[发明专利]功函数层、金属栅极、半导体器件及其制造方法

权利要求书

1.一种功函数层，其特征在于，包括依次层叠的底层功函数设定金属层和顶层功函数设定金属层，所述功函数层包括设定区域；

所述设定区域的底层功函数设定金属层的下表面平坦，所述设定区域的底层功函数设定金属层的上表面为平坦表面或凹形面；所述设定区域的顶层功函数设定金属层的上表面为凸形面；所述凹形面的截面形状为渐变曲线形，所述凸形面的截面形状为渐变曲线形。

2.如权利要求1所述的功函数层，其特征在于，所述顶层功函数设定金属层和所述底层功函数设定金属层中包含至少两种相同的金属元素，所述两种相同的金属元素均选自于铝、钪、钇、镧、钛、锆、铪、钒、铌和钽。

3.如权利要求2所述的功函数层，其特征在于，所述顶层功函数设定金属层中的所述两种相同的金属元素在所述设定区域中的含量比分布曲线为水平直线、以所述水平直线为基线且上下波动的振动曲线或者与所述凸形面的截面形状相似的渐变曲线。

4.如权利要求2所述的功函数层，其特征在于，所述底层功函数设定金属层中的所述两种相同的金属元素在所述设定区域中的含量比分布曲线为水平直线、以所述水平直线为基线且上下波动的振动曲线或者与所述凸形面的截面形状相反的渐变曲线。

5.一种功函数层的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

采用第一偏压和第一功率，在一晶圆表面上形成底层功函数设定金属层，所述底层功函数设定金属层在设定区域的下表面平坦，所述设定区域的底层功函数设定金属层的上表面为平坦表面或凹形面；所述凹形面的截面形状为渐变曲线形；

采用低于所述第一偏压的第二偏压以及高于所述第一功率的第二功率，在所述底层功函数设定金属层的表面上形成顶层功函数设定金属层，所述顶层功函数设定金属层在所述设定区域的上表面为凸形面，所述凸形面的截面形状为渐变曲线形。

6.如权利要求5所述的功函数层的制造方法，其特征在于，所述第一偏压为150V～300V范围内的负偏压，所述第一功率为1000W～2000W,所述第二偏压为30V～100V范围内的负偏压，所述第二功率为3500W～5000W。

7.如权利要求5所述的功函数层的制造方法，其特征在于，所述顶层功函数设定金属层和所述底层功函数设定金属层中包含至少两种相同的金属元素，所述两种相同的金属元素均选自于铝、钪、钇、镧、钛、锆、铪、钒、铌和钽，且所述顶层功函数设定金属层中的所述两种相同的金属元素在所述设定区域中的含量比分布曲线为水平直线、以水平直线为基线且上下波动的振动曲线或者与所述凸形面的截面形状相似的渐变曲线。

8.如权利要求7所述的功函数层的制造方法，其特征在于，所述底层功函数设定金属层中的所述两种相同的金属元素在所述设定区域中的含量比分布曲线为水平直线、以水平直线为基线且上下波动的振动曲线或者与所述凸形面的截面形状相反的渐变曲线。

9.一种金属栅极，其特征在于，包括权利要求1至4中任一项所述的功函数层。

10.如权利要求9所述的金属栅极，其特征在于，所述金属栅极还包括位于所述功函数层下方的金属阻挡层，以及依次堆叠在所述功函数层上的覆盖阻挡层和金属电极层。

11.一种金属栅极的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供一晶圆；

采用权利要求5至8中任一项所述的功函数层的制造方法，在所述晶圆上形成用于制作金属栅极的功函数层。

12.一种半导体器件，其特征在于，包括晶圆基底以及位于所述晶圆基底上的金属栅极，所述金属栅极为权利要求9或10所述的金属栅极。

13.如权利要求12所述的半导体器件，其特征在于，所述半导体器件为NMOS器件，所述晶圆基底为P型晶圆基底，所述功函数层的功函数低于4.2eV。