[发明专利]金属氧化物半导体场效应晶体管器件及其制造方法

说明书

提供具有金属栅极结构的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件及其制造方法，其中在MOSFET器件中，该金属栅极结构的功函数沿着沟道的长度方向是均匀的。该MOSFET器件包括：半导体基板；有源区，在半导体基板上并在第一方向上延伸；以及在半导体基板上的栅极结构。栅极结构在与第一方向相交的第二方向上跨过有源区延伸，并包括依次堆叠在有源区上的高k层、第一金属层、功函数控制(WFC)层和第二金属层。WFC层的下表面可以在第一方向上比在第一金属层的下表面和高k层的上表面之间的第一界面长。

技术领域

发明构思涉及金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件，更具体地，涉及包括金属栅极结构的MOSFET器件以及该MOSFET器件的制造方法。

背景技术

由于电子技术的发展，半导体器件的按比例缩小最近快速地进展。近来，由于要求半导体器件以高速度运行并执行准确的操作，已经进行各种研究来改善半导体器件(例如MOSFET)中包括的晶体管的结构。

发明内容

发明构思提供具有金属栅极结构的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件及其制造方法，其中该金属栅极结构的功函数沿着沟道的长度方向是均匀的。

根据发明构思的一些实施方式，提供金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件，该MOSFET器件包括：半导体基板；有源区，在半导体基板上并在第一方向上延伸；以及在半导体基板上的栅极结构，该栅极结构在与第一方向相交的第二方向上跨过有源区延伸并包括依次堆叠在有源区上的界面层、高k层、第一金属层、功函数控制(WFC)层和第二金属层，高k层、第一金属层、WFC层和第二金属层中的每个包括面对半导体基板的下表面和与下表面相反的上表面，其中WFC层的下表面在第一方向上比在第一金属层的下表面和高k层的上表面之间的第一界面长。

根据发明构思的一些实施方式，提供MOSFET器件，该MOSFET器件包括：半导体基板；有源区，从半导体基板突出并在第一方向上延伸；在半导体基板上的栅极结构，该栅极结构在与第一方向相交的第二方向上延伸并覆盖有源区的至少一部分，该栅极结构包括依次堆叠在有源区上的界面层、高k层、第一金属层、WFC层和第二金属层，高k层、第一金属层、功函数控制(WFC)层和第二金属层中的每个包括面对半导体基板的下表面和与下表面相反的上表面；以及源极区和漏极区，分别在栅极结构的侧表面上，该栅极结构的侧表面在第一方向上彼此间隔开，其中WFC层的下表面在第一方向上比在第一金属层的下表面和高k层的上表面之间的第一界面长。

根据发明构思的一些实施方式，提供MOSFET器件的制造方法，该制造方法包括：形成有源区，该有源区具有鳍形，从半导体基板突出并在第一方向上延伸；在半导体基板上形成在与第一方向相交的第二方向上延伸并覆盖有源区的一部分的虚设栅极结构；分别在虚设栅极结构的在第一方向上彼此间隔开的两个侧表面上形成间隔物；去除在两个间隔物之间的虚设栅极结构；在所述两个间隔物之间形成高k层；蚀刻所述两个间隔物的内侧表面以增大所述两个间隔物之间的距离；在高k层的上表面上形成第一金属层；在第一金属层上形成WFC层；以及在WFC层上形成第二金属层，其中WFC层的下表面在第一方向上比在第一金属层的下表面和高k层的上表面之间的第一界面长。

根据发明构思的一些实施方式，提供MOSFET器件的制造方法，该制造方法包括：形成有源区，该有源区具有鳍形，从半导体基板突出并在第一方向上延伸；在半导体基板上形成在与第一方向相交的第二方向上延伸并覆盖有源区的一部分的虚设栅极结构；分别在虚设栅极结构的在第一方向上彼此间隔开的两个侧表面上形成间隔物；去除两个间隔物之间的虚设栅极结构；在所述两个间隔物之间共形地形成高k层，该高k层包括分别在所述两个间隔物的内侧表面上延伸的突出部分；在高k层上共形地形成第一金属层，该第一金属层包括分别在所述两个间隔物的内侧表面上延伸的突出部分；去除高k层的突出部分的一部分和第一金属层的突出部分；在高k层、第一金属层和所述两个间隔物上共形地形成WFC层；以及在WFC层上共形地形成第二金属层，其中WFC层的下表面在第一方向上比在第一金属层的下表面和高k层的上表面之间的第一界面长。