[发明专利]一种半导体器件及其制造方法和电子装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种半导体器件及其制造方法和电子装置。

背景技术

在半导体技术领域中，静态随机存取存储器(SRAM)器件作为一种典型的半导体器件，被广泛应用于计算机、手机、数码相机等电子设备之中。目前，有一些设计将鳍型场效应晶体管(FinFET)作为SRAM单元的晶体管器件，以提高SRAM的密度和性能。

为了调整SRAM器件的α比率、β比率和γ比率以获得更好的器件性能，现有技术中有一种方法是：为SRAM器件的上拉晶体管(PU)、下拉晶体管(PD)和传输门晶体管(PG)分别选择不同数量的鳍片结构，例如：分别为1、1、1，或1、2、1，或1、3、2。

不同类型的SRAM器件，其金属栅极叠层结构有很大的不同，以满足读写裕度(read margin and write margin)的需求。另外，不同的金属栅极叠层结构的阈值电压(Vt)失配(mismatch)性能也不同，因此，SRAM器件的静态噪声容限(static noise margin)也会完全不同，而静态噪声容限是决定SRAM良率的一个关键参数。

在FinFET器件中功函数层对于器件的调节非常重要，在器件制备过程中通常选用后金属栅工艺形成功函数层，为了满足器件的需求，对于NMOS需要使用TiAlC作为功函数层，但是在边界处TiAlC的扩散不同，因此Al的扩散很容易影响SRAM器件的失配性能。

因此，为了解决上述问题，有必要提出一种新的半导体器件的制造方法。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

针对现有技术的不足，本发明实施例一种提供一种半导体器件的制造方法，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底包括上拉晶体管区、下拉晶体管区和传输门晶体管区，在所述半导体衬底上的所述上拉晶体管区、所述下拉晶体管区和所述传输门晶体管区内分别形成有第一鳍片结构、第二鳍片结构和第三鳍片结构；

形成横跨所述第一鳍片结构和所述第二鳍片结构的第一伪栅极结构，以及横跨所述第三鳍片结构的第二伪栅极结构；

去除所述第一伪栅极结构形成第一栅极凹槽，并去除所述第二伪栅极结构形成第二栅极凹槽；

在所述上拉晶体管区内的所述第一栅极凹槽的底部和侧壁上形成第一P型功函数层；

在所述第一栅极凹槽的底部和侧壁上形成第二P型功函数层；

在所述下拉晶体管区内的所述第一栅极凹槽和所述第二栅极凹槽的底部和侧壁上形成第三P型功函数层；

在所述第一栅极凹槽和所述第二栅极凹槽的底部和侧壁上形成N型功函数层。

进一步，所述第三鳍片结构和所述第二鳍片结构相连接。

进一步，在所述下拉晶体管区上还形成有至少一第四鳍片结构。

进一步，所述第一栅极凹槽在所述第四鳍片结构的延伸方向上露出部分所述第四鳍片结构。

进一步，在形成所述第一P型功函数层之前，还包括以下步骤：在所述第一栅极凹槽和所述第二栅极凹槽的底部和侧壁上形成高k介电层，并对所述高k介电层进行退火处理的步骤。

进一步，在形成所述第二P型功函数层之后，形成所述第三功函数层之前，还包括在所述上拉晶体管区和下拉晶体管区内的所述第二P型功函数层上形成第一阻挡层的步骤。

进一步，所述第一P型功函数层和所述第二P型功函数层、所述第三P型功函数的材料均包括TiN。

进一步，所述N型功函数层的材料包括TiAl或者TiAlC中的一种或它们的组合。

进一步，在形成所述N型功函数层之后，还包括以下步骤：

在所述N型功函数层上形成第二阻挡层；

在所述第一栅极凹槽和所述第二栅极凹槽中填充金属栅电极层。

进一步，形成所述金属栅电极层的步骤包括：

在所述半导体衬底上沉积形成金属材料，并对所述金属材料进行化学机械研磨，以形成所述金属栅电极层，其中，所述金属栅电极层的顶面与所述第一栅极凹槽和所述第二栅极凹槽的顶部齐平。

进一步，在形成所述第一栅极凹槽和所述第二栅极凹槽之前，在所述第一鳍片结构、所述第二鳍片结构和所述第三鳍片结构外侧的半导体衬底上还形成有隔离结构，所述隔离结构的顶面低于第一鳍片结构、所述第二鳍片结构和所述第三鳍片结构的顶面。