TWI329926B - Semiconductor devices and methods of manufacture thereof - Google Patents

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TWI329926B
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Description

1329926 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 且特別有關具有複數閘 本發明大致有關半導體裝置 極及其製造方法。 【先前技術】 半導體裝置係被用於各種電子應用，如個人電腦 機，數位相機及其他電子設備。半導體裝置通常藉由 沉積絕緣或介電層，傳導層及半導物質層於一半導體基板 上’及使用石板印麵製該各層來職其電子組件及元件。 一電晶體係為廣泛用於半導體裝置中之一元件。例 如’單積體電路(ic)上具有數百萬電晶體。被用於半導體裝 置裝置中之共同電晶體類型，係為金屬氧化物半導體場效 電晶體(MOSFET)。傳統金屬氧化物半導體場效電晶體具有 可控制通道區域之-難，且通常被稱為相極電晶體。 早期金屬氧化物轉體場效電晶體係麵—摻雜類型來創 造包含正或負通道電晶體之單電晶體。被稱為互補金屬氧 化物半導體(CMOS)裝置之其他更新設計’係使用互補配置 之正及負通道裝置，如正通道金屬氧化物半導體(pM〇s)電 晶體及負通道金屬氧化物半導體_〇5)電晶體。 傳統成批單閘極平面金屬氧化物半導體場效電晶體裝 置係無法達成45奈米或更大之未來技術節點要求效能。經 了成批裝置概念係以複合三維掺雜輪廓為基礎，其包含通 道植入’源極及汲極植入，輕度摻雜汲極(LDD)擴充植入， 6 及口袋/暈輪植入處理，由於無法潛在控制通道區域及深底 基板而造成摻雜變動增加及較強寄生短通道效應，所以其 尺寸不可向下度量。因此，在此被併入參考之2002年國際 半導體技術藍圖(ITRS)版本中揭示之國際半導體技術藍 圖，係提出兩最新設計概念：完全耗盡平面絕緣層上覆矽 (SOI)金屬氧化物半導體場效電晶體裝置，及一垂直多閘極 鰭式場效電晶體(FinFET)或三閘極裝置。 因此，具多閘極之電晶體係為一新興電晶體技術。雙 閘極電晶體具有彼此面對面且可控制相同通道區域之兩並 列閘極。鰭式場效電晶體係為垂直雙閘極裝置，其中通道 係包合一垂直鰭，其包含通常形成於絕緣層上覆矽基板上 之半導體物f。，鰭式場效電晶體兩閘極係被形成於垂直鰭 之對向側壁上。二閘極電晶體係具有可控制相同通道區域 之三閘極，例如該通道包含該垂直鰭，該閘極之二係被形 成於垂直鰭之侧面上，而第三閘極係被形成於該鰭頂部 上,。鰭式場效電晶體結構類似於三閘極電晶體，該第三閘 極為該_部上佈置之輯物質或硬鮮所阻隔。縛式場 效電晶體及三_電晶體’及某些形成它們之製造挑戰， 係於在此被併入參考N〇wak，RJ等人於2〇〇4年丨月/2月份 IEEE ^^^^S.|^i4(Circuits&Devices Magazine)^ 20-31 頁中標題為”在邊緣上猶^ :以制極及料場效電晶體 技術克服矽定標障礙，，文件中說明。 ^式場效電晶體及三閘極電晶體可被絲形成互補金 屬氧化物半^體裝置。—個或好鰭式場效電晶體可被當 作正通道金屬氧化物半導體及/或負通道金屬氧化物半導體 電晶體：通常並列兩或更多鰭係被用來形成單正通道金屬 氧化物半導體或負通道金屬氧化物半導體電晶體。如在此 被併入參考Chang，L等人於2003年II月份91冊第n部 IEEE事名第1860-1873頁’標題為’，極端定標石夕奈互補金 屬氧化物半導體裝置，，文件巾說明’鰭式場效電晶體可較平 面電晶體結構更積極作定標，且顯示低·感應汲極漏茂 (GIDL)。然而，如鰭式場效電晶體之多閘極電晶體係較平 面互補金屬氧化物半導體裝置更難製造及複雜，且其需明 顯不同物質並引進不同處理挑戰。 再者，設計互補金屬氧化物半導體裝置達成該互補金 屬氧化物半導體裝置之正通道金屬氧化物半導體及負通道 金屬氧化物半導體電晶體之對稱門梧電壓乂係很重要。然 =’虽特別是具有多閘極之先進電晶體設計裝置愈做愈小 2 ’很難找出可達成對稱門檻電壓Vt之㈣，裝置結 製造處理。 造户=此，技術領域巾需要多閘極電晶體之改良結構及製 【發明内容】 :_體_之最新結構及方法之本發 ’大致可解決或智取這些及其關題並達成 半導體電晶體之閘極物質第—參數及第二^ 1= 1329926 來諧調該閘極物質作用函數。某些實施例中，金屬係 改變=極物質厚度當作具有可軸或可調整作用函數^開 極物質，及針對正通道金魏化物半賴及貞通道金 化物半導體多閘極電晶體，調整該金屬厚度來達成預期作 用函數。其他實施例中，係將閘極物質植人摻雜物來達成 預期作用函數。 依據本發明較佳實施例，一種半導
電晶體’該第-電晶體包含至少兩第—間:置:;上 第-閘極具有—第—參數。該半導體裝置包含接近該第— 電晶體之-第二電晶體，該第二電晶體包含至少兩第二間 極。該至少兩第二閘極具有—第二參數。該第二參數盘該 第一參數不同。 x
〃依據本發明另一較佳實施例，一種半導體裝置包含一 第-電晶體’該第-電晶體包含至少兩第—閘極，而該至 少兩第-閘極具有-第m二電晶體係配置=近 該第-電晶體，該第二電晶體包含至少兩第二閘極，該至 少兩第二閘極具有-第二厚度，該第二厚度與該第一厚度 不同。該第-厚度係建立該至少兩第1極之—第一作$ 函數’而該第二厚度係建立該至少兩第二閘極之—第二作 用函數，其中該第二作用函數與該第一作用函數不同。一 依據本發明再另一較佳實施例，一種半導體裝置包含 -第-電晶體，該第-電晶體包含至少兩第—開極，= 至少兩第-閘極具有一第一摻雜等級〜第二電晶體係配 置接近該第一電晶體，該第二電晶體包含至少兩第二閘 9 t °亥至少兩第二閘極具有一第二摻雜，等 少兩第等級不同。該第一推雜等級可建立該至 立該至少Γί P個錄，喊第二_等級可建 與該第—翻轉不同。 作用函數 法，較佳實關，-種半導μ置製造方 -他 第—電日日日體’該第-電日日日體包含至少兩第 甲° ，而該至少兩第一閘極具有一第一參數。