具有變化柵極結(jié)構(gòu)的集成電路及其制法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置以及制造半導(dǎo)體裝置的方法，尤其涉及集成電路以及制造 具有變化柵極結(jié)構(gòu)的集成電路的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 不同的半導(dǎo)體裝置可經(jīng)制造而具有一個(gè)或多個(gè)不同的裝置特征，例如閾值電壓、 開(kāi)關(guān)速度、泄露功耗等。針對(duì)意圖執(zhí)行特定功能的裝置，多種不同的設(shè)計(jì)可分別優(yōu)化這些特 征的其中一個(gè)或多個(gè)。例如，對(duì)于提供計(jì)算邏輯功能的裝置，一種設(shè)計(jì)可具有降低的閾值電 壓以增加開(kāi)關(guān)速度，而對(duì)于提供內(nèi)存存儲(chǔ)功能的裝置，另一種設(shè)計(jì)可具有增加的閾值電壓 以降低功耗。使用針對(duì)不同功能分別優(yōu)化的多個(gè)分立裝置的系統(tǒng)將導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜性更高、 系統(tǒng)占用面積增大以及系統(tǒng)成本增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)并提供額外的優(yōu)點(diǎn)，在一個(gè)態(tài)樣中提供一種集成電路。該 集成電路包括：設(shè)于襯底結(jié)構(gòu)上方的變化柵極結(jié)構(gòu)，該變化柵極結(jié)構(gòu)具有位于該襯底結(jié)構(gòu) 的第一區(qū)域中的第一柵極堆疊，以及位于該襯底結(jié)構(gòu)的第二區(qū)域中的第二柵極堆疊；位于 該襯底結(jié)構(gòu)的該第一區(qū)域中的第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管，該第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管包括該變化柵極結(jié) 構(gòu)的該第一柵極堆疊并具有第一閾值電壓；以及位于該襯底結(jié)構(gòu)的該第二區(qū)域中的第二場(chǎng) 效應(yīng)晶體管，該第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管包括該變化柵極結(jié)構(gòu)的該第二柵極堆疊并具有第二閾值 電壓，其中，該第一閾值電壓不同于該第二閾值電壓。
[0004] 在另一個(gè)態(tài)樣中，這里提供一種制造集成電路的方法。該方法包括設(shè)置變化柵極 結(jié)構(gòu)，該變化柵極結(jié)構(gòu)設(shè)于襯底結(jié)構(gòu)上方，該變化柵極結(jié)構(gòu)具有位于該襯底結(jié)構(gòu)的第一區(qū) 域中的第一柵極堆疊以及位于該襯底結(jié)構(gòu)的第二區(qū)域中的第二柵極堆疊，且該設(shè)置包括： 設(shè)定該變化柵極結(jié)構(gòu)的一層的尺寸，使其在該襯底結(jié)構(gòu)的該第一區(qū)域中具有第一厚度并在 該襯底結(jié)構(gòu)的該第二區(qū)域中具有第二厚度；以及設(shè)定該變化柵極結(jié)構(gòu)的另一層的尺寸，使 其在該襯底結(jié)構(gòu)的該第一區(qū)域中具有第三厚度并在該襯底結(jié)構(gòu)的該第二區(qū)域中具有第四 厚度，其中，該第一厚度不同于該第二厚度，且該第三厚度不同于該第四厚度。
[0005] 通過(guò)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)現(xiàn)額外的特征及優(yōu)點(diǎn)。這里詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的其它實(shí)施例及 態(tài)樣，作為請(qǐng)求保護(hù)的本發(fā)明的一部分。
【附圖說(shuō)明】
[0006] 本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)態(tài)樣被特別指出并在說(shuō)明書(shū)的結(jié)束處的聲明中被明確稱為 示例。結(jié)合附圖參照下面的詳細(xì)說(shuō)明可清楚本發(fā)明的上述及其它目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)，其 中：
[0007] 圖1A顯示依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)態(tài)樣在電路制造期間所獲得的中間電路結(jié)構(gòu) 的一個(gè)實(shí)施例的平面視圖以及設(shè)于襯底結(jié)構(gòu)上方的變化柵極結(jié)構(gòu)；
[0008] 圖1B顯示依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)態(tài)樣的集成電路的一個(gè)實(shí)施例的立體圖；
[0009] 圖2A及2B顯示依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)態(tài)樣的圖1A的結(jié)構(gòu)的剖視圖，并顯示該 變化柵極結(jié)構(gòu)具有第一及第二柵極堆疊；
