[发明专利]半导体装置及形成半导体装置的方法

权利要求书

1.一种半导体装置，其特征在于，包含：

一半导体基材；

一第一半导体鳍片，在该半导体基材上；以及

一n型栅极结构，位于该第一半导体鳍片上，其中该n型栅极结构是结合氟，且该n型栅极结构包含：

一第一初始层，位于该第一半导体鳍片上；

一第一高介电常数介电层，位于该第一初始层上并被一第一栅极间隙壁所包围；

一n型功函数金属层，设置在该第一高介电常数介电层上，该n型功函数金属层包含钛铝合金或钽铝合金，其中当该n型功函数金属层包含该钛铝合金时，钛对铝的原子比的范围实质为从1至3，该n型功函数金属层的相对两个表面含有实质低于10原子百分比的氧浓度；

一第一阻挡金属层，设置在该n型功函数金属层上；以及

一第一金属填充层，周边包围有该第一阻挡金属层，以使该第一金属填充层是被一第一堆叠结构所包围，其中该第一堆叠结构的一侧壁包含实质为从5原子百分比至20原子百分比的氟浓度，且该第一堆叠结构的一底部包含实质为从1原子百分比至15原子百分比的氟浓度。

2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，该n型栅极结构还包含：

一金属覆盖层，介于该第一高介电常数介电层及该n型功函数金属层之间，其中该金属覆盖层包含氮化钛。

3.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，该n型栅极结构还包含：

一阻障金属层，介于该金属覆盖层及该n型功函数金属层之间，其中该阻障金属层包含氮化钽；以及

氮化钛层，介于该阻障金属层及n型功函数金属层之间。

4.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，在该n型功函数金属层的相对两个表面的铝原子浓度是高于该n型功函数金属层其他部分的铝原子浓度。

5.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，还包含：

一第二半导体鳍片，在该半导体基材上，其中该第一半导体鳍片和该第二半导体鳍片是被一隔离结构所分开；

一p型栅极结构，位于该第二半导体鳍片上，其中该p型栅极结构是结合氟，且包含：

一第二初始层，位于该第二半导体鳍片上；

一第二高介电常数介电层，位于该第二初始层上并被一第二栅极间隙壁所包围；

一p型功函数金属层，设置在该第二高介电常数介电层上，该p型功函数金属层包含氮化钛，其中钛对氮的原子比实质介于1:0.9至1:1.1之间，该p型功函数金属层含有低于10原子百分比的氧浓度；

一第二阻挡金属层，设置在该p型功函数金属层上；以及

一第二金属填充层，周边包围有该第二阻挡金属层，以使该第二金属填充层是被一第二堆叠结构所包围，其中该第二堆叠结构的一侧壁包括实质为从5原子百分比至20原子百分比的氟浓度，且该第二堆叠结构的一底部包括实质为从1原子百分比至15原子百分比的氟浓度。

6.根据权利要求5所述的半导体装置，其特征在于，该p型栅极结构还包含：

钛铝合金层，设置于该p型功函数金属层和该第二阻挡金属层之间。

7.根据权利要求5所述的半导体装置，其特征在于，该p型栅极结构还包含：

一金属覆盖层，介于该第一高介电常数介电层及该p型功函数金属层之间，其中该金属覆盖层含有氮化钛。

8.根据权利要求7所述的半导体装置，其特征在于，该p型栅极结构还包含：

一阻障金属层，介于该金属覆盖层及该p型功函数金属层之间，其中该阻障金属层含有氮化钽。

9.根据权利要求5所述的半导体装置，其特征在于，该第一金属填充层或该第二金属填充层含有钨。