一帝 曰_曰體升V成接近該第—電晶體，該第二電晶體包含 =:;::第二_具有-第二參數。該第二參數 本發明較佳實施例優點係包含提供製造電晶體裝置及 其結構最新方法。可製造多閘極互補金屬氧化物半導體裝 置，其中多閘極互補金屬氧化物半導體裝置之正通道金屬 氣化物半導體電晶體及負通道金屬氧化物半導體電晶體具 有實質對稱Vt。金仙物f厚度及/或閘極物質摻雜等級係 建立該電阳體間極之作用函數，及建立電晶體之門楹電塵 vt。某些實施例中，相同物質係較佳用於正通道金屬氧化 物半導體及負通道金屬氧化物半導體電晶體之閘極，而降 低沉積及蝕刻兩不同閘極物質所需努力，且亦避免製造處 理作用時之污染。其他實施例巾，單f雜物質物質沉積， 而正通道金屬氧化物半導體裝置或負通道金屬氧化物半導 體電晶體係植入摻雜物來調整該作用函數。 上述已更廣泛說明本發明實施例之特性及技術優點， 1329926 可較佳理解以下本發明詳細說明。此後.將說明本發明附加 特性及優點，其形成本發明申請專利說明主題。熟練技術 人士應了解揭示概念及特定實施例可立即當作修正或設計 其他結構，如電容器或閘極二極體，或可執行本發明相同 目的之其他處理之基礎。熟練技術人士亦應了解該同等建 構並不背離附帶申請專利範圍中說明之本發明精神及範 脅。
【實施例詳細說明】 本較佳實施例製作及使用係被詳細討論如下。然而， 應理解本發明可提供具體化為歧特定文脈之許多可應用 發明性概念。討論之特定實施例僅植造及使用本發明之 例證’而不限制本發明範曹。
—電子學中’，，作用函數，，係為通常以電子伏特測量，將 Fermi等級移至離表面外—無限距離之一點 ==:::質之物謙^ 物暂傳t，過去料體物㈣被#作電晶體裝置之閘極 =導體物質作用函數可藉由摻雜半導體物二 :數，而摻雜购，約515電子伏特:： 電晶體之服賴。 切體仙函鋪直接影響 為了達成先進電晶體設計所需之裳置效能，係趨向使 11 用金屬間極物質及高k介電物 八 閉極係較傳統多晶梦間極為佳，可避^描^物質。金肩 厚度_。然而，用作應並降 體褒置，特別是用於具有開極介 、，屬乳化物半導 =氧化物半_，屬閘= 多電―it ::函4數广_，所，此定義其為=;=r 例如，4.1電子伏特及5 2電子 罨子伏特。 及傳導帶間之電子伏特能隙。在價帶 定義為接近約祕電子伏特之作用函數;;中間^名雜 =化物半導體裝置之近,間隙作用函‘ :::==化物半導體裝置，_ = ，術領_需具有多閘極互騎化物半導 函數之金屬開極。為使互補金屬氧化物半導 效電㈣技術提供優於雜敍齡觀化 體技術之敢大效能利益，需解決之—議 導
Vt控制之可諧調作用函數閘極技術。 、、威電壓 f發明實施例之-特徵係分職出具有如多閘極 道金屬魏物半導體裝置及㈣極正通道金屬氧化物丰 體裝置約4.45電子伏特及4·85電子伏特作用函數之兩近中 12 1329926 間隙金屬·物質。這些作用函數可達成互補金屬氧化物 半導體裝置所需之_ Vtn及@ 〜 〇.3,本發明實施編—特徵翁這兩金屬閘極物質整合 為多閘極裝置處理流程。
本發明實施例可藉由揭示可用於作為負通道金屬氧化 物半導體電晶體及正通道金屬魏物轉體電晶體之多閑 極互補金屬氧化物半導體電晶财之祕物質來達到技術 優勢。-實施例中，閘極物質較佳包含氮石夕化欽。另一實 施例中’閘極物質較佳包含氮化叙或氮化欽。閘極物質亦 可包含其他物質。某些實施财，貞通道金魏化物半導 體電晶體及正通道金屬氧化物半導體電晶體之作用函數可 藉由譜調或調整該閘極物質厚度做調整。因為鄰近閑極介 電質之_物㈣為-金屬’所以可避免使用閘極介電質 之高k介電物賊產生之Fenni釘扎效應。例如某些實施 例中，請道金屬氧化物半導體電晶體及正通道金屬氧化 物料體電晶體之多閘極，亦可包含配置於其上表 一半導體物質層。 本發明將參考特定文脈，亦即互補金屬氧化物半導 韓式場效電晶齡置+之触實關。然而，本發明實施 例亦可被施加至其他半導體裝置剌，其+如三閘極裂置 具有兩個或更多閘極之電晶體可使用。注意，圖式中，、僅 顯示-互齡屬氧化物铸體裝置；然而，在此說明之 製造處理綱可具有許乡形雜半導體工件上之電晶體。 在此說明之金屬層係可藉由改變處理情況而非曰常精確 13 地沉積及_。，，_，，名詞係涉及電晶·體之馳，而這些 名Θ在此交換做使用。 第1至5圖顯示依據本發明較佳實施例於各製造階段 處之半_展置100橫斷面圖式，其中一互 半導體裝置包含具有不同閘極物質厚度 屬氧化物半導體電晶體及負通道金屬氧化物半導 體現在參考第-圖，顯示包含一工件之半 觸知、斷面圖式。工件1〇2較佳包含一絕緣層上覆絲^。 例如，該絕緣層上覆石夕基板包含半導體物質104之第-層， 其包含一基板，配置於該半導體物質104第一層上之一埋 、、巴緣層106或埋入氧化層，及配置於該埋入絕緣層⑽ 之半導體物質108之第二層。工件1〇2亦可包含形成於工 件1〇2其他區域中無圖式之其他主動組件或電路。例如， =件102可包含單晶石夕上之氧化石夕。工件1〇2可包含如電 晶體’二極體等之其他傳導層或其他半導體元件。例如坤 化鎵’化銦’石夕/鍺或碳切之化合半導體可用來取代石夕。 件102可摻雜如p型摻雜物及N型摻雜物以分別形成p 井及N井(無圖式）。例如，雖然半導體物質⑽之第二層 可替代地包含其他物質及尺寸，但半導 __ 層通常包含具有約⑽奈米厚度之石綱。f 第一 硬幕罩110/112/114係被形成於工件1〇2上。硬幕罩 110/112/114係包含第一氧化物層11〇，其包含形成於工件 102上約5奈米或更少之二氧化矽。包含約2〇奈米之 之氣化物112係形成於第-氧化物層110上。包含約2〇奈 米或更少二氧化㊉之第二氧化物層114·係形成氮化物n2 上。例如，可替代是，硬幕罩110/112/114可包含其他物質 及尺寸。 、 _如圖式，半導體裝置100包含正通道金屬氧化物半導 體裝_成之至少-第—區域117，及負通道金屬氧化物半 導體農置七成之至少—第二區域118。例如，該圖式中僅顯 不一第一區域117及一第二區域118 ;然而，半導體裝置 100上可形成許多第一區域117及第二區域118。第一區域 :17及第二區域118可藉由隔離區(第1圖不顯*，例如見 第14圖，392)分隔。 