[发明专利]替换金属栅极器件结构及其制造方法在审
| 申请号： | 202010620909.2 | 申请日： | 2020-07-01 |
| 公开（公告）号： | CN113421926A | 公开（公告）日： | 2021-09-21 |
| 发明（设计）人： | 徐民翰;曹荣志 | 申请（专利权）人： | 台湾积体电路制造股份有限公司;台积电（南京）有限公司 |
| 主分类号： | H01L29/78 | 分类号： | H01L29/78;H01L29/49;H01L21/336;H01L21/28 |
| 代理公司： | 北京东方亿思知识产权代理有限责任公司 11258 | 代理人： | 朱亦林 |
| 地址： | 中国台*** | 国省代码： | 台湾;71 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 替换 金属 栅极 器件 结构 及其 制造 方法 | ||
1.一种半导体器件，包括：
半导体鳍；以及
栅极堆叠，在所述半导体鳍上方，其中，所述栅极堆叠包括：
栅极电介质层，在所述半导体鳍的沟道区域上方，
功函数材料层，在所述栅极电介质层上方，其中，所述功函数材料层包括掺杂剂，以及
栅极电极层，在所述功函数材料层上方，
其中，所述栅极电介质层不含所述掺杂剂。
2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述掺杂剂包括：硼、氮、铝、硅、磷、镓、锗、砷、铟、锡、锑、钛、铅、铋、碳、或碳和烃物质的混合物、或碳以及烃物质和氧的混合物。
3.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述掺杂剂包括烃物质，所述烃物质包括CH、CH2或CH3中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述功函数材料层具有在从重量的0.5％至5％的范围内的掺杂剂浓度。
5.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述功函数材料层具有梯度掺杂剂浓度，其中，最大掺杂剂浓度在距离所述栅极电介质层与所述功函数材料层之间的界面5nm处。
6.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述功函数材料层中的最大掺杂剂浓度距离所述功函数材料层与所述栅极电介质层之间的界面的位置在所述功函数材料层的总厚度的20％至70％的范围内。
7.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述栅极电极包括氟离子。
8.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述功函数材料层的厚度在从3nm至9nm的范围内。
9.一种半导体器件，包括：
半导体鳍，从衬底突出；以及
栅极堆叠，在所述半导体鳍上方，其中，所述栅极堆叠包括：
栅极电介质层，在所述半导体鳍的沟道区域上方，
功函数材料层，在所述栅极电介质层上方，其中，所述功函数材料层包括含烃掺杂剂，以及
栅极电极层，在所述功函数材料层上方。
10.一种制造半导体器件的方法，包括：
在半导体鳍上方形成虚设栅极结构，其中，所述虚设栅极结构包括虚设栅极堆叠和沿着所述虚设栅极堆叠的侧壁的栅极间隔件；
形成围绕所述虚设栅极结构的层间电介质ILD层；
去除所述虚设栅极堆叠以提供开口，所述开口暴露所述半导体鳍的沟道区域；
在所述开口的底部上方和侧壁上并且在所述ILD层上方沉积栅极电介质层；
使用原位掺杂工艺，在所述栅极电介质层上方形成掺杂的功函数材料层；以及
在所述掺杂的功函数材料层上方沉积栅极电极层。
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