[0010] 圖3顯示依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)態(tài)樣在該襯底結(jié)構(gòu)的第一區(qū)域上方設(shè)置保護(hù) 掩膜以后圖2A及2B的結(jié)構(gòu)；
[0011] 圖4A及4B顯示依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)態(tài)樣從該襯底結(jié)構(gòu)的第二區(qū)域至少部分 地移除材料以后圖3的結(jié)構(gòu)；
[0012] 圖5A及5B顯示依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)態(tài)樣設(shè)定該變化柵極結(jié)構(gòu)的一層的尺寸 以后圖4A及4B的結(jié)構(gòu)；
[0013] 圖6A及6B顯示依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)態(tài)樣在該襯底結(jié)構(gòu)上方至少部分地沉積 另一層的另一材料以后圖5A及5B的結(jié)構(gòu)；
[0014] 圖7顯示依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)態(tài)樣在該襯底結(jié)構(gòu)的該第二區(qū)域上方設(shè)置保 護(hù)掩膜以后圖6A及6B的結(jié)構(gòu)；
[0015] 圖8A及8B顯示依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)態(tài)樣從該襯底結(jié)構(gòu)的該第一區(qū)域至少部 分地移除該另一材料以后圖7的結(jié)構(gòu)；
[0016] 圖9A及9B顯示依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)態(tài)樣設(shè)定該變化柵極結(jié)構(gòu)的該另一層的 尺寸以后圖8A及8B的結(jié)構(gòu)；
[0017] 圖10顯示依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)態(tài)樣在該襯底結(jié)構(gòu)的第三區(qū)域上方設(shè)置保護(hù) 掩膜以后圖9A及9B的結(jié)構(gòu)；
[0018] 圖11A顯示依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)態(tài)樣斜切該襯底結(jié)構(gòu)的第四區(qū)域中的該變 化柵極結(jié)構(gòu)的該另一層以后圖10的結(jié)構(gòu)；
[0019] 圖11B顯示依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)態(tài)樣設(shè)定該襯底結(jié)構(gòu)的第三區(qū)域中的該變 化柵極結(jié)構(gòu)的該另一層的尺寸以后圖10的結(jié)構(gòu)；
[0020] 圖12A及12B顯示依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)態(tài)樣在該襯底結(jié)構(gòu)上方設(shè)置另一層以 后圖11A及11B的結(jié)構(gòu)；以及
[0021] 圖13A及13B顯示依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)態(tài)樣使用另一材料填充該變化柵極結(jié) 構(gòu)以后圖12A及12B的結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 通過(guò)參照附圖中所示的非限制例子來(lái)更加充分地解釋本發(fā)明的態(tài)樣及其特定的 特征、優(yōu)點(diǎn)以及細(xì)節(jié)。省略對(duì)已知材料、制造工具、制程技術(shù)等的說(shuō)明，以免在細(xì)節(jié)上不必要 地模糊本發(fā)明。不過(guò)，應(yīng)當(dāng)理解，用以說(shuō)明本發(fā)明態(tài)樣的詳細(xì)說(shuō)明及具體例子僅作為示例， 而非限制。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)從本揭露中了解在基礎(chǔ)的發(fā)明概念的精神和/或范圍內(nèi) 的各種替代、修改、添加和/或布局。
[0023] 本揭露部分提供集成電路，包括具有變化柵極結(jié)構(gòu)以及多個(gè)不同的閾值電壓的場(chǎng) 效應(yīng)晶體管（field-effecttransistor;FET)。在集成電路制造期間，可能想要通過(guò)單個(gè) 制程在集成電路的整個(gè)襯底的所選區(qū)域上方設(shè)置一個(gè)或多個(gè)柵極結(jié)構(gòu)來(lái)形成眾多FET的 眾多柵極。例如，在整個(gè)襯底的所選區(qū)域上方可設(shè)置具有一致的材料層堆疊的層狀柵極結(jié) 構(gòu)，以形成眾多FET的眾多柵極。這里所使用的變化柵極結(jié)構(gòu)是指在集成電路的不同區(qū)域 中具有多個(gè)不同的層堆疊或者多個(gè)不同的柵極堆疊的柵極結(jié)構(gòu)，這些不同的層堆疊或不同 的柵極堆疊可具有不同組成或尺寸。在一個(gè)例子中，這樣一個(gè)變化柵極結(jié)構(gòu)可在相同或不 同區(qū)域中具有不同厚度的不同材料層。在另一例子中，這樣一個(gè)變化柵極結(jié)構(gòu)可在不同區(qū) 域中具有不同數(shù)量的材料層。通過(guò)使用這里所述的變化柵極結(jié)構(gòu)，在單個(gè)制程中可形成具 有不同柵極堆疊的眾多柵極。