硬幕罩110/112/114係使用石版印刷來模製，例如藉由 沉積光致抗侧層於硬幕罩11()/112/114上，使用石版^ 幕罩將光致抗蝕劑層曝光能量，發展光致抗蝕劑層，及將 光致抗蝕劑層當作模製硬幕罩11〇/112/114之幕罩。如第2 圖所示，硬幕罩110/112/114及可選擇地光致抗钱劑層係被 當作模製工件102之半導體物質之第二層。例如，埋 入絕緣層106可包含半導體物冑108帛二層钱刻處理之一 蝕刻終止層。例如，埋入絕緣層106頂部部分可於半導體 物質108第二層蝕刻處理期間移除.例如，埋入絕緣層1〇6 可具有約150奈米厚度，且可蝕刻包含約15奈米或更少之 一量山’雖然d!可替代地包含其他尺寸。 半導體物質108第二層可形成以遠離工件1〇2水平方 向之垂直方向延伸之半導體物質1G8垂直鰭。鰭式結構1〇8 可當作在此進-步說明之正通道金屬氧化物半導體及負通 15 道金屬氧化物半導縣置之通道。_.神 =d但，了式T通常具有可二 ：:：：rri〇8^d2 可更大，如具有_上 其他參數亦具有決定尺寸d2之效應，但^=二2
例如，鰭式結構1〇8具有等於半導體物们〇8第二層 曰度之-而度。半導體震置卿之第—區域117及第二區 域118中僅顯示兩韓式結構應；然而，雖然可使用其他替 代地數量鰭式結構1G8 ’但各貞通道金魏化物半導體及正 通道金屬氧化物半導縣置可具有許多財結構，如約i 至200縛式結構。
如第2圖所示，閘極介電f 116形成於縛式半導體物 質108側壁上。如圖式’閘極介電f 116可使用如僅氧化 半V體物質108之熱氧化處理來形成。例如，閘極介電質 Π6 了替代地使用;儿積處理來形成，產生亦形成於埋入絕緣 層106及硬幕罩110/112/114(無圖式)上之閉極介電質116 之一薄層。雖然閘極介電質116可替代地包含其他物質， 但閘極介電質較佳地包含铪為基礎介電質，如Hf〇2，
HfSiOx ’ Al2〇3，Zr02 ’ ZrSiOx，Ta205，La203，其氮，SixNy， SiON，HfA10x，HfA10x N—，ZrA10x，ZrAI〇x Ny，SiA10x，
SiA10x Nj.x.y > HfSiA10x * HfSiA10x Ny » ZrSiAl〇x > ZrSiA10x Ny ’其組合或其與二氧化梦之組合。 16 某些實施例中，閘極介電質116較佳包含具有較二氧 化矽介電常數為大之介電常數之一高k介電物質。例如， 閘極介電質116較佳包含具有約4.0或更大之介電常數之一 高k介電物質。雖然閘極介電質116可替代地包含其他尺 寸，但一實施例中，閘極介電質116較佳包含約5〇埃或更 少之一厚度。 ^接著，如第3圖所示，具有一厚度d3之閘極物質12〇 係形成於第一區域117及第二區域118中之鰭式結構上。 雖然閘極介電質116可替代地包含其他尺寸，但閘極物質 120例如較佳包含約5〇〇埃或更少之一厚度山。 一實施例中’閘極物質120較佳包含氮矽化鈦(TiSiN)， 其係為具有視厚度而定之一可變作用函數之一物質。例 如，閘極物f 120較佳包含氮化组或氮化鈦。雖然閘極物 質120可替代地包含其他物冑，但其他實施例中，閑極物 貝120較佳包含如氮石夕化鈦，氮化欽，氮化艇，钮，釘， 氮化給，鶴，銘，釕，氮化釕，氮石夕化叙，NiSix，CoSix ’ 孤乂 ’銀，γ，始，鈦，鈦化始，纪，鍊，錢，欽，給，錯， 乳銘化鈦’錮，氮化翻，氮石夕化錯，氮化錯，氮化給，氮 石夕化铪’氮化鶴’鎳，镨，氮化飢，鶴化鈦之硼化物，磷 化物或銻化物’部份其魏物質，完全其魏物質，及/或 其組合物。_物質12G較佳包含例如作職數可藉由改 變物質厚度而改變之一物質。 雖然閘極物質12G可替鶴錢其_纽積技術被 沉積，但間極物質12〇可藉由如化學汽相沉積㈣^，原子 17 層/儿積(ALD)，有機金屬化學汽相沉積(M〇CVD)，物理汽 相沉積(PVD)，或喷射汽相沉積(1¥1))被沉積。 π 閘極物質120包含半導體物質1〇8之一鰭之第一侧壁 上之第一閘極，及該鰭式半導體物質1〇8第一側壁對侧上 之第二閘極。因此，具有一雙閘極結構之一鰭式場效電晶 體係形成於半導體物質108各鰭上。再次，例如若干鰭 可並列放置形成工件102之第一區域117中之一正通S道金 屬氧化物半導體裝置，或形成第二區域118中之一負通道 金屬氧化物半導體裝置。 、、 雖然亦可使用其他方法及處理參數來形成閘極物質 120 ’但若閘極物質120包含氮石夕化鈦，則閘極物質較 佳係於約攝氏340度溫度及約60托壓力時使用〇 u克/分 鐘之TDEAT前導物及氣體，每分鐘約1〇〇標準立方公分 (s.c.c.m.)之SiH4 ’每分鐘約5，_標準立方公分之氨之化學 汽相沉積而形成。 如第4圖所示，幕罩122係覆蓋著工件1〇2之第一區 域117。幕罩122可沉積於工件102全部表面，且使用石板 印刷從第二區域118被移除以曝光第二區域118中之問極 物質120。例如幕罩122可包含一層光致抗蝕劑及/或一硬 幕罩。一實施例中，雖然亦可使用其他物質，但幕軍122 可包含如SixNy之氮化物質。 如第4圖所示’當閘極物質120至少一上部件從工件 102之第二區域118被移除時，幕罩122係被當作—幕罩。 雖然可使用其他蝕刻處理，但閘極物質120上部件移除處 18 1329926 理係可包含如時間蝕刻處理及/或溼式姓.刻處理之—蝕刻處 理。例如’該姓刻處理包含如反應離子蝕刻(ΜΕ)，溼式蝕 刻，或如反向原子層沉積處理之原子層蝕刻。例如，幕罩 122可保護第-區域117中之閘極物質12〇於侧處理期間 不被移除。 例如，第二區域118中之閘極物質12〇於钱刻處理移 除閘極物質120上部件之後較佳包含約1〇〇埃或更少之一 厚度山。例如，正通道金屬氧化物半導體裝置之第一區域 1Π中之閘極物質120厚度山係較佳大於負通道金屬氧化 物半導體裝置之第二區域118中之閘極物f 12G厚度屯。 例如本發明實施例中，係依據第一區域117及第二區域118 中之間極物質120預期侧函絲佳選制極物f 12〇之 厚度屯及d4。 雖然亦可使用其他化學物，但若硬幕罩122包含氮化 石夕，則可使用如熱顧移除該硬幕罩122。如第4圖所示， 半導體物質124之-選擇層可形成於閘極物f 12()上。