[发明专利]半导体器件和其制造方法

说明书

半导体器件包括沿着第一方向伸展的有源区。半导体器件包括沿着大致垂直于第一方向的第二方向伸展的第一纵长栅极。第一纵长栅极包括设置在有源区上方的第一部分和不设置在有源区上方的第二部分。第一部分和第二部分包括不同的材料。半导体器件包括沿着第二方向伸展的第一纵长栅极和在第一方向上与第一纵长栅极分开的第二纵长栅极。第二纵长栅极包括设置在有源区上方的第三部分和不设置在有源区上方的第四部分。第三部分和第四部分包括不同的材料。本发明还提供了半导体器件的制造方法。

技术领域

本发明的实施例一般地涉及半导体技术领域，更具体地涉及半导体器件及其制造方法。

背景技术

半导体产业已经进入到纳米技术工艺节点来追求更高的器件密度、更高的性能和更低的成本。随着这种进步的发生，来自制造和设计问题的挑战已经导致了三维设计的发展，诸如鳍式场效应晶体管(FinFET)器件的。利用从衬底延伸的薄“鳍”(或鳍式结构)来制造典型的FinFET器件。鳍通常包括硅并且通常形成晶体管器件的主体。在这种垂直鳍中形成晶体管的沟道。在鳍上方(例如，包裹鳍)提供栅极。这种类型的栅极允许更好地控制沟道。FinFET器件的其他优势包括减少的短沟道效应和更高的电流。

FinFET器件与高k金属栅极(HKMG)工艺流程兼容。换言之，FinFET器件可以实现为具有高k栅极电介质和金属栅电极的HKMG器件。然而，现有的HKMG FinFET器件仍然存在缺点，例如与缺乏阈值电压(Vt)调节选项相关的缺点，这限制了IC电路设计的自由度，并且还可能降低器件性能。

因此，虽然现有的HKMG FinFET器件通常已经足以用于其预期目的，但它们还没有在各个方面完全令人满意。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种半导体器件，包括：有源区，在第一方向上延伸；以及第一栅极结构，在与所述第一方向不同的第二方向上延伸；其中：所述第一栅极结构包括设置在所述有源区上方的第一区段和不设置在所述有源区上方的第二区段；所述第一区段具有第一材料组成；以及所述第二区段具有与所述第一材料组成不同的第二材料组成。

根据本发明的另一方面，提供了一种半导体器件，包括：有源区，沿着第一方向伸展；第一纵长栅极，沿着垂直于所述第一方向的第二方向伸展，其中，所述第一纵长栅极包括设置在所述有源区上方的第一部分和不设置在所述有源区上方的第二部分，并且其中，所述第一部分和所述第二部分包括不同的材料；以及第二纵长栅极，沿着所述第二方向伸展并且在所述第一方向上与所述第一纵长栅极分开，其中，所述第二纵长栅极包括设置在所述有源区上方的第三部分和不设置在所述有源区上方的第四部分，并且其中，所述第三部分和所述第四部分包括不同的材料。

根据本发明的又一方面，提供了一种用于制造半导体器件的方法，包括：形成在第一方向上延伸的鳍结构；形成在与所述第一方向不同的第二方向上延伸的伪栅极结构；在所述鳍结构中形成源极/漏极区；以及在形成所述源极/漏极区之后，利用金属栅极结构替换所述伪栅极结构，其中，所述金属栅极结构包括形成在所述鳍结构上方的第一部分和不形成在所述鳍结构上方的第二部分，并且其中，所述第一部分和所述第二部分包括不同的功函数金属。

附图说明

当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳地理解本发明的各个方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增大或减小。还要强调的是，附图仅示出了本发明的典型实施例，并且因此在本发明的范围上不认为是限制性的，因为本发明还可以等同地适用于其他实施例。

图1是示例性FinFET器件的立体图。

图2示出根据本发明的实施例的FinFET器件的顶视图。

图3是根据本发明的实施例示出晶体管的泄漏和驱动电流之间的关系的曲线图。

图4是根据本发明的实施例示出阈值电压和距离之间的关系的曲线图。