[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

提供了一种半导体器件及其制造方法。半导体器件包括：具有第一有源区和第二有源区的衬底；分别在第一有源区和第二有源区上的第一有源图案和第二有源图案；分别延伸跨过第一有源图案和第二有源图案的第一栅电极和第二栅电极；以及在第一有源图案和第一栅电极之间以及在第二有源图案和第二栅电极之间的高k电介质层。第一栅电极包括功函数金属图案和电极图案。第二栅电极包括第一功函数金属图案、第二功函数金属图案和电极图案。第一功函数金属图案包含与高k电介质层的杂质相同的杂质。第二栅电极的第一功函数金属图案的杂质浓度大于第一栅电极的功函数金属图案的杂质浓度。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年3月8日在韩国知识产权局递交的韩国专利申请No.10-2019-0027042的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本公开涉及半导体器件，更具体地，涉及包括场效应晶体管的半导体器件及其制造方法。

背景技术

半导体器件包括由金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)构成的集成电路。随着半导体器件的尺寸和设计规则逐渐减小，MOSFET的尺寸也逐渐缩小。MOSFET的缩小可能会使半导体器件的工作特性劣化。因此，已经进行了各种研究以制造具有优异性能的半导体器件，同时克服由于半导体器件的高度集成而导致的限制。

发明内容

本公开的一些示例实施例提供了一种具有改进电特性的半导体器件。

根据本公开的一些示例实施例，一种半导体器件可以包括：具有第一有源区和第二有源区的衬底；分别在第一有源区和第二有源区上的第一有源图案和第二有源图案；分别延伸跨过第一有源图案和第二有源图案的第一栅电极和第二栅电极；以及在第一有源图案和第一栅电极之间以及在第二有源图案和第二栅电极之间的高k电介质层。第一栅电极可以包括：高k电介质层上的功函数金属图案；以及功函数金属图案上的电极图案。第二栅电极可以包括：高k电介质层上的第一功函数金属图案；第一功函数金属图案上的第二功函数金属图案；以及第二功函数金属图案上的电极图案。第一功函数金属图案可以包含与高k电介质层的杂质相同的杂质。第二栅电极的第一功函数金属图案的杂质浓度可以大于第一栅电极的功函数金属图案的杂质浓度。

根据本公开的一些示例实施例，一种半导体器件可以包括：衬底；衬底上限定有源图案的器件隔离层，有源图案的沟道区竖直突出于器件隔离层；延伸跨过沟道区的栅电极；以及沟道区和栅电极之间的高k电介质层。栅电极可以包括：高k电介质层上的功函数金属图案；以及功函数金属图案上的电极图案。高k电介质层可以包括：沟道区的侧壁上的第一部分；以及沟道区的顶表面上的第二部分。功函数金属图案和高k电介质层可以包含相同的杂质。高k电介质层的第一部分的杂质浓度可以小于功函数金属图案的杂质浓度。

根据本公开的一些示例实施例，一种半导体器件可以包括：衬底；竖直堆叠在衬底上的第一半导体图案和第二半导体图案，第一半导体图案和第二半导体图案在竖直方向上彼此间隔开；第一半导体图案和第二半导体图案上的栅电极；以及栅电极与第一半导体图案、第二半导体图案之间的高k电介质层。栅电极可以包括：高k电介质层上的第一功函数金属图案；以及第一功函数金属图案上的电极图案。高k电介质层和栅电极可以填充第一半导体图案和第二半导体图案之间的第一空间。第一功函数金属图案和高k电介质层可以包含相同的杂质。高k电介质层的杂质浓度可以小于第一功函数金属图案的杂质浓度。

根据本公开的一些示例实施例，一种制造半导体器件的方法可以包括：在衬底上形成限定有源图案的器件隔离层；在有源图案的上部上形成高k电介质层，所述上部突出于器件隔离层；在高k电介质层上形成包含杂质的杂质掺杂层；以及对杂质掺杂层执行退火工艺以将杂质注入到高k电介质层中。

附图说明

图1示出了示出根据本公开的一些示例实施例的半导体器件的平面图。