工艺的非均匀鳍特征结构的情况下达成阈值电压调整。此方法演示了用于形成不同阈值电压的稳健形成工艺。
[0094]本发明提供制造半导体装置的许多不同实施例，这此实施例在现有方法上提供一或更多种改良。在一实施例中，用于制造半导体装置的方法包括以下步骤:在第一鳍特征结构的上方形成第一栅极堆叠及在第二鳍特征结构的上方形成第二栅极堆叠;移除第一栅极堆叠以形成曝露第一鳍特征结构的第一栅极沟道，移除第二栅极堆叠以形成曝露第二鳍特征结构的第二栅极沟道;对曝露的第一鳍特征结构的一部分执行高压退火;及在第一鳍特征结构的彼部分的上方的第一栅极沟道内部形成第一高介电金属栅极，及在第二鳍特征结构的上方的第二栅极沟道内部形成第二高介电金属栅极。因此，形成具有第一阈值电压的第一高介电金属栅极及具有第二阈值电压的第二高介电金属栅极，其中第二阈值电压不同于第一阈值电压。
[0095]在又一实施例中，一种方法包括以下步骤:在第一鳍特征结构的上方形成第一栅极堆叠及在第二鳍特征结构的上方形成第二栅极堆叠;移除第一栅极堆叠以形成曝露第一鳍特征结构的第一栅极沟道;移除第二栅极堆叠以形成曝露第二鳍特征结构的第二栅极沟道;执行高压退火以曝露第一鳍特征结构。高压退火工艺在非氧环境中进行。此方法亦包括在鳍特征结构的第一部分的上方形成第一高介电金属栅极及在第二鳍特征结构的第二部分的上方形成第二高介电金属栅极。因此，形成具有第一阈值电压的第一高介电金属栅极及具有第二阈值电压的第二高介电金属栅极，其中第二阈值电压不同于第一阈值电压。
[0096]在又一实施例中，一种方法包括以下步骤:在第一鳍特征结构的上方形成第一栅极堆叠及在第二鳍特征结构的上方形成第二栅极堆叠;在第二栅极堆叠的上方形成硬式遮罩;移除第一栅极堆叠以形成曝露第一鳍特征结构的第一栅极沟道，执行高压退火以曝露第一鳍特征结构。高压退火工艺在非氧环境中进行。方法亦包括以下步骤:移除硬式遮罩；移除第二栅极堆叠以形成曝露第一鳍特征结构的第二栅极沟道;及在第一鳍特征结构的部分的上方的第一栅极沟道内部形成第一高介电金属栅极及在第二鳍特征结构的上方的第二栅极沟道内部形成第二高介电金属栅极。形成具有第一阈值电压的第一高介电金属栅极及具有第二阈值电压的第二高介电金属栅极，其中第二阈值电压不同于第一阈值电压。
[0097]前文概述了若干实施例的特征，以便本领域熟习此项技艺者可更好地理解本发明的各态样。本领域熟习此项技艺者应当了解到他们可容易地使用本发明作为基础来设计或者修改用于实行相同目的及/或实现本文引入的实施例的相同优势的其他工艺及结构。本领域熟习此项技艺者亦应当了解到，此类等效构造不脱离本发明的精神及范畴，以及在不脱离本发明的精神及范畴的情况下，其可对本文进行各种改变、取代及变更。
【主权项】
1.一种形成具有不同阈值电压的半导体装置的方法，其特征在于，包含: 在一第一鳍特征结构的上方形成一第一栅极堆叠及在一第二鳍特征结构的上方形成第二栅极堆叠； 移除该第一栅极堆叠以形成曝露该第一鳍特征结构的一第一栅极沟道； 移除该第二栅极堆叠以形成曝露该第二鳍特征结构的一第二栅极沟道； 对该曝露的第一鳍特征结构的一部分执行一高压退火工艺；以及在该第一鳍特征结构的该部分的上方的该第一栅极沟道内部形成一第一高介电金属栅极，及在该第二鳍特征结构的上方的该第二栅极沟道内部形成一第二高介电金属栅极，其中形成的该第一高介电金属栅极具有一第一阈值电压，且形成的该第二高介电金属栅极具有一第二阈值电压，该第二阈值电压不同于该第一阈值电压。2.根据权利要求1所述的形成具有不同阈值电压的半导体装置的方法，其特征在于，该高压退火工艺在非氧环境中进行。3.根据权利要求1所述的形成具有不同阈值电压的半导体装置的方法，其特征在于，执行该高压退火工艺以曝露第一鳍特征结构的步骤包括: 在执行该高压退火工艺之前形成一图案化的硬式遮罩以覆盖该第二栅极沟道；以及 在执行该高压退火工艺之后移除该图案化的硬式遮罩。4.根据权利要求1所述的形成具有不同阈值电压的半导体装置的方法，其特征在于，对该曝露第一鳍特征结构执行该高压退火工艺的步骤包括: 在执行该高压退火工艺之前形成一图案化的硬式遮罩以覆盖该第二栅极堆叠； 在执行该高压退火工艺之后，从该第二栅极堆叠移除该图案化硬式遮罩；以及 移除该第二栅极堆叠以形成该第二栅极沟道。