例 如’雖然半導體物質m之層可替代地包含其他尺寸及物 ^但半導體物質m之層可包含具有約2〇〇〇埃或更少之 -厚度之多晶梦。例如’半導體物質124包含形成於工件 102之第一區域117及第二區域118中之部分電晶體閉極。 -實施例中’細式，較佳所有閘極物f i2G係於姓 :=中攸第_區域118上被移除。此實施射，閑極物 :另=層接著被沉積於第二區域m及硬幕罩⑵上。或 疋更幕軍ID可於閘極物質附加層被沉積之前被移除來再 19 1329926 • 沉積閘極物質於工件之第二區域ιΐ8上.。例如，閘極物質 . =加層可較佳包含被列為閘極_ 12〇較佳物質之相同物 貝0 接^繼續半導體裳置1〇〇之製造處理。例如，閑極物 f。卩件可被移除以形成如互補金屬氧化物半導體績式 場效電晶體之閘極，閘極物質120及可選半導體物質124 係被同時模製給第一區域117及第二區域118，以分別形成 • 第一區域117及第二區域118中之正通道金屬氧化物半導 體及負通道金屬氧化物半導體多閘極電晶體之間極。附加 絕緣物質層可形成於·上。如第13及14騎權此做 進-步說明），將接觸籍式場效電晶體之源極，及極及閘極。 曰具優點地’可形叙補金屬氧錄半導體鰭式場效電 日日體裝置’其中第一區域m中之多開極正通道金屬氧化 物半導體裝置係包含較第二輯118中之多閘極負通道金 • 屬氧化物半導體裝置為厚之閘極⑽。例如，多閘極正通道 金屬氧化物半導體裝置之閘極1如較佳具有大於多閘極負 通道金屬氧化物半導體裝置之閘極⑽厚度約50埃多 之一厚度。 、 第6及7圖顯示依據本發明一實施例製造包含多閘極 電晶體且具有不同閘極物質厚度之互補金屬氧化物半導體 裴置之另一方法橫斷面圖。相似數字如同用於第丨至5圖 般地用於第6及7圖，而類似物質及厚度係如同上述實: 例所說明者較佳做使用。 只 如第6圖所示’此實施例中，具有厚度屯之第一間極 20 物質220a係形成於鰭式結構2〇8上(如釔置於鰭式結構2⑽ 上之閘極介電值216及硬幕罩21〇/212/214上）。例如包 含光致抗_或硬幕單層之幕罩⑽係形成於半導體褒置 200之第二區域218上。第二閘極物質220b厚度(16係形成 於第:區域217中之第—閘極物質22〇a上及第二區域218 中之幕罩230上。如第7圖所示，使用金屬剝離⑽__技 術，當幕罩230被移除時，第二閘極物質22%係從第二區 域218上被移除。 因此’如第1至第5圖所示實施例，第-區域217中 之閘極220a/22〇b係包含大於第二區域218中之閉極物質 220a厚度(15之-厚度d5 + d6。如第7圖所示，半導體物質 224之一層可被形成於第一區域217中之閘極物質 220a/220b上及第二區域218中之閘極物質22〇a上。 第8圖為顯示依據本發明實施例具有若干類型閑極介 質物質不同厚度之氮魏鈦閘極_函數圖式。包含問極 介電質二氧姆具有不同厚度之氮㈣鈦閘極物㈣㈣ 係顯示於232 ;包含閘極介電質Hf〇x之氮梦化關極物質 116/216係顯不於234 ;而包含閘極介電質HfSi〇x之氮石夕化 鈦閘極物質1膽6係顯示於236。顯示於y軸上之作用函 數係依據顯示於X軸上以埃表示之氮魏鈦酿物質厚度 而改變。 第9圖顯示具有各當作兩不同沒極對源極電壓(彻） 閘極物質之未摻雜通道及多晶石夕之正通道金屬氧化物半導 體及負通道金屬氧化物半導體鰭切效電晶體之轉移特 1329926 性’說明本發明實施例於該轉移特性上’之影響。汲極電流 ID係被顯示於y軸上當做χ軸上閛極對源極電壓vgs之函 數。238處之曲線顯示具有當作閘極物質之未摻雜通道及多 晶矽之正通道金屬氧化物半導體鰭式場效電晶體之轉移特 性(如傳統平面正通道金屬氧化物半導體短通道裝置將呈現 =238之類似曲線）’而24〇處之曲線顯示具有當作開極物 質之未摻雜通道及多晶矽之負通道金屬氧化物半導體鰭式 場效電晶體之轉雜性(如傳統平面貞通道金屬氧化物二 麵通道裝置將呈現如施之類似曲線）。先前技術互補金 屬氧化物半導體裝置之兩組曲線238及240係於約⑽祕 至1.00E-06之汲極電流ID (見區域242)處之〇問極對源極 電壓VGS處交又。具優點地，依據本發明實施例，因為作 用函數係使用閘極物質厚度做調整’所以轉移函數曲線可 f諧調於244戶斤示赚-12至1.00E-K)之沒極電流ID處 父叉。例如’因為此大大降低如互補金屬氧化物半導體 S曰曰體被形成其巾’亦包含其他Μ觀元件之全 路功率消耗，所以嶋·Π之電晶Μ閉電流(off·瞻ent) =某些互補金屬氧化物半導體裝置之i施_5關閉電流 為佳。若功率消織降低，縣電晶體·於如手機，個 人數位助理(PDA)_上约腦之行動應財，則行 具優點地不需充電而可於待機模0操作更長。』 依據在此進-步說明之本發明實施例，閘極 參數係可觀變翻_物歧 半導$ 及負通道金屬氧化物半導體電晶體之作用^數+導體 22 1329926 在此被併入參考之Lin，R等人於_E電子裝 2002年1月第23冊第1部49·51頁文獻標題，，互補金屬 化物半導财置㈣綱之可輕侧函數技術，，中， 示以氮植入鉬，發現些微轉移包含錮之閘極作用函數:秋 而，因為氮植入會降低通常由低能量及劑量形成之源極^ 汲極區域，所以使用高能量(29keV)及高劑量阳$⑽q之 氮植入為基礎之相當厚_片（㈣A)作用函數轉移，係不 足用於具薄鰭之鰭式場效電晶體或三閘極裝置。 接著參考第10目，本發明實施例可藉由將推雜物 352/354植人互補金屬氧化物半導體鳍式場效電晶體裳置 至少-電晶體之金屬閘極32G ’以譜調金制極難36〇作 用函數達成技術優勢。第1G_示本發明另—實施例橫斷 面圖式，其中第二區域318中之負通道金屬氧化物半導體 電晶體籍式場效電晶體作用函數可藉由將摻雜物松⑽ 植入閘極物質320做調整。使用之相似數字係如同先前圖 式中所使用者。 雖然其他作用函數可替代性轉移，但例如係可選擇閑 極物質320/360及掺雜物352/354來達成至少2〇〇mV之作 用函數轉移。同時’其他實施射，閘極植入所使用之推 雜物係包含用來形成多閘極裝置之源極及沒極區域(第⑴ 圖無圖式；見第14圖中之源極區域3_及汲極區域 職）。例如’ _摻雜人處糖储有如时形成源極 ^及極區域308b & 308c之植入處理般之低能量及低劑 量，所以閘極植入並不會過度補償源極及汲極區域3〇8b及 23 1329926 308c植入處理。
