[发明专利]包括场效应晶体管（FET）的半导体结构及其方法

摘要

本发明涉及包括场效应晶体管的半导体结构及其方法。分层的栅极电介质叠层包括包含第一高介电常数（高k）电介质材料的第一高k栅极电介质、包含具有与第一高k电介质材料不同的带隙的电介质材料的带隙干扰电介质以及包含第二高k电介质材料的第二高k栅极电介质。带隙干扰电介质包括电介质材料的至少一个连续原子层。因此分层的栅极电介质叠层包括第一高k栅极电介质和带隙干扰电介质之间的第一原子界面，以及通过带隙干扰电介质的电介质材料的至少一个连续原子层与第一原子界面分隔的第二高k栅极电介质和带隙干扰电介质之间的第二原子界面。带隙干扰电介质的插入导致更低的栅极泄露，而不会导致阈值电压特性和有效氧化物厚度的任何显著变化。

主权项

一种形成包括场效应晶体管(FET)的半导体结构的方法，所述方法包括：形成在半导体衬底上被平面化电介质层侧向包围的栅极腔；在所述栅极腔中形成第一高介电常数栅极电介质层，所述第一高介电常数栅极电介质层包含第一高介电常数电介质材料并位于半导体衬底的一部分上，其中所述第一高介电常数栅极电介质层具有位于所述半导体衬底的所述一部分上的水平部和从该水平部向上延伸的垂直部；直接在所述第一高介电常数栅极电介质层的所述水平部分上形成带隙干扰电介质层，所述带隙干扰电介质层包含具有与所述第一高介电常数栅极电介质材料不同的带隙的电介质材料；形成第二高介电常数栅极电介质层，所述第二高介电常数栅极电介质层包含具有与所述带隙干扰电介质层的所述带隙干扰电介质不同的带隙的第二高介电常数电介质材料，其中所述第二高介电常数栅极电介质层具有直接在所述带隙干扰电介质层的顶表面上的水平部分和从该水平部分向上延伸且与所述第一高介电常数栅极电介质层的垂直部分直接物理接触的垂直部分；以及对所述第一高介电常数栅极电介质层、所述带隙干扰电介质层以及所述第二高介电常数栅极电介质层的叠层进行构图，以形成第一高介电常数栅极电介质、带隙干扰电介质以及第二高介电常数栅极电介质的分层的栅极电介质叠层，其中第一原子界面通过所述分层的栅极电介质叠层内的所述带隙干扰电介质的所述电介质材料的至少一个连续的原子层而与第二原子界面分隔开，所述第一原子界面位于所述带隙干扰电介质和所述第一高介电常数栅极电介质之间，所述第二原子界面位于所述带隙干扰电介质和所述第二高介电常数栅极电介质之间。