[發明專利]柵極結構、半導體器件以及形成半導體器件的方法

有效

• 申請號: 201610903298.6
• 申請日: 2016-10-17
• 公開（公告）號: CN107017290B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 蔡俊雄;游國豐;詹前泰;方子韋;陳科維;楊懷德
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L29/49
• 分類號: H01L29/49;H01L29/78;H01L21/336
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;李偉

1.一種柵極結構，包括：

柵極堆疊件，包括：

摻雜的功函數金屬(WFM)堆疊件；和

金屬柵電極，位于所述摻雜的功函數金屬堆疊件上面；以及

摻雜的氧化物層，位于所述摻雜的功函數金屬堆疊件的第一部分側壁上面；

摻雜的間隔件，位于所述摻雜的氧化物層上面，與所述摻雜的氧化物層接觸，并且位于所述摻雜的功函數金屬堆疊件的第二部分側壁上面，其中，所述摻雜的功函數金屬堆疊件的摻雜劑濃度低于所述摻雜的間隔件的摻雜劑濃度。

2.根據權利要求1所述的柵極結構，其中，所述摻雜的功函數金屬堆疊件摻雜有硼(B)或砷(As)。

3.根據權利要求1所述的柵極結構，其中，在5×10²⁰原子/立方厘米至5×10²¹原子/立方厘米的濃度下摻雜所述摻雜的間隔件。

4.根據權利要求1所述的柵極結構，其中，所述摻雜的功函數金屬堆疊件包括摻雜的TiSiN層和位于所述摻雜的TiSiN層上面的摻雜的TiN層。

5.根據權利要求4所述的柵極結構，其中，所述柵極堆疊件包括位于所述摻雜的TiSiN層下面的摻雜的柵極氧化物層，并且所述摻雜的柵極氧化物層和所述摻雜的TiSiN層是無定形的。

6.根據權利要求1所述的柵極結構，其中，所述摻雜的間隔件為氮化硅(SiN)、氮氧化硅(SiON)、碳化硅(SiC)、碳氧化硅(SiOC)、碳氮氧化硅(SiCON)、氟氧化硅(SiOF)或它們的組合。

7.根據權利要求1所述的柵極結構，其中，所述金屬柵電極為Cu、Al、Ni、Co、Nb、Ta、TaN、TaC、W、WN、WC或它們的組合。

8.一種半導體器件，包括：

襯底，具有源極區域和漏極區域；

柵極堆疊件，位于介于所述源極區域和所述漏極區域之間的襯底上面，所述柵極堆疊件包括：

摻雜的柵極氧化物層；

摻雜的功函數金屬(WFM)堆疊件，位于所述摻雜的柵極氧化物層上面；和

金屬柵電極，位于所述摻雜的功函數金屬堆疊件上面；

摻雜的氧化物層，位于所述襯底的表面上面，所述摻雜的氧化物層與所述摻雜的柵極氧化物層的側壁和摻雜的功函數金屬堆疊件的第一部分側壁接觸；以及

摻雜的間隔件，位于所述摻雜的氧化物層上面并且位于所述柵極堆疊件的側壁上面，所述摻雜的間隔件與所述摻雜的功函數金屬堆疊件的第二部分側壁接觸，其中，所述摻雜的功函數金屬堆疊件的摻雜劑濃度低于所述摻雜的間隔件的摻雜劑濃度。

9.根據權利要求8所述的半導體器件，其中，所述摻雜的功函數金屬堆疊件、所述摻雜的間隔件和所述摻雜的氧化物層是硼摻雜的。

10.根據權利要求8所述的半導體器件，其中，所述摻雜的功函數金屬堆疊件、所述摻雜的間隔件和所述摻雜的氧化物層是砷摻雜的。

11.根據權利要求8所述的半導體器件，其中，所述襯底是被所述柵極堆疊件跨越的凸起的鰭結構。

12.根據權利要求8所述的半導體器件，其中，所述摻雜的氧化物層為氧化鋁(Al₂O₃)、氧化鑭(La₂O₃)、氧化鉭(Ta₂O₅)、氧化鈦(TiO₂)、氧化鉿(HfO₂)、二氧化硅(SiO₂)、氧化鋯(ZrO₂)或它們的組合。

13.根據權利要求8所述的半導體器件，其中，所述摻雜的間隔件僅位于所述柵極堆疊件的側壁和所述摻雜的氧化物層的鄰近所述柵極堆疊件的側壁的部分上面。