[发明专利]半导体装置的制造方法

说明书

技术领域

本公开关于一种半导体技术，且特别是关于一种具掺杂的半导体装置及其制造方法。

背景技术

电子工业的进展来到不断增长又小又快速的电子装置的需求，这些电子装置同时能够支援大幅增加的复杂及尖端功能。因此，半导体工业持续不断趋向制造出低成本、高效能以及低功率集成电路(IC)。迄今，这些目标大部分透过微缩半导体尺寸(例如，最小特征部件尺寸)而实现，进而改善生产效率及降低相关成本。然而，上述微缩也增加半导体制程的复杂性。因此，半导体集成电路及装置的持续推进，对于半导体制程及技术也需要有相似的推进。

近来，已尝试采用多栅极装置，以透过增加栅极沟道耦合、降低闭态(OFF-state)电流及降低短沟道效应(short-channel effect,SCE)来改善栅极控制。已被采用的其中一种多栅极装置为鳍式场效晶体管(fin field-effect transistor,FinFET)。鳍式场效晶体管的名称取自于类鳍结构延伸自一基底而形成于其上，且类鳍结构用以形成场效晶体管的沟道。鳍式场效晶体管相容于传统的互补式金属-氧化物-半导体(CMOS)制程，且本身的三维结构容许大幅微缩同时维持栅极控制并减轻短沟道效应。另外，已尝试采用高介电常数(high-K)介电材料，以降低栅极氧化物漏电流同时维持所需的栅极电容值。然而，高介电常数介电材料遭受高密度界面及体缺陷，其增加载子散射、降低迁移率及降低漏极电流。对于降低缺陷密度的尝试至少包括加入氟。举例来说，其有效钝化界面悬浮键(interfacial dangling bond)及体氧空位(bulk oxygen vacancy)，进而降低氧化物漏电流、改善起始电压稳定性以及改善装置效能。对于平面装置的制造，可透过离子植入制程而加入氟。然而，试图透过离子植入制程而加入氟于鳍式场效晶体管却会损害鳍式场效晶体管的鳍部且无法有效将氟均匀地布满鳍式场效晶体管的鳍部的整个三维形貌。因此，现有技术尚未能够达到全面性的满足。

发明内容

根据一些实施例，本公开提供一种半导体装置的制造方法。上述方法包括形成一栅极堆叠以至少局部位于延伸自一基底的一鳍部上方。沉积一阻挡金属层于栅极堆叠上方。进行一热氟处理，其中热氟处理形成一氟化层于阻挡金属层内，且其中氟化层具有多个氟原子。在形成氟化层之后，进行退火以驱入至少一些的氟原子于栅极堆叠内，借以利用上述至少一些的氟原子共掺杂栅极堆叠。

根据一些实施例，本公开提供一种半导体装置的制造方法。上述方法包括形成一界面层于延伸自一基底的一鳍部上方以及形成一栅极介电层于界面层上方。沉积一阻挡金属层于栅极介电层上方。进行一热氟处理制程，其中热氟处理制程包括：在制程温度实质上相同于热氟处理制程的温度下，将氟(F₂)气体流经阻挡金属层上方以及因应于热氟处理制程的温度下将氟(F₂)气体流经阻挡金属层上方，引入多个氟原子至阻挡金属层的一第一部，以形成氟化的阻挡金属层。进行一快速热退火(RTA)制程，以驱入至少一些氟原子于界面层及栅极介电层内。

根据一些实施例，本公开提供一种半导体装置，包括：一基底，具有一鳍部；一界面层，具有一上界面部形成于鳍部的顶部上以及一侧界面部形成于鳍部的侧部上；一高介电常数介电层，具有一上高介电常数部形成于上界面部上以及一侧高介电常数部形成于侧界面部上；以及一阻挡金属层形成于高介电常数介电层上方。上界面部及侧界面部具有实质上相同的氟原子浓度，且上高介电常数部及侧高介电常数部具有实质上相同的氟原子浓度。

附图说明

图1绘示出根据本公开一或多个型态的鳍式场效晶体管装置实施例的立体示意图。

图2绘示出具有植入氟掺杂物的鳍式场效晶体管装置剖面示意图。

图3A绘示出模拟的氟剖面分布，其为氟原子百分比与深度关系，且包括鳍式场效晶体管的鳍部顶部剖面分布及鳍式场效晶体管的鳍部侧壁剖面分布。

图3B绘示出模拟的损害剖面分布，其为空位数量与深度关系，且包括鳍式场效晶体管的鳍部顶部剖面分布及鳍式场效晶体管的鳍部侧壁剖面分布。

图4绘示出根据本公开一或多个型态的制造鳍式场效晶体管装置的方法流程图。

图5A、5B、5C及5D绘示出对应图4的方法的一或多个步骤的鳍式场效晶体管装置实施例的剖面示意图，且实质上相似于图1中BB’截面。