晶体管与其形成方法与流程

本发明实施例一般关于集成电路装置，更特别关于晶体管的栅极堆叠与其制作方法。

背景技术：

1、已导入多栅极装置以符合半导体集成电路产业对较小且较快电子装置持续增加的需求，这些电子装置可同时支援大量复杂功能。多栅极装置的栅极可部分或完全延伸于通道区周围，以接触通道区的至少两侧。例示性的多栅极装置包括鳍状场效晶体管、全绕式栅极晶体管(比如纳米结构，如纳米线、纳米片、或纳米棒为主的晶体管)、其他三维晶体管如叉片晶体管、或上述的组合。多栅极装置可大幅缩小集成电路技术的尺寸，且可改善栅极控制、增加栅极-通道耦合、降低关闭状态电流、并减少短通道效应，同时无缝整合至现有的集成电路制造制程。

2、然而随着集成电路技术节点持续缩小，制作栅极堆叠于多栅极装置的通道区周围的方法面临挑战。举例来说，多栅极装置的栅极堆叠的形成方法通常采用栅极置换制程，其包括移除虚置栅极以形成栅极开口而露出通道层，并将多种栅极层如栅极介电层与栅极填入栅极开口。减少装置结构尺寸造成栅极开口尺寸缩小，因此减少栅极堆叠体积。如此一来，包覆通道层的栅极层易于填入相邻通道层之间的栅极开口及/或空间，并留下受限的空间于栅极开口中以用于精细调整多栅极装置的临界电压，比如采用多个功函数层及/或较厚功函数层进行调整。栅极堆叠中的层状物的多种组合及/或设置，可最大化多栅极装置的效能并最小化集成电路的多栅极装置(如形成存储器的多栅极装置)之间的效能不匹配如临界电压变化。虽然多栅极装置与其制作方法所用的现有栅极堆叠设置通常适用于其预定目的，氮无法完全符合所有方面的需求。

技术实现思路

1、形成晶体管的例示性方法包括形成栅极介电层于通道层上；形成功函数层于栅极介电层上；形成盖于功函数层上；以及形成栅极层于盖上。形成盖的步骤包括形成第一盖层的第一部分；在进行氧控制处理之后，形成第一盖层的第二部分于第一盖层的第一部分上；以及形成第二盖层于第一盖层上。

2、形成晶体管的另一例示性方法包括形成界面层于通道层上；形成高介电常数的介电层于界面层上；形成功函数层于高介电常数的介电层上；形成盖于功函数层上；以及形成至少一导电层于盖上。形成盖的步骤包括形成第一金属氮化物层于功函数层上；在破真空之后，形成第二金属氮化物层于第一金属氮化物层上；以及形成含硅层于第二金属氮化物层上。至少一导电层包括第三金属氮化物层。

3、例示性的晶体管包括第一通道层与第二通道层；栅极介电层，位于第一通道层与第二通道层周围，以及栅极位于栅极介电层上。栅极介电层包括界面层与高介电常数的介电层。栅极位于第一通道层与第二通道层周围。栅极包括功函数层位于高介电常数的介电层上，以及盖位于功函数层上。盖包括第一金属氮化物层位于功函数层上以及硅层位于第一金属氮化物层上。第一金属氮化物层与硅层包括氧。第一通道层与第二通道层之间的盖的第一部分的第一氧浓度，小于包覆第一通道层与第二通道层的盖的第二部分的第二氧浓度。栅极更包括第二金属氮化物层位于盖的硅层上。

技术特征：

1.一种晶体管的形成方法，包括：

2.如权利要求1所述的晶体管的形成方法，其中进行该氧控制处理的步骤包括：在形成该第一盖层的第一部分之后，破真空以暴露该第一盖层的第一部分至氧气环境。

3.如权利要求1所述的晶体管的形成方法，其中进行该氧控制处理的步骤包括：暴露该第一盖层的第一部分至臭氧化的去离子水。

4.如权利要求1所述的晶体管的形成方法，其中进行该氧控制处理的步骤包括：暴露该第一盖层的第一部分至氧自由基。

5.一种晶体管的形成方法，包括：

6.如权利要求5所述的晶体管的形成方法，更包括：在形成该第二金属氮化物层之后，不破真空而形成该含硅层。

7.如权利要求5所述的晶体管的形成方法，更包括：在形成该功函数层之后，不破真空而形成该第一金属氮化物层。

8.一种晶体管，包括：

9.如权利要求8所述的晶体管，其中该盖的该界面层、该高介电常数的介电层、该功函数层、与该第一金属氮化物层填入该第一通道层与该第二通道层之间的一间隙。

10.如权利要求8所述的晶体管，其中该栅极更包括一金属层位于该第二金属氮化物层上。

技术总结
本公开涉及一种晶体管与其形成方法。形成多栅极装置所用的例示性方法包括形成栅极介电层，形成功函数层于栅极介电层上；形成盖于功函数层上，以及形成栅极层于盖上。形成盖的步骤包括形成第一盖层的第一部分于功函数层上；在进行氧控制处理之后，形成第一盖层的第二部分于第一盖层的第一部分上；以及形成第二盖层于第一盖层上。氧控制处理由破真空、臭氧化的去离子水、氧自由基、含氧退火环境、或上述的组合，以暴露第一盖层的第一部分至氧。第一盖层可为金属氮化物层，而第二盖层可为硅层。

技术研发人员：李致葳,蔡昕翰
受保护的技术使用者：台湾积体电路制造股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23