一種集成不同厚度金屬層以調(diào)節(jié)功函數(shù)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及一種在同一硅片上集成不同厚度金屬層以調(diào)節(jié)功函數(shù)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展和摩爾定律的延續(xù)，對器件性能的要求也越來越高，一些新結(jié)構(gòu)和新器件開始被廣泛研究，如SOI器件和FinFet等，不同于傳統(tǒng)器件可以利用溝道摻雜來調(diào)節(jié)功函數(shù)，在ET-SOI和FinFet等新型器件中一般保持溝道未摻雜，所以必須采用可調(diào)功函數(shù)金屬柵。
[0003]在ET-SO1、FinFet等器件中，功函數(shù)要求在帶中附近，并為了滿足不同電路的要求，如高性能、低操作功率以及低待機(jī)功率等，需要調(diào)節(jié)三個Vt (閾值電壓)，即低閾值電壓(Low Vt)、中閾值電壓(Mid Vt)和高閾值電壓(High Vt)，考慮到無法通過襯底摻雜來調(diào)節(jié)功函數(shù)，這就要求在同一個硅片上集成分別可以實(shí)現(xiàn)三個不同功函數(shù)的金屬柵極。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在為上述問題提供一種可行的解決方案，從而提供一種集成不同厚度金屬層以調(diào)節(jié)功函數(shù)的方法，通過不同金屬層厚度達(dá)到金屬柵功函數(shù)調(diào)節(jié)的目的。
[0005]本發(fā)明提供了一種集成不同厚度金屬層以調(diào)節(jié)功函數(shù)的方法，包括:
[0006]淀積第一厚度的金屬柵極；
[0007]至少進(jìn)行一次去除工藝，去除工藝包括步驟:進(jìn)行掩膜，刻蝕未被掩膜遮蓋區(qū)域的部分厚度的金屬柵極；去除掩膜。
[0008]可選地，進(jìn)行兩次去除工藝，具體包括:
[0009]進(jìn)行第一掩膜，遮住第一塊區(qū)域，去除未被遮蓋區(qū)域的部分厚度的金屬柵極，以得到第二厚度的金屬柵極；
[0010]去除第一掩膜；
[0011]進(jìn)行第二掩膜，遮住第一塊區(qū)域和第二塊區(qū)域，繼續(xù)去除未被遮蓋區(qū)域的部分厚度的金屬層，以得到第三厚度的金屬柵極；
[0012]去除第二掩膜。
[0013]可選地，金屬柵極的材料為TaN。
[0014]可選地，第一掩膜和第二掩膜為光敏阻擋層。
[0015]可選地，采用濕法腐蝕去除部分厚度的金屬柵極。
[0016]本發(fā)明實(shí)施例提供的集成不同厚度金屬層以調(diào)節(jié)功函數(shù)的方法，在形成第一厚度的金屬柵極后，進(jìn)行刻蝕，以形成不同厚度的金屬柵極，這樣，實(shí)現(xiàn)同一硅片上不同功函數(shù)的調(diào)節(jié)，以滿足器件不同性能的要求。
【附圖說明】
[0017]本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0018]圖1-7示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法形成金屬柵極的各個階段的截面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
[0020]正如【背景技術(shù)】中所述的，在超薄SOI或FinFet器件工藝中，其襯底是保持未摻雜的，無法通過調(diào)節(jié)襯底的摻雜濃度來實(shí)現(xiàn)不同Vt的調(diào)節(jié)，如何實(shí)現(xiàn)可調(diào)功函數(shù)金屬柵是新型器件需要解決的問題。
[0021]為此，本發(fā)明提供了一種集成不同厚度金屬層以調(diào)節(jié)功函數(shù)的方法，包括:
[0022]淀積第一厚度的金屬柵極；
[0023]至少進(jìn)行一次去除工藝，去除工藝包括步驟:進(jìn)行掩膜，刻蝕未被掩膜遮蓋區(qū)域的部分厚度的金屬層；去除掩膜。
[0024]在本發(fā)明中，形成第一厚度的金屬柵極后，進(jìn)行刻蝕，以形成不同厚度的金屬柵極，這樣，實(shí)現(xiàn)同一硅片上不同功函數(shù)的調(diào)節(jié)，以滿足器件不同性能的要求。
[0025]為了更好地理解本發(fā)明，以下將結(jié)合本發(fā)明半導(dǎo)體器件的制造方法流程圖和具體實(shí)施例的制造過程剖面圖，對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。在此實(shí)施例中，形成了三種不同厚度的金屬柵極，以滿足低閾值電壓(Low Vt)、中閾值電壓(Mid Vt)和高閾值電壓(High Vt)的調(diào)節(jié)。