再次參考第10圖，一實施例中，閘極物質320較佳包 含氮矽化鈦，且如第二區域318中之負通道金屬氧化物半 導體電晶體之至少一電晶體係被植入包含矽之摻雜物 352/354。其他實施例中，閘極物質32〇較佳包含氮矽化鈦， 氮化鈦，氮化组，组，釕，翻，氮化給，鎢，銘，釘，氮 化釕，氮矽化鈕，NiSix，CoSix，TiSix，銥，γ，鉑，鈦， 鈦化鉑，妃，銖，铑，鈦，給，錯，氮鋁化鈦，鉬，氮化 钥，氮石夕化鍅，氮化錯，氮化給，氮石夕化铪，氮化鶴，錄， 镨，氮化釩，鎢化鈦之硼化物，磷化物或銻化物，部份矽 化物質，完全矽化物質(FUSI)，及/或其組合物。植入至少 一閘極物質320之摻雜物352/354較佳包含矽，硼，砷，磷， 碳，鍺或銻或其組合。
某些實施例中，因為氮植入通常過大且可能不利影響 源極及汲極區域(見第4圖中之區域3〇8b及3〇8旬，所以摻 雜物352/354較佳包含如非氮之物質。較佳是，植入摻雜物 3S2/3M植人處理之獻織及功料級倾如形成源極 及沒極區域3_及施之植人處理弱或不強，而不過度 麵源極308b及沒極308c區域植入處理。例如某些實施 例中’相同摻雜物係可植入被用來形成源極獅及沒極 308c區域之閘極物質mo。 再參考第1G圖’閘極物質32G被配置於第-區域317 及第二區域318上之後，幕罩现係於第-區域317上形 成。例如’幕罩350可於第一區域317及第二區域318上 24 1329926 ，成，且接著從第二區域318被移除，如，幕罩35〇可 包含-層光致抗钱劑或包含絕緣體之硬幕罩。 352 第二區域318中之閘極物質係被植入摻雜物 。幕罩350可於植人處理期間保護第—區域317中之間 極物質。閘極物質·係於第二區域318中改變，且可包 含遍及閘極物質320之摻雜物352分級密度。例如，閉極
物質可包含較接近埋入絕緣層施下表面或韓應 側面處為高之閘極物質上表面處之捧雜物352密度。 某些實施例中，第一區域317及第二區域318中1閘 極物質320係可被植入第一等級換雜物。接著，例如第一 區域317被遮罩’而第二區域318中之間極物質係被 植入附加摻雜量，以設定與第一區域317中之第一等級換 雜物不同之第二區域318中之第二等級摻雜物。
•=實施例中’如354所示，植入處理係較佳以一角度 被引導朝向件302。例如’雖然其他角度可替代被使用， 但該角度較佳包含與工件3G2上表面(其可為Q度)呈約％ 至60度之-角度，如，雖然鰭3〇8可能包含相當高方向 比，但轉動植入絲354方向角度係有助於沿著韓通側 壁將摻雜物354植入閘極物質320。 某些實施例中，工件302係被旋轉若干次，而被一角 度引導之植入處理354係被重複將閘極物質36〇各側植入 於鰭308上。例如，工件302被第一次植入，則工件观 被選轉90度。工件302被第二次植入，則工件3〇2再被選 轉9〇度。某鍊關巾，场齡難人及_以植入間 25 極物質遍所有側壁，如包含四植入處理及三 例如其他實施例中，閘極物質36〇至 麵被植入較鰭姻另—側壁為高密度之摻雜^ 質入牛驟·^ U 旋轉’且具有-單推雜物 ft驟。:替代疋’例如工件搬僅可於執行第二摻雜 植入處理之耵被旋轉一次。例 ” ㈣如㈣物可被植入於鰭狀 、，，。構弟-側壁’而非雜結構第二侧壁上。 接著說明植入摻雜物調整作用函數之實驗結果。沉積 包含具有約25至3G%初始發密度之25g埃厚度之氮石夕化欽 之閘極物質。表1顯示具約中間隙等級(4 65ev)之對稱作用 函數及6不同翻裝置之互補金屬氧化物半導_式場效 電晶體處理:
裝置類型 正通道金屬氧化物半導 體高效能 0.3E15cm-2 4.85eV
質矽附加劑量作用函數
HfSiO 26 —~~~效能 _ ----—. ~———_ 表1 例如 、音人s L3二氧切7介電質之閘極介電質之正通 I屬氧化物半導财貞正通道金屬氧化物半導體裝置， Γ看到因植人紐改變所產生對侧函數最大影響之最 成功結果。
第11圖係為依據本發明—實施例具有各閘極物質於石夕 各摻雜等級之各類電晶體震置之氮石夕化鈦作用函數圖式。 —圖所示物@元件數量圖式 第u圖中之元件數量 閘極物質 370 372 374 376 氮矽化鈦 —--------- 氮化鈦 ---- 氮妙化鈦 氮化鈦 閘極介電物質 氧化發 .氧化矽
ΗίΌ'
第12圖顯示植入三閘極電晶體裝置之本發明一實施例 橫斷面圖式。此實施射，硬幕罩並列於絕緣層上覆石夕 基板402之半導體物質408第二層上表面上，或硬幕罩可 替代地於半導體物質408第二層被模製形成韓狀結構顿 之後被移除。此實施例中，各電晶體係包含鰭狀結構4〇8 上之三個第一閘極。第一閘極係被配置於鰭狀結構4〇8第 一側壁上，其中第二侧壁面對著相同鰭狀結構4〇8之第一 27 1329926 側壁。第三閘極係被配置於各鯖狀結構倾之上表面上。 例如’鰭狀結構408可當作第一區域417及第二區域· 中之電晶體通道。例如參考第U5g|，及第6及7圖， 閘極420可具有藉由閘極厚度諧調之作用函數，或閘極4如 可替代地具有藉由不同摻雜等級將摻雜物植入第一區域 417 ’第二區域418或第一區域417及第二區域418兩者中 諧調之作用函數。 如第13圖所示，接著繼續處理半導體裝置，其顯示依 據本發明實施例形成上金屬化及絕緣層於鰭式場效電晶體 裝置上之後包含多閘鰭式場效電晶體裝置之一半導體裝置 3〇〇。第14圖顯示垂直於第13圖所示圖式之第13圖所示 鰭式場效電晶體裝置鰭結構圖式。 如第14圖所示，鰭狀結構3〇8部件可被植入摻雜物以 形成源極區域308b及汲極區域308c。例如，第14圖所示 亦可看到被配置於源極區域308b及汲極區域3〇8c間之通 道308a圖式。例如某些實施例中，形成源極及汲極區域3〇肋 及308c之植入步驟係可替代地於在此說明之製造處理步驟 之釦發生。弟14圖亦顯示包含如氧化物，氮化物或其組合 之絕緣物質之隔墊394，係可形成於閘極324/320及硬幕罩 310/312/314側壁上。絕緣及傳導層係可形成於如絕緣層384 及390之互補金屬氧化物半導體鰭式場效電晶體或三閘極 電晶體。 接頭386a(第13圖)可提供電子接觸多閘極裝置之閘 極，如與形成於半導體物質324上之矽化物質3幻接觸。 28 1329926 同樣地，接頭386b(第14圖)可提供經由形成於源極3〇8b 上之石夕化物382電子接觸源極3〇8b，而接頭386c可提供經 由形成於汲極308c上之矽化物382電子接觸汲極3〇8c。 rig yju ……a〜'个/曰夕风汉保教於絕緣物質及可電
