[发明专利]半导体元件及其制备方法

说明书

本公开提供一种具有多个临界电压的半导体元件以及具有所述临界电压的该半导体元件的制备方法。该半导体元件具有一基底；一第一栅极结构，位在该基底中并具有一第一深度以及一第一临界电压；以及一第二栅极结构，位在该基底中并具有一第二深度以及一第二临界电压。该第一深度大于该第二深度，以及该第一临界电压不同于该第二临界电压。

技术领域

本申请案主张2021年1月7日申请的美国正式申请案第17/143,663号的优先权及益处，该美国正式申请案的内容以全文引用的方式并入本文中。

本公开关于一种半导体元件以及该半导体元件的制备方法。特别是有关于一种具有多个临界电压的半导体元件以及具有所述临界电压的该半导体元件的制备方法。

背景技术

半导体元件使用在不同的电子应用，例如个人电脑、手机、数码相机，或其他电子设备。半导体元件的尺寸逐渐地变小，以符合计算能力所逐渐增加的需求。然而，在尺寸变小的制程期间，增加不同的问题，且如此的问题在数量与复杂度上持续增加。因此，仍然持续着在达到改善品质、良率、效能与可靠度以及降低复杂度方面的挑战。

上文的「先前技术」说明仅提供背景技术，并未承认上文的「先前技术」说明揭示本公开的标的，不构成本公开的先前技术，且上文的「先前技术」的任何说明均不应作为本案的任一部分。

发明内容

本公开的一实施例提供一种半导体元件，具有一基底；一第一栅极结构，位在该基底中并具有一第一深度以及一第一临界电压；以及一第二栅极结构，位在该基底中并具有一第二深度以及一第二临界电压。该第一深度大于该第二深度，以及该第一临界电压不同于该第二临界电压。

在一些实施例中，该第一栅极结构包括一第一栅极介电层、一第一栅极电极层以及一第一栅极填充层；该第一栅极介电层朝内位在该基底中并具有该第一深度；该第一栅极电极层共形地位在该第一栅极介电层上；该第一栅极填充层位在该第一栅极电极层上；以及该第二栅极结构包括一第二栅极介电层、一第二栅极电极层以及第二栅极填充层；该第二栅极介电层朝内位在该基底中并具有该第二深度；该第二栅极电极层共形地位在该第二栅极介电层上；该第二栅极填充层位在该第二栅极电极层上。

在一些实施例中，该第一栅极介电层具有与该第二栅极介电层相同的一厚度。

在一些实施例中，该第一栅极结构的一上表面以及该第二栅极结构的一上表面大致与该基底的一上表面为共面。

在一些实施例中，该半导体元件还包括一第一罩盖层，位在该第一栅极填充层上以及在该基底上。

在一些实施例中，该半导体元件还包括多个第一绝缘结构以及一第二绝缘结构，所述第一绝缘结构位在该基底中以界定出一第一主动区，该第二绝缘结构相对其中一个第一绝缘结构的设置以界定出一第二主动区，该第二主动区在该第一主动区旁边。该第一栅极结构位在该第一主动区中，以及该第二栅极结构位在该第二主动区中。

在一些实施例中，所述第一绝缘结构与该第二绝缘结构具有不同深度。

在一些实施例中，所述第一绝缘结构具有相同于该第二绝缘结构的一深度。

在一些实施例中，该半导体元件还包括一第一湿润层，位在该第一栅极填充层与该第一栅极电极层之间。该第一湿润层包含钛、钽、镍或钴。

在一些实施例中，该半导体元件还包括一第一阻障层，位在该第一湿润层与该第一栅极填充层之间。该第一阻障层包含氮化钛、氮化钽或其组合。

在一些实施例中，该第一栅极介电层包括一第一下介电层以及一第一上介电层，该第一下介电层朝内位在该基底中，该第一上介电层位在该第一下介电层与该第一栅极电极层之间，该第一下介电层包含高介电常数的介电材料，以及该第一上介电层包含氧化硅。