[0026]首先，提供結(jié)構(gòu)片，結(jié)構(gòu)片指已做好前期處理操作的硅片，最主要是形成有源區(qū)，即柵槽。
[0027]而后，在柵槽中淀積柵介質(zhì)層。
[0028]所述柵介質(zhì)層可以為二氧化硅、氮氧化硅或高k介質(zhì)材料(相對于二氧化硅具有高的介電常數(shù))，高k介質(zhì)材料例如鉿基氧化物，Hf02, HfS1, HfS1N, HfTaO, HfT1等。
[0029]而后，在介質(zhì)層上淀積第一厚度的金屬柵極100，如圖1所示。
[0030]金屬柵極材料可以為T1、TiAlx, TiN, TaNx, HfN, TiCx, TaCx等等，本實(shí)施例中，金屬柵極為TaNx。
[0031]而后，進(jìn)行第一掩膜110，去除部分厚度的金屬柵極，以得到第二厚度的金屬柵極102，如圖2-3所示。
[0032]先在金屬柵極100上形成第一掩膜110，第一掩膜遮住第一塊區(qū)域，如圖2所示，本實(shí)施例中，第一掩膜可以為光敏阻擋層，而后，可以采用濕法刻蝕，以去除未被第一掩膜遮蓋區(qū)域的部分厚度的金屬柵極，從而形成第二厚度的金屬柵極102，如圖3所示。在濕法腐蝕中，可以通過測量腐蝕速率可以準(zhǔn)確控制金屬層的厚度。
[0033]而后去除第一掩膜，如圖4所示。
[0034]接著，進(jìn)行第二掩膜120，繼續(xù)去除部分厚度的金屬柵極，以得到第三厚度的金屬柵極104，如圖4-5所示。
[0035]先在第二厚度的金屬柵極102上形成掩膜120，第二掩膜遮住第一塊區(qū)域和第二塊區(qū)域，如圖5所示，本實(shí)施例中，第二掩膜可以為光敏阻擋層，而后，可以采用濕法刻蝕，以去除未被第一和第二掩膜遮蓋區(qū)域的部分厚度的金屬柵極，從而形成第三厚度的金屬柵極104,如圖6所示。
[0036]而后，去除第二掩膜，如圖7所示。
[0037]至此，進(jìn)行了兩次去除工藝，形成了本實(shí)施例的三種厚度的金屬柵極，以滿足三個閾值電壓調(diào)節(jié)的要求，即低閾值電壓(Low Vt)、中閾值電壓(Mid Vt)和高閾值電壓(HighVt)的調(diào)節(jié)。
[0038]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。
[0039]雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種集成不同厚度金屬層以調(diào)節(jié)功函數(shù)的方法，包括: 淀積第一厚度的金屬柵極； 至少進(jìn)行一次去除工藝，去除工藝包括步驟:進(jìn)行掩膜，刻蝕未被掩膜遮蓋區(qū)域的部分厚度的金屬柵極；去除掩膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)行兩次去除工藝，具體包括: 進(jìn)行第一掩膜，遮住第一塊區(qū)域，去除未被遮蓋區(qū)域的部分厚度的金屬層，以得到第二厚度的金屬柵極； 去除第一掩膜； 進(jìn)行第二掩膜，遮住第一塊區(qū)域和第二塊區(qū)域，繼續(xù)去除未被遮蓋區(qū)域的部分厚度的金屬層，以得到第三厚度的金屬柵極； 去除第二掩膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，金屬柵極的材料為TaN。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，第一掩膜和第二掩膜為光敏阻擋層。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，采用濕法腐蝕去除部分厚度的金屬層。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種集成不同厚度金屬層以調(diào)節(jié)功函數(shù)的方法，包括：淀積第一厚度的金屬層進(jìn)行掩膜，刻蝕未被掩膜遮蓋區(qū)域的部分金屬層；去除掩膜.通過兩次掩膜和兩次刻蝕,可在同一硅片上形成三個不同的金屬層厚度從而實(shí)現(xiàn)同一硅片上不同功函數(shù)的調(diào)節(jié)，以滿足器件不同性能的要求。
【IPC分類】H01L21-28, H01L21-8232
【公開號】CN104779205
【申請?zhí)枴緾N201410018922
【發(fā)明人】于洪宇, 張淑祥, 楊清華
【申請人】南方科技大學(xué), 中國科學(xué)院微電子研究所
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2014年1月15日