子接觸接頭386a，386b及386c如導線388a，388b及388c 之接頭上表面上。接合塾(無圖式㈣彡成於接社，而複數 半導體裝置300接著分隔為各晶粒。例如，該接合塾可連 接至積體電路封裝(亦無圖式)或其他晶粒之導線，以提供電 子接觸半導體裝置300之多閘極電晶體。 八
一實施例中，多閘極電晶體較佳包含第一區域317中 之正通道金屬氧化物半導體電晶體及第二區域318中之負 通道金屬氧錄半導體電晶體。依據本㈣實施例，較佳 是正通道金屬氧化物半導體電晶體中之閘極物f 32〇係較 負通道金屬氧化物半導體電晶體中者為厚，或間極物質32〇 較佳於㈣道金屬氧化解導體電晶體包含較正通道金屬 半導體電晶體中為高之推雜密度。一實施例中，閉 ，物質320厚度或閘極物質32〇掺雜等級，係使正通道金 屬乳匕物半導體電晶體之閘極物質具有約《8研之作用函 ί間Γ吏Μ道金屬氧化物半導體電晶體 = 道金屬氧化物半導體電晶體間極之作用函= 〇 至4.解，而正通道金屬氧化物半導體電曰體門 極之作用函數較佳包含約4.2至4 : ¥體電曰曰體閘 雖然門檻電壓可替代地包含其他電鲜級，如纟^例^ 29 1329926 至約15V之對稱Vt值’但電晶體12〇及122較佳分別具有 約+0.3及一0.3V之實質對稱門檻電壓。 ’、 本發明實施例可_若干不衫_電晶體裝置應用 之技術優勢。例如，本發明實施例可實施於負通道金屬氧 化物半導體高效能(HP)裝置，貞通道金屬氧化物半導體低 操作功率(LOP)褒置，負通道金屬氧化物铸體低待機功率 (LSTP)裝置’正通道金屬氧化物半導體高效能農置，正通 道金屬氧化物半_低操作功率裝置，正通道金屬氧化物 半導體低待機功率裝置。這些在此被併入參考之高效能裝 置’低操作功钱4 ’低待機功轉置參數，係於半導體 國際技術發展進程(ITRS)2002年版中定義。較佳是，依據 本發明某些實_ ’ -_所钱置(如貞通道金屬氧化物 半導體或正通道金屬氧化物半導體)係具有相同推雜等級， 但可依據如高效能裝置，低操作功率裝置，低待機功率 置之裝置類型具有不關極層厚度。例如，可選擇但不二 疋需要附加植入處理。 ' 第15至17圖說明以如低待機功率，低操作功率或言 效能之裝置_為基礎纽魏人肺達到預 : 性。例如’第I5圖顯示依據本發明一實施例包含最適用於 低待機功率裝置之量之雜植人負通道金屬氧化物轉體 閘極具有100埃厚度之一氮魏鈦閘極物質之一低待 率互補金屬氧化物半導體三閘極裝置之測量轉移特性。該 圖式係觸具有未摻雜通道及多晶奴正通道金屬氧化物/ 半導體電晶體及負通道金屬氧化物半導體電晶體做計算， 30 1329926 當作正通道金屬氧化物半導體電晶體及負通道金屬氧化物 半導體電晶體之各兩汲極對源極電壓(¥1)幻之閘極物質。 538a處之曲線顯示正通道金屬氧化物半導體電晶體之1 2V 沒極電麗(Vd)處之閘極對源極電壓等級(VGS)範圍之汲極 電流(ID)，而538b處之曲線顯示正通道金屬氧化物半導體 電晶體之0.05V沒極電壓處之沒極電流vs閘極對源極電壓 等級。540a處之曲線顯示負通道金屬氧化物半導體電晶體 之1.2V ’及極電壓處之汲極電流v s閘極對源極電壓等級， 而54〇b處之曲線顯不負通道金屬氧化物半導體電晶體之 0.05V ;及極電壓處之汲極電流vs閘極對源極電壓等級。例 如，曲線538a及54〇a，538b及54〇b係於區域544中约 1.00E 11之;及極電流ij)處之〇閘極對源極電壓等級處交叉。 ，第16圖顯示依據本發明一實施例高效能互補金屬氧化 物半導體三祕裝置之測量轉移雜，包含具有正通道金 屬氧化物半導體約施埃厚度及負通道金屬氧化物半導體 約75埃厚度之氮石夕化鈦閘極物質。負通道金屬氧化物半導 體裳置閘極物質係被植人最適用於高功率裝置之密度下之 石夕。638a處之崎顯示正通道金屬氧化物半導體電晶體之 uv汲極電壓處之沒極電流vs間極對源極賴等級，而 挪處之曲線顯示正通道金屬氧化物半導體電晶體之 0.05V沒極賴處之汲極電流vs 對源極電壓等級。输 ^之曲線顯示負通道金屬氧化物铸體電晶體之W沒極 電壓處之秘電流v.s __極電_級，而祕處之 曲線顯示負通道金屬氧化物半導體電晶體之〇〇5v汲極電 31 1329926 壓處之沒極電流v.s閘極對源極電壓等級。例如，曲線638a 及640a，638b及640b係於區域644巾約i 〇㈣至工施_9 之汲極電流ID處之〇閘極對源極電壓等級處交又。
第17圖顯示依據本發明一實施例低操作功率互補金屬 氧化物半導體三閘極裝置之測量轉移特性，包含具有正通 道金屬氧化物半導體約·埃厚度及負通道金屬氧化物= 導體約75埃厚度之氮純鈦閘極物質。負通道金屬氧化物 半導體裝置閘極物質係被植入最適驗低操作功率裝置之 密度下之㊉。738a處之#_示正通道金屬氧化物料體 電晶體之1.2V祕電壓處之祕電流vs閘極對源極電壓 等級’而738b處之曲線顯示正通道金屬氧化物轉體電晶 體之0.G5V _電壓處之祕電流vs閘極對源極電壓等 級。740a處之曲線顯示負通道金屬氧化物半導體電晶體之 1.2V汲極電壓處之汲極電流vs閘極對源極電壓等級，而 740b處之曲線顯示負通道金屬氡化物半導體電晶體之 0.05V汲極電壓處之汲極電流vs閘極對源極電壓等級。例 如，曲線738a及740a，738b及740b係於區域744中約 1.00E-10之汲極電流Π)處之〇閘極對源極電壓等級處交又。 因此，如第15-17圖顯示及在此說明，依據本發明實施 例，多閘極互補金屬氧化物半導體閘極物質之摻雜植入等 級及厚度係可針對正通道金屬氧化物半導體及負通道金屬 氧化物半導體電晶體做調整，以達成互補金屬氧化物半導 體之轉移特性及預期效能。 