方法，所述方法包括：接收FinFET前体，所述FinFET前体包括：衬底；和鳍，位于所述衬底上，所述鳍包括栅极区及通过所述栅极区间隔开的源极/漏极区；在所述衬底上方沉积高k（HK）栅极介电层，包括包裹所述栅极区中的所述鳍；在所述HK栅极介电层上方沉积栅极金属层；在所述栅极金属层上方沉积导电且低密度的亚稳相材料；去除所述导电且低密度的亚稳相材料和所述栅极金属层的位于所述栅极区外侧的多余部分以形成金属栅叠层；以及将所述导电且低密度的亚稳相材料转变为导电且高密度的稳相材料。

在该方法中，所述导电且低密度的亚稳相材料包括C49-TiSi。

在该方法中，通过在温度为约700℃且退火时间为约1ms（毫秒）至约5ms的条件下实施快速热退火（RTA）将所述C49-TiSi转变为C54-TiSi₂，并伴随着约6%的体积收缩。

在该方法中，所述导电且低密度的亚稳相材料包括β相钨。

在该方法中，通过在温度为约400℃且退火时间为约一小时以上的条件下实施退火将所述β相钨转变为α相钨，并伴随着约2%的体积收缩。

在该方法中，通过热工艺将所述导电且低密度的亚稳相材料转变为导电且高密度的稳相材料并伴随着大幅体积收缩。