5.根据权利要求1所述的形成具有不同阈值电压的半导体装置的方法，其特征在于，在该第一鳍特征结构的该部分的上方的该第一栅极沟道内部形成该第一高介电金属栅极及在该第二鳍特征结构的上方的该第二栅极沟道内部形成该第二高介电金属栅极包括: 该第一高介电金属栅极及该第二高介电金属栅极同时一起形成，且具有相同的介电层材料与金属材料。6.根据权利要求1所述的形成具有不同阈值电压的半导体装置的方法，其特征在于，在该第一鳍特征结构的该部分的上方的该第一栅极沟道内部形成该第一高介电金属栅极及在该第二鳍特征结构的上方的该第二栅极沟道内部形成该第二高介电金属栅极的步骤包括: 该第一高介电金属栅极及该第二高介电金属栅极单独形成，且具有不同的介电层材料与金属材料。7.一种形成具有不同阈值电压的半导体装置的方法，其特征在于，包含: 在一第一鳍特征结构的上方形成一第一栅极堆叠及在一第二鳍特征结构的上方形成第二栅极堆叠； 移除该第一栅极堆叠以形成曝露该第一鳍特征结构的一第一栅极沟道； 移除该第二栅极堆叠以形成曝露该第二鳍结构的一第二栅极沟道； 在该第二栅极沟道的上方，包括该第二鳍结构的上方形成一硬式遮罩； 对该曝露第一鳍特征结构执行一高压退火工艺，其中该高压退火工艺在非氧环境中进行； 有选择地移除该硬式遮罩；以及 在该鳍特征结构的该第一部分的上方形成一第一高介电金属栅极，及在该第二鳍特征结构的该第二部分的上方形成一第二高介电金属栅极，其中形成的该第一高介电金属栅极具有一第一阈值电压，且形成的该第二高介电金属栅极具有一第二阈值电压，该第二阈值电压不同于该第一阈值电压。8.一种形成具有不同阈值电压的半导体装置的方法，其特征在于，包含: 在一第一鳍特征结构的上方形成一第一栅极堆叠及在一第二鳍特征结构的上方形成第二栅极堆叠； 在该第二栅极堆叠的上方形成一硬式遮罩； 移除该第一栅极堆叠以形成曝露该第一鳍特征结构的一第一栅极沟道； 对该曝露第一鳍特征结构执行一高压退火工艺，其中该高压退火工艺在非氧环境中进行； 移除该硬式遮罩； 移除该第二栅极堆叠以形成曝露该第一鳍特征结构的一第二栅极沟道；以及在该第一鳍特征结构的该部分的上方的该第一栅极沟道内部形成一第一高介电金属栅极，及在该第二鳍特征结构的上方的该第二栅极沟道内部形成一第二高介电金属栅极，其中形成的该第一高介电金属栅极具有一第一阈值电压，且形成的该第二高介电金属栅极具有一第二阈值电压，该第二阈值电压不同于该第一阈值电压。9.根据权利要求8所述的形成具有不同阈值电压的半导体装置的方法，其特征在于，移除该硬式遮罩的步骤包括: 有选择地蚀刻该硬式遮罩，而实质上不蚀刻该第一鳍特征结构及该第二鳍特征结构。10.根据权利要求8所述的形成具有不同阈值电压的半导体装置的方法，其特征在于，移除该第二栅极堆叠以形成曝露该第一鳍特征结构的一第二栅极沟道的步骤包括: 有选择地蚀刻该第二栅极堆叠，而实质上不蚀刻该第一鳍特征结构及该第二鳍特征结构。
【专利摘要】用于制造半导体装置的方法包括以下步骤：在第一鳍特征结构的上方形成第一栅极堆叠及在第二鳍特征结构的上方形成第二栅极堆叠；移除第一栅极堆叠以形成曝露第一鳍特征结构的第一栅极沟道，移除第二栅极堆叠以形成曝露第二鳍特征结构的第二栅极沟道；对第一鳍特征结构的一部分执行高压退火工艺；及在第一鳍特征结构的彼部分的上方的第一栅极沟道内部形成第一高介电金属栅极及在第二鳍特征结构的上方的第二栅极沟道内部形成第二高介电金属栅极。因此形成具有第一、第二阈值电压的第一、第二高介电金属栅极，第二阈值电压不同于第一阈值电压。于是，本方法在无植入工艺的不利影响、不受形成工作函数金属层的工艺约束的情况下达成阈值电压调整。
【IPC分类】H01L21/336, H01L29/423, H01L21/324, H01L21/28
【公开号】CN105702583
【申请号】CN201510845166
【发明人】彭成毅, 何嘉政, 叶致锴, 李宗霖, 杨玉麟
【申请人】台湾积体电路制造股份有限公司
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2015年11月27日
【公告号】US9349652, US20160172247, US20160172248