半导体栅极及其形成方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115207107A(43)申请公布日2022.10.18(21)申请号202210377827.9H01L21/336(2006.01)(22)申请日2022.04.12H01L29/78(2006.01)(30)优先权数据63/196,9802021.06.04US17/388,2632021.07.29US(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市(72)发明人李欣怡洪正隆徐志安(74)专利代理机构北京东方亿思知识产权代理有限责任公司11258专利代理师陈蒙(51)Int.Cl.H01L29/423(2006.01)H01L29/10(2006.01)H01L29/06(2006.01)权利要求书2页说明书17页附图33页(54)发明名称半导体栅极及其形成方法(57)摘要本公开涉及半导体栅极及其形成方法。一种半导体器件，包括：纳米片，在源极/漏极区域之间；以及栅极结构，在衬底之上且在源极/漏极区域之间，该栅极结构包括：栅极电介质材料，围绕每个纳米片；功函数材料，围绕栅极电介质材料；第一帽盖材料，围绕功函数材料；第二帽盖材料，围绕第一帽盖材料，其中第二帽盖材料在纳米片之间的第一位置处比在沿着纳米片的侧壁的第二位置处更厚；以及栅极填充材料，在第二帽盖材料之上。CN115207107ACN115207107A权利要求书1/2页1.一种半导体器件，包括：源极/漏极区域，在衬底之上；纳米片，在所述源极/漏极区域之间；以及栅极结构，在所述衬底之上且在所述源极/漏极区域之间，所述栅极结构包括：栅极电介质材料，围绕每个纳米片；功函数材料，围绕所述栅极电介质材料；第一帽盖材料，围绕所述功函数材料；第二帽盖材料，围绕所述第一帽盖材料，其中，所述第二帽盖材料在所述纳米片之间的第一位置处比在沿着所述纳米片的侧壁的第二位置处更厚；以及栅极填充材料，在所述第二帽盖材料之上。2.如权利要求1所述的半导体器件，其中，所述功函数材料和所述第二帽盖材料各自包括氮化钛、氮化钽、氮化铝钛、氮化硅钛、钛铝、钽铝或其组合。3.如权利要求2所述的半导体器件，其中，所述功函数材料和所述第二帽盖材料不同。4.如权利要求2所述的半导体器件，其中，所述功函数材料和所述第二帽盖材料相同。5.如权利要求1所述的半导体器件，其中，在所述第一位置处，所述第二帽盖材料的顶表面和底表面与所述第一帽盖材料实体接触。6.如权利要求5所述的半导体器件，其中，所述第一帽盖材料在所述第一位置处的第一厚度与所述第一帽盖材料在最上面的纳米片之上的第二厚度的比率在0.25至2的范围内。7.如权利要求1所述的半导体器件，其中，最上面的纳米片的底表面与在所述最上面的纳米片下面的第二纳米片的顶表面之间的空间没有所述栅极填充材料。8.一种半导体器件，包括：栅极结构，在半导体衬底之上；源极/漏极区域，在所述半导体衬底之上且在所述栅极结构的相反侧；以及第一沟道层和第二沟道层，被布置在所述源极/漏极区域之间且在所述半导体衬底之上，其中，所述第一沟道层在所述第二沟道层与所述半导体衬底之间，其中，所述栅极结构包括：栅极电介质材料，围绕所述第一沟道层且围绕所述第二沟道层；功函数材料，围绕所述栅极电介质材料；第一帽盖材料，围绕所述功函数材料，其中，所述第一帽盖材料包括半导体材料，其中，所述第一帽盖材料的第一部分被布置为围绕所述第一沟道层，其中，所述第一帽盖材料的第二部分被布置为围绕所述第二沟道层；第二帽盖材料，围绕所述第一帽盖材料，其中，所述第二帽盖材料将所述第一帽盖材料的第一部分与所述第一帽盖材料的第二部分实体分离；以及栅极填充材料。9.如权利要求8所述的半导体器件，还包括：内部间隔件，在所述第一沟道层的第一端部部分与所述第二沟道层的第二端部部分之间，其中，所述栅极电介质材料、所述功函数材料、所述第一帽盖材料和所述第二帽盖材料完全填充所述内部间隔件之间的空间。10.一种形成半导体器件的方法，该方法包括：在衬底之上形成源极/漏极区域；2CN115207107A权利要求书2/2页在所述衬底之上形成第一纳米片和第二纳米片，所述第一纳米片被布置在所述衬底和所述第二纳米片之间；围绕所述第一纳米片和所述第二纳米片沉积栅极电介质材料；围绕所述栅极电介质材料沉积功函数材料，其中，所述功函数材料的第一部分沿着所述第一纳米片的背离所述衬底的第一表面延伸，并且所述功函数材料的第二部分沿着所述第二纳米片的面向所述衬底的第二表面延伸；围绕所述功函数材料形成第一帽盖材料；围绕所述第一帽盖材料形成第二帽盖材料，其中，所述第一帽盖材料和所述第二帽盖材料填充所述功函数材料的第一部分和第二部分之间的间隙；以及在所述第一纳米片和所述第二纳米之上形成栅极填充材料。3CN11520