用于形成栅极堆叠件的方法、半导体器件及其形成方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115831731A(43)申请公布日2023.03.21(21)申请号202210962819.0H01L29/423(2006.01)(22)申请日2022.08.11H01L29/78(2006.01)(30)优先权数据63/282,7772021.11.24US17/825,7982022.05.26US(71)申请人台湾积体电路制造股份有限公司地址中国台湾新竹(72)发明人钱德拉谢卡尔·普拉卡斯·萨万特张景舜余典卫蔡家铭(74)专利代理机构北京德恒律治知识产权代理有限公司11409专利代理师章社杲李伟(51)Int.Cl.H01L21/28(2006.01)H01L21/336(2006.01)权利要求书2页说明书19页附图21页(54)发明名称用于形成栅极堆叠件的方法、半导体器件及其形成方法(57)摘要本文公开了用于提供具有改善的轮廓(例如，最小至没有翘曲、弯曲、弓形和颈缩和/或基本上垂直的侧壁)的栅极堆叠件和/或栅极结构(例如，高k/金属栅极)的栅极制造技术，其可以在各种器件类型中实现。例如，本文公开的栅极制造技术提供具有应力处理胶层的栅极堆叠件，应力处理胶层具有小于约1.0吉帕斯卡(GPa)(例如，约‑2.5GPa至约0.8GPa)的残余应力。在一些实施例中，通过在功函层上方沉积胶层以及对胶层实施应力减小处理(诸如气体环境中的离子注入工艺和/或退火工艺)来提供应力处理胶层。在一些实施例中，通过在功函层上方形成至少一个胶子层/金属层对、实施毒化工艺以及在该对上方形成胶子层来提供应力处理胶层。本申请的实施例还涉及用于形成栅极堆叠件的方法、半导体器件及其形成方法。CN115831731ACN115831731A权利要求书1/2页1.一种用于形成栅极堆叠件的方法，所述方法包括：在沟道区域上沉积栅极介电层；在所述栅极介电层上沉积功函层；在所述功函层上形成应力处理胶层；以及在所述应力处理胶层上沉积金属填充层。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述功函层上方形成所述应力处理胶层包括：在所述功函层上方沉积金属氮化物层；以及将非金属物质引入至所述金属氮化物层。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述非金属物质是氩、氮、氟、氧、氢或它们的组合。4.根据权利要求2所述的方法，其中，将所述非金属物质引入至所述金属氮化物层包括实施离子注入工艺。5.根据权利要求2所述的方法，其中，将所述非金属物质引入至所述金属氮化物层包括在气体气氛中实施热工艺。6.根据权利要求2所述的方法，其中：所述栅极堆叠件具有比所述栅极堆叠件的预定临界尺寸大约30％至约35％的弓形临界尺寸；以及将所述非金属物质引入至所述金属氮化物层配置为减小所述弓形临界尺寸，从而使得所述弓形临界尺寸比所述预定临界尺寸大约0％至约5％。7.根据权利要求2所述的方法，其中：所述金属氮化物层具有第一d‑间隔；以及将所述非金属物质引入至所述金属氮化物层配置为将所述第一d‑间隔减小至第二d‑间隔。8.根据权利要求2所述的方法，其中：所述金属氮化物层具有第一氮浓度；以及将所述非金属物质引入至所述金属氮化物层配置为将所述第一氮浓度增大至第二氮浓度。9.一种形成半导体器件的方法，包括：形成暴露沟道区域的栅极开口；在所述栅极开口中形成栅极介电层；在所述栅极介电层上方的所述栅极开口中形成功函层；在所述功函层上方的所述栅极开口中形成金属胶层；对所述金属胶层实施应力减小处理；以及在所述应力减小处理之后，在所述金属胶层上方的所述栅极开口中形成金属填充层，其中，所述栅极介电层、所述功函层、所述金属胶层和所述金属填充层形成填充所述栅极开口的栅极结构的栅极堆叠件。10.一种半导体器件，包括：沟道区域，设置在外延源极/漏极之间；以及栅极堆叠件，设置在所述沟道区域上方，其中，所述栅极堆叠件包括：2CN115831731A权利要求书2/2页栅极介电层，功函层，位于所述栅极介电层上方，金属胶层，位于所述功函层上方，其中，所述金属胶层具有约‑2.5吉帕斯卡(GPa)至约0.8吉帕斯卡的残余应力，以及金属填充层，位于所述金属胶层上方。3CN115831731A说明书1/19页用于形成栅极堆叠件的方法、半导体器件及其形成方法技术领域[0001]本申请的实施例涉及用于形成栅极堆叠件的方法、半导体器件及其形成方法。背景技术[0002]集成电路(IC)工业经历了指数级增长。IC材料和设计中的技术进步已经产生了多代IC，其中每一代都具有比上一代更小且更复杂的电路。在IC发展的过程中，功能密度(即，每芯片面积的互连器件的数量)普遍增加，而几何尺寸(即，可以使用制造工艺创建的最小组件(或线))已经减小。这种按比例缩小的工艺通常通过提高生产效率和降低相关成本来提供益处。[0