包3互補金屬氧化物半導體多閘極裝置之最新半導體 32 1329926 •裝置’具有包含—金屬之正通道金4氧化物半導體及負通 運金屬氧化物半導體裝置，係依據本發明實施例形成。本 發明較佳實施例優點係包含提供製造半導體裝置廳， 200 ’ 300及400之方法及其結構。分獅成於第一區域 117 ’ 217 ’ 317 及 417 及第二區域 118，218，318 及 418 中 •之夕閘極正通道金屬氧化物半導體及負通道金屬氧化物半 籲 冑體電晶體係較佳具有-實質對稱Vt。例如，Vtp約為— 0.3V ’而Vtp可為實質相同正值，如約+〇3v。例如，金屬 ，極層厚度及/或雜植人等級係可建立多閘極正通道金屬 氧化物半導體及負通道金屬氧化物半導體裝置閘極物質之 作用函數。依據本發明實施例，正通道金屬氧化物半導體 或負通道金屬氧化物半導體電晶體或兩者之閘極物質厚 度，閘極物質摻雜植入等級係可用來調整正通道金屬氧化 物半導體及負通道金屬氧化物半導體電晶體之作用函數。 • 雖然已詳細說明本發明實施例及其優點，但應了解只 要不背離附帶申請專利所定義之發明精神及範轉，在此均 可做各種改變及替代。例如，熟練技術人士很容易瞭解在 此說明許多特性，功能，處理及物質均可改變而仍保持於 本發明範圍内。再者，本應用範圍不預期受限於說明書中 說明之處理，機器，製造，事務組合，裝置，方法及二驟 之特定實施例。雖然熟練技術人士之一很容易從本發明揭 示瞭解’可執行與在此說明對應實施例實質相同功能或結 杲原本存在或稍後發展之處理，機器，製造，事務組合， 裝置，方法及步驟特定實施例亦可依據本發明做使用。於 33 1329926 是，附帶申請專利範圍係預期包含於如處理，機器，製造， 事務組合，裝置，方法或步驟之其範圍内。
34 1329926 【圖式間單說明】 為了更完整理解本發其優點，現在參考以下說明及 附圖，其中： _示依據本發明較佳實施例於各製造階段處
梦署勺人、置&斷面圖式’其中—互補金屬氧化物半導體 有不同閘極物質厚度之多閘極正通道金屬氧化 物料體電晶體及負通道金屬氧化物半導體電晶體； 第6及7圖顯示依據本發明一實施例另一製造包含多問 具林_域質厚度之—互補金屬氧化物半 V體裝置之方法橫斷面圖式； 第8圖為顯示依據本發明實施例閘極介質物質若干類型 及厚度之作用函數圖式； 第9圖顯示具有#作_物質之未摻雜通道及多晶石夕之 正通道^屬氧化辨導職晶體及負通道金屬氧化物半導
體《式暴放電a曰體轉移特性，描述本發明實施例對鰭式場 效電晶體互補金屬氧化物半導體裝置轉移特性之影響； 第10圖顯示本發明另一實施例橫斷面圖式，其中負通道 金屬乳化物半導體電晶體作用函數可藉由將摻雜物植入該 閘極類型做調整； 第11圖為依據本發明—實施例具有各雜物質於石夕各摻 雜等、·及之各類電晶體裝置之氮石夕化鈦(TiS iN)作用函數圖 式； 第12圖顯喊人二_電晶體裝置之本發明—實施例橫 斷面圖式； 35 第f圖顯示依據本發明實施例形成上金屬化及絕緣層於 Μ式場效電晶體裝置上之後之―,喊場效電晶體裝置； 第14圖顯示垂直於第13圖所示圖式之第13圖所示鰭式 場效電晶體裝置鰭結構圖式； 第15圖顯示依據本發明一實施例包含矽被植入負通道金 屬氧化物半導體閘極之-氮石夕化欽閘極物質之-低待用功 率(L S ΤΡ)互補金屬氧化物半導體三閘極裝置之測量轉 φ 性； 第16圖顯不依據本發明一實施例包含矽被植入負通道金 屬氧化物半導體閘極之-氮石夕化鈦閘極物質之-高效能 (HP)互補金屬氧化物半導體三閘極裝置之測量轉移特性； 及 第17圖顯示依據本發明一實施例包含矽被植入負通道金 屬氧化物半導體閘極之一氮矽化鈦閘極物質之一低操作功 率(LOP)互補金屬氧化物半導體三閘極裝置之測量轉移特 • 性。 除非另有標示，否則對應不同圖式中之數字及符號大致 意指對應部件。該圖式係清楚說明較佳實施例相關特徵且 不必定標描續'。 【主要元件符號說明】 100、200、300、400半導體裝置 102、302 工件 36 1329926
106、306、384 絕緣層 116 > 216 閘極介電質 117、217、317、417 第一區域 118、218、318、418 第二區域 120 > 320 閘極物質 122'230 ' 350 幕罩 208 > 308 鱗式結構 220a 第一閘極物質 220b 第二閘極物質 308a 通道 308b 源極區域 308c 没極區域 352 ' 354 掺雜物 382 矽化物 386a、386b、386c 接頭 388a ' 388b ' 388c 導線 394 隔墊 402 $夕基板 420 閘極 104、108、124、224、324、408 半導體物質 110、112、114、210、212、214、310、312、314 硬幕罩 37

Claims (1)

1.329926 > U (l· 、申請專利範圍·· ' 1 一種半導體裝置，包含. -第二電晶體，其接厚度;及 包含至1晶體，料二電晶纟
-閑極中的每—個僅具有^至乂兩; 極具有-第二厚度，該第一厚=該至少兩第1 中該半導體穿置勺人 度大於該第二厚度1 其中該第=:ΐ補金屬氧化物半導體裝置， 晶體，該第二電日=人正，金屬氧化物半導體雙 電晶體，其中^厚氧化物半導體 -第-作用函數其==少兩第-間極的 二_的—第用二—厂係建立該至少兩第 詨第-你田第乍 而其中該第二作用函數盘
^雷^ 獨，以提供該第—電晶體的一第一 =電壓與該第二電晶體的—第二門檀觀之 體其:該至少兩第一閘極包含鄰近該第一電晶 、閘極介電質的一第一金屬閘極材料及該至少兩 =一間極包含鄰近該第二電晶體的該_介電質的— 弟-金屬閘極材料’該第一金屬閘極材料與該第二金 f閘極材料為相_物質並包含氮魏鈦，'氮化:、， 鼠化纽’包，釕，氮化給’鎢’銘’舒氮化釕氮 ，化纽’贿，，〇^，服，银，¥，翻，欽，欽化 •’鈀’錁，錄，鈦，給，錯，氮叙化鈦，銷，氮化 38 2. 鉬’氮矽化錘’氮化锆，氮化铪，氮矽化铪，氮化鎢， 錄，鐯’氮化釩’鎢化鈦之硼化物，磷化物或銻化物， 部份其石夕化物質’完全其矽化物質，及其組合物的其 中之一。 如申請專利範圍第1項的半導體裝置，其中該第一厚 度係大於該第二厚度約50埃或更多。 3.
