[发明专利]半导体器件及其形成方法

说明书

一种器件包括：半导体区；界面层，位于半导体区上方，该界面层包括半导体氧化物；高k介电层，位于界面层上方；混合层，位于高k介电层上方。混合层包括氧、高k介电层中的金属、以及另外的金属。功函层位于混合层上方。填充金属区位于功函层上方。本申请的实施例还提供半导体器件及其制造方法。

技术领域

本申请的实施例涉及半导体领域，具体地，涉及半导体器件及其形成方法。

背景技术

金属氧化物半导体(MOS)器件是集成电路中的基本构建元件。MOS器件可以具有栅极电极，该栅极电极通过掺杂有p型或者n型杂质的多晶硅形成，该p型或者n型杂质使用诸如离子注入或者热扩散的掺杂工艺来掺杂。栅极电极的功函数可以调整至硅的带边缘。对于n型金属氧化物半导体(NMOS)器件，功函数可以调整至接近硅的导带。对于P型金属氧化物半导体(PMOS)器件，功函数可以调整至接近硅的价带。可以通过选择适当的杂质来实现多晶硅栅极电极的功函数的调整。

具有多晶硅栅极电极的MOS器件呈现出载流子耗尽效应，其也称为多晶硅耗尽效应。当所施加的电场从靠近栅极电介质的栅极区扫除载流子、形成耗尽层时，就会发生多晶硅耗尽效应。在n掺杂的多晶硅层中，耗尽层包括电离的非移动供体位点，其中，在p掺杂的多晶硅层中，耗尽层包括电离的非移动受体位点。耗尽效应导致有效栅极电介质厚度的增加，使得更难以在半导体表面上形成反型层。

可以通过形成金属栅极电极来解决多晶硅耗尽问题，其中，在NMOS器件和PMOS器件中使用的金属栅极也可以具有带边缘功函数。因此，所得到的金属栅极包括多层，以满足NMOS器件和PMOS器件的要求。

金属栅极的形成通常涉及使金属层沉积，然后实施化学机械抛光(CMP)工艺以去除金属层的多余部分。金属层的所剩部分形成金属栅极。

发明内容

本申请的实施例提供了一种器件，包括：半导体区；界面层，位于半导体区上方，界面层包括半导体氧化物；高k介电层，位于界面层上方；混合层，位于高k介电层上方，其中，混合层包括氧、高k介电层中的金属、以及另外的金属；功函层，位于混合层上方；以及填充金属区，位于功函层上方。

本申请的实施例另外提供了一种器件，包括：硅锗鳍部；栅极堆叠件，位于硅锗鳍部上，其中，栅极堆叠件包括：界面层，接触硅锗鳍部；高k介电层，位于界面层上方；混合层，位于高k介电层上方并且接触高k介电层，其中，高k介电层具有第一介电常数，混合层具有第二介电常数，第二介电常数大于第一介电常数；以及氮化钛层，位于混合层上方并且接触混合层；以及源极/漏极区，位于栅极堆叠件的侧部上。

本申请的实施例还提供一种方法，包括：在半导体区上方形成界面层，其中，界面层包括半导体氧化物；在界面层上方沉积高k介电层；在高k介电层上方沉积阻挡层；在阻挡层上沉积金属层；当金属层位于阻挡层上方时实施退火工艺；以及去除金属层。

本申请的实施例提供了缺陷减少的晶体管及其形成方法。

附图说明

当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本发明的各个方面。应该指出，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，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。

图1-图6、图7A、图7B、图8A、图8B、图9、图10A、图10B、图11-图18、图23和图24示出了根据一些实施例的在鳍式场效应晶体管(FinFET)的形成中的中间阶段的立体图和截面图；

图19和图20示出了根据一些实施例的FinFET的栅极堆叠件的一些部分的截面图；

图21和图22示出了根据一些实施例的在FinFET的栅极堆叠件的形成中的中间阶段的截面图；

图25至图30示出了根据一些实施例的样品FinFET的结果；