[0024] 在一個(gè)FET中，閾值電壓是使電流能夠從源極經(jīng)該FET的溝道流至漏極所需的最 小柵極電壓。一般來(lái)說(shuō)，在控制其它因素的情況下，具有較低閾值電壓的FET比具有較高閾 值電壓的FET運(yùn)行更快，但消耗更多泄露功率。
[0025] 當(dāng)設(shè)計(jì)用于例如手機(jī)或媒體播放器的特定應(yīng)用的集成電路（其包括例如片上系 統(tǒng)）時(shí)，可能想要通過(guò)以具有不同閾值電壓的FET實(shí)施的集成電路的不同部分來(lái)最優(yōu)化該 集成電路的泄露功耗以及速度。例如，可能想要以較高的速度執(zhí)行邏輯或算術(shù)功能以支持 高級(jí)特征，而以較低的速度執(zhí)行內(nèi)存存儲(chǔ)以節(jié)約功率。在另一個(gè)例子中，甚至在集成電路的 單個(gè)邏輯子系統(tǒng)中，可能想要最優(yōu)化特定FET的速度并最優(yōu)化其它FET的功耗。
[0026] 另外，由于目前的集成電路設(shè)計(jì)依賴于使用n型FET(NFET)及p型FET(PFET)的 互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（complementarymetaloxidesemiconductor;CMOS)技術(shù)，因此想 要獲得結(jié)合NFET及PFET與多個(gè)閾值電壓的集成電路。
[0027] -般來(lái)說(shuō)，在一個(gè)態(tài)樣中，這里提供一種集成電路。該集成電路包括：設(shè)于襯底結(jié) 構(gòu)上方的變化柵極結(jié)構(gòu)，該變化柵極結(jié)構(gòu)具有位于該襯底結(jié)構(gòu)的第一區(qū)域中的第一柵極堆 疊，以及位于該襯底結(jié)構(gòu)的第二區(qū)域中的第二柵極堆疊；位于該襯底結(jié)構(gòu)的該第一區(qū)域中 的第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管，該第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管包括該變化柵極結(jié)構(gòu)的該第一柵極堆疊并具有 第一閾值電壓；以及位于該襯底結(jié)構(gòu)的該第二區(qū)域中的第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管，該第二場(chǎng)效應(yīng) 晶體管包括該變化柵極結(jié)構(gòu)的該第二柵極堆疊并具有第二閾值電壓，其中，該第一閾值電 壓不同于該第二閾值電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，該變化柵極結(jié)構(gòu)的部分自該第一場(chǎng)效應(yīng)晶體 管延伸至該第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管。在另一個(gè)例子中，該第一閾值電壓可介于超出該第二閾值 電壓80至120毫伏之間。在又一個(gè)例子中，該變化柵極結(jié)構(gòu)的一層包括功函數(shù)層，該變化柵 極結(jié)構(gòu)的另一層包括覆蓋層，且該變化柵極結(jié)構(gòu)還包括設(shè)于該覆蓋層下方的柵極介電層。
[0028] 在一個(gè)實(shí)施例中，該變化柵極結(jié)構(gòu)可包括一層及另一層，該一層在該襯底結(jié)構(gòu)的 該第一區(qū)域中具有第一厚度并在該襯底結(jié)構(gòu)的該第二區(qū)域中具有第二厚度，且該另一層在 該襯底結(jié)構(gòu)的該第一區(qū)域中具有第三厚度并在該襯底結(jié)構(gòu)的該第二區(qū)域中具有第四厚度， 其中，該第一厚度不同于該第二厚度，且該第三厚度不同于該第四厚度。在這樣一種情況 下，該第一厚度小于該第二厚度，且該第三厚度大于該第四厚度。
[0029] 在另一個(gè)實(shí)施例中，該襯底結(jié)構(gòu)可包括在該襯底結(jié)構(gòu)的該第一區(qū)域上方延伸的第 一鰭片以及在該襯底結(jié)構(gòu)的該第二區(qū)域上方延伸的第二鰭片，且該變化柵極結(jié)構(gòu)可共形設(shè) 于該第一鰭片及該第二鰭片上方。在這樣一種情況下，該第一鰭片與該第二鰭片可為同一 鰭片。
[0030] 這里還提供一種制造集成電路的方法。該方法包括設(shè)置變化柵極結(jié)構(gòu)，該變化柵 極結(jié)構(gòu)設(shè)于襯底結(jié)構(gòu)上方，該變化柵極結(jié)構(gòu)具有位于該襯底結(jié)構(gòu)的第一區(qū)域中的第一柵極 堆疊以及位于該襯底結(jié)構(gòu)的第二區(qū)域中的第二柵極堆疊，且該設(shè)置包括：設(shè)定該變化柵極 結(jié)構(gòu)的一層