[发明专利]半导体装置及其制造方法

权利要求书

1.一种半导体装置，包括：

一半导体基板，其具有一源极区和一漏极区，且该半导体基板定义从该源极区至该漏极区的一第一尺寸；以及

一栅极堆叠结构，设置于该半导体基板上，且部分介于该源极区和该漏极区之间，其中该栅极堆叠结构包括：

一高介电常数介电层，设置于该半导体基板上；

一第一金属物，设置于该高介电常数介电层上，且邻接于该源极区和该漏极区的边缘，该第一金属物具有一第一功函数且定义平行于该第一尺寸的一第二尺寸；以及

一第二金属物，介于该源极区和该漏极区之间的一通道区的上方，其具有不同于该第一功函数的一第二功函数且定义平行于该第一尺寸的一第三尺寸，该第三尺寸小于该第二尺寸，其中该第一功函数接近于一能带的一带隙中间值，且其中该第二功函数接近于一能带的一带隙边缘值。

2.如权利要求1所述的半导体装置，其中该第二金属物设置于该第一金属物上。

3.如权利要求1所述的半导体装置，其中该第二金属物部分嵌入该第一金属物中。

4.如权利要求1所述的半导体装置，还包括一栅极，设置于该第二金属物上。

5.如权利要求1所述的半导体装置，还包括：

一第一间隙壁，形成于该栅极堆叠结构的侧壁上；

一密封间隙壁，介于该栅极堆叠结构和该第一间隙壁之间，且用以密封该高介电常数介电层和该第一金属物。

6.如权利要求1所述的半导体装置，还包括一阻挡层，介于该高介电常数介电层和该第一金属物之间。

7.如权利要求1所述的半导体装置，还包括一界面层，介于该半导体基板和该高介电常数介电层之间。

8.一种半导体装置的制造方法，该半导体装置具有一金属栅极堆叠结构，包括下列步骤：

于一半导体基板上形成一高介电常数介电层；

于该高介电常数介电层上形成一第一金属层；

于该第一金属层上形成一虚设栅极；

图案化该虚设栅极、该第一金属层和该高介电常数介电层，以形成一虚设栅极堆叠结构，以使一第一金属物水平地突出于一通道边缘；

于该半导体基板中形成一轻掺杂漏极物；

于该虚设栅极堆叠结构的侧壁上形成一间隙壁；

形成一源极区和一漏极区；

于该半导体基板上形成一层间介电层；

进行一化学机械研磨工艺；

移除该虚设栅极，以形成一栅极沟槽；

于该栅极沟槽中形成一第二金属物，其介于该源极区和该漏极区之间的一通道区的上方；以及

于该第二金属物上形成一栅极，其中该第一金属层具有接近于一能带的一带隙中间值的一功函数，且其中该第二金属物具有接近于一能带的一带隙边缘值的一功函数。

9.如权利要求8所述的半导体装置的制造方法，还包括于形成该高介电常数介电层的步骤之前，于该半导体基板上形成一界面层。

10.如权利要求8所述的半导体装置的制造方法，还包括于形成该第一金属层的步骤之前，于该高介电常数介电层上形成一覆盖层。

11.如权利要求8所述的半导体装置的制造方法，其中该图案化步骤包括：

利用一干蚀刻工艺，以蚀刻该虚设栅极、该第一金属层和该高介电常数介电层；以及

利用一湿蚀刻工艺，以选择性及部分移除该虚设栅极，以使该第一金属物水平地突出于该虚设栅极堆叠结构。

12.如权利要求8所述的半导体装置的制造方法，其中于移除该虚设栅极的步骤之后和形成该第二金属物的步骤之前，还包括部分移除位于该栅极沟槽中的该第一金属物。

13.如权利要求12所述的半导体装置的制造方法，其中移除该第一金属物的步骤包括完全移除位于该栅极沟槽中的部分该第一金属物。