如申請專利範圍第1項的半導體裝置，其中該第一厚 度係包含約5GG埃或更少，而其巾該第二厚度係包含 約100埃或更少。 4. 一種半導體裝置，包含： -第-電晶體，該第一電晶體包含至少兩第一閘極， 該至少兩第-閘極具有一第一摻雜等級；及
第-電阳體’其接近該第—電晶體，該第二電晶體 包含至少兩第二閑極，該至少兩第二間極具有一第二 擦雜等級，該第二摻雜等級與該第一推雜等級不同， Ϊ中至少該第二摻雜等級之—摻雜物包含非氮之物 ^且是植人角度導致該第—摻雜等級及/或該第二摻 ”級，其中該第一換雜等級係建立該至少兩第-閘 作用函數，其中該第二摻雜等級係建立該 用I數盘;:極的一第二作用函數，而其中該第二作 的作用函數不同，以提供該第一電晶體 nr與該第二電晶體的-第二_ 之間的-對稱性，且該至少兩第一閉 材料及該至少兩第H 的金屬閘極 3極的一金相極材料包含氮石夕 39 化鈦’氮化鈦’氮化鈕’鈕，釕，氮化铪，鎢，鋁， 釕’氮化釕，氮矽化鈕，NiSix，coSix，TiSix，銥，γ， 銘，鈦’鈦化鉑’鈀，銖，铑，鈦，給，锆，氮鋁化 欽’麵’氮化銦，氮石夕化錄，氮化錄，氣化給，氣石夕 化铪，氮化鎢’鎳’镨’氮化釩，鎢化鈦之硼化物， 磷化物或銻化物，部份其矽化物質，完全其矽化物質， 及/或其組合物。 如申請專利範圍第4項的半導體裝置，其中該第一電 晶體係包含一正通道金屬氧化物半導體電晶體，其中 »亥第一電明體係包含—負通道金屬氧化物半導體電晶 體，而其中該第二摻雜等級係大於該第—掺雜等級。 如申請專利範圍第4項的半導體裝置，其中該第一電 晶體係包含-正通道金屬氧化物半導體電晶體，其中 該第二電晶體係包含-負通道金屬氧化物 體’其中該第-摻雜等級係無包含_摻雜物植入。 如申請專利翻第4項的半導體《置，其中該至少第 二摻雜等級之-摻雜物係包切1、坤 鍺、銻或其組合。 如申請專利制第4項的轉體裝置，巧 ，體包含至少-第-鰭狀結構’其中該至少兩第一閑 =該= 的-第-側壁及- ::於該至少-第，構:該第 =:側! 中該至少一第包蝴-電晶體的-通 道-其中該第二電晶體包含至少一第二鰭狀結構，其 中該至少兩第二閘極係配置於該至少一第二鰭狀結構 的一第—侧壁及一第二側壁上，而該至少一第二鰭狀 結構的該第二側壁係位於該第—側壁對側，其中該至 9. > 一第一鰭狀結構係包含該第二電晶體的一通道。 ^申請專利細第8項的轉體裝置，射該第二電 日日體的該至少一第二鰭狀結構第一側壁上該第二間極 的一摻雜輪扉係與該至少一第二鰭狀結構第二側壁上 的一摻雜輪廓不同。 10.利範圍第：項的輸裝置其中該第二電 搞的第―11狀結構的第—側壁上該第二閘 雜輪廓係與該至少一第二鰭狀結構的第二侧 u二由二Ϊ—間極的一摻雜輪廓實質相同。 3=圍第8項的半導體裝置，其中該第-換 該摻雜物ur電;c雜等級係包含 至 及 少-第二鰭狀結構中之=二源極區域及形成於該至 -源極區域、該第—㈣J—秘區域，而其中該第 第二沒㈣域係包含該摻雜:、轉二源極區域及該 一種半導體裝置製造方法，包含. 形成一第一電晶體，該 極，該至少兩第一閉極電晶體包含至少兩第一閘 〃有一第一參數；及 41 12.
形成接近該第一電晶體的一第二電晶體，該第二電晶 體包含至少兩第二閘極’該至少兩第二閘極具有一第 二參數，該第一參數係包含一第一摻雜等級，且該第 二參數係包含一第二摻雜等級’其中該至少兩第一閘 極的一金屬閘極材料及該至少兩第二閘極的一金屬閘 極材料包含氮發化鈦，氮化鈦，氮化叙，组，釕，氮 化給，鶴，紹，釕，氮化舒，氮石夕化組，NiSix，CoSix， TiSix，銥，γ，始，鈥，鈦化叙，把鍊，錢欽，給， 鍅，氮鋁化鈦，鉬，氮化鉬，氮矽化鍅，氮化錯，氮 化銓氮石夕化給，氮化鶴，鎳，錯，氮化叙，鶴化欽 之硼化物，磷化物或銻化物，部份其矽化物質，完全 其石夕化物質，及/或其組合物，其中將該捧雜物植入該 至少兩第二閘極的該金屬閘極材料包含植入石夕、侧、
Γ!:、鍺、綈或其組合，其中該第二參數與該 苐一參數不同，以提供該第—電晶體的—第 壓與該第二電晶體的-第二門檻電壓之間的一ς =，且其中形成該第-電晶體及形成該g 含:導趙物質之複數轉上形成-間極= 13 第二電晶體的該閉極物質質*將一換雜物植入該 如:請專利範圍第12項的方法，其中該第 -第-厚度’且其中該第二夂 ;數包含 14.如申請專利範圍第13項的方法，Γ成該第:厚電度曰° 形成該第二電晶體之前進一步包含.電晶體及 42 ^329926 提供-工件，該工件包含具有一基板之一絕緣層上覆 石夕基板、配置於該基板上的一埋入絕緣層、及配置於 該埋入絕緣層上的-層半導體物質，該工件包含一第 一區域及一第二區域； 分別於該第-區域及第二區域的該層半導體物質内形 成至少-第-鰭狀結構及至少一第二趙狀結構，各該 至少=第-鰭狀結構及各該至少一第二縛狀結構係包 含一第一侧壁及一對側第二侧壁；及 於該至少-第-韓狀結構及該至少一第二簿狀結構的 ίΪΓ及第二側壁上形成―閘極物質，其中形成該第 、曰體係包含於該第—區域中的該閘極物質上形成 該至少兩第一閘極，Α中兮卜 -第：：：電： 極=!二電晶體係包含於該第二區域中的該間 門極亀兩第二閘極’其中該至少兩第二 =電：物質及該至少一第二鰭狀結構係包含該 15.如申請專利範圍第14項的方法其中 體=成該第二f晶體係包含树祕 沉= -第-閘極物質，及從該第二電 份該第—閘極物質。 矛' 夕一邛 16.如申請專利範第】5 電晶體 上移除至少一部份該第一 一 .㈣方法射從該第. 閘極物質係包含從該第二電 進一步包含於至少 晶體上移除所有該第-_物質， 43 1329926 該第二電晶體上沉積— 17.如申請專利範圍第16項的方;H 體及形成該第二電曰曰與位^ 八♦形成該第一電晶 二電晶體上沉積一^曰—'、匕含於該第一電晶體及該第 二電晶體、於該第 ^物質、以—幕罩遮蓋該第
及該幕罩。第一電晶體上移除該第二間極物質 18.如申請專利範圍第12項 ::電晶體的該閘極物質係包含以:== 19.
第Μ項的方法’其中各該複數鰭係包 :第-側壁及位於該第一側壁對側的一第二側壁， 兮植入料二電晶體的該閘極物質摻雜物係包含將 该摻雜物植人該魏_—第—趣上，而非該複數 鰭的該第二側壁上。 20.如申請專利範圍第18項的方法，進一步包含旋轉該半 導體裝置’並以該角度重複植入該摻雜物。 儿如申請專利範圍第12項的方法，進一步包含在將該推 雜物植入該閘極物質之前，藉由將該摻雜物植入該複 數鰭以於各該複數鰭中形成一源極區域及一汲極區 域’其中將該掺雜物植入該複數鰭係包含該摻雜物的 一第一劑量及一第一能量等級，其中將該摻雜物植入 該閘極物質係包含該摻雜物的一第二劑量及一第二能 量等級’其中該掺雜物的第二劑量小於該掺雜物的第 44 1329526 一劑量，而該第二能量等級小於該第一能量等級。
45
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