[發明專利]具有雙功函數柵極結構的半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201510571802.2
• 申請日: 2015-09-09
• 公開（公告）號: CN105702714B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 吳泰京
• 申請（專利權）人: 愛思開海力士有限公司
• 主分類號: H01L29/423
• 分類號: H01L29/423;H01L27/108
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙) 11363
• 代理人: 俞波;許偉群

1.一種半導體器件，包括：

本體，包括第一結區；

柱體，設置在本體之上并且包括垂直溝道區和垂直溝道區之上的第二結區；

柵極溝槽，暴露柱體的側表面；

柵極電介質層，提供在柵極溝槽中和柱體的側表面之上；以及

柵電極，提供在柵極溝槽中，其中柵極電介質層插入在柵電極和柵極溝槽之間，

其中柵電極包括：

第一功函數內襯，位于垂直溝道區之上并且包括含鋁金屬氮化物；

第二功函數內襯，位于第二結區之上并且包括含硅非金屬材料；以及

空氣間隙，設置在第二功函數內襯與第二結區之間。

2.根據權利要求1所述的半導體器件，還包括：

位線溝槽，形成在本體中；

位線，提供在位線溝槽中并且電耦接至第一結區；

位線遮蓋層，覆蓋位線的頂表面和側表面；以及

存儲元件，電耦接至第二結區。

3.根據權利要求1所述的半導體器件，其中第一功函數內襯包括具有比第二功函數內襯高的功函數的材料。

4.根據權利要求1所述的半導體器件，其中，第一功函數內襯包括氮化鋁鈦TiAlN，以及

其中，第二功函數內襯包括摻雜N型雜質的多晶硅。

5.根據權利要求1所述的半導體器件，其中柵電極還包括：

第一低電阻率電極，提供在第一功函數內襯之上；以及

第二低電阻率電極，位于第二功函數內襯之上。

6.根據權利要求5所述的半導體器件，其中，第二低電阻率電極包括與第二功函數內襯不反應的材料。

7.根據權利要求5所述的半導體器件，其中，第一低電阻率電極包括與第二功函數內襯不反應的無氟材料。

8.根據權利要求1所述的半導體器件，其中柵電極包括：

主體；以及

來自主體的一對第一分支部和第二分支部，

其中主體沿第一方向延伸，

其中，所述一對第一分支部和第二分支部中的每個沿不同于第一方向的第二方向延伸，以及

其中，主體、第一分支部和第二分支部分別形成在柱體的第一側表面、第二側表面和第三側表面之上。

9.根據權利要求1所述的半導體器件，其中柵電極還包括：

第一低電阻率電極，覆蓋第一功函數內襯的側表面；

第二低電阻率電極，覆蓋第二功函數內襯的側表面；以及

上阻礙物，設置在第二功函數內襯與第二低電阻率電極之間。

10.根據權利要求9所述的半導體器件，其中，第一低電阻率電極包括與第二功函數內襯不反應的材料，以及

其中，第二低電阻率電極包括與第二功函數內襯反應的材料。

11.根據權利要求1所述的半導體器件，其中柵電極還包括：

第一低電阻率電極，覆蓋第一功函數內襯的側表面；

下阻礙物，設置在第一功函數內襯與第一低電阻率電極之間；

第二低電阻率電極，覆蓋第二功函數內襯的側表面；以及

上阻礙物，設置在第二功函數內襯與第二低電阻率電極之間。

12.根據權利要求11所述的半導體器件，其中，第一低電阻率電極和第二低電阻率電極包括與第二功函數內襯反應的材料。