半导体器件和其制造方法技术

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。本发明专利技术还提供了半导体器件的制造方法。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件和其制造方法
本专利技术的实施例一般地涉及半导体
，更具体地涉及半导体器件及其制造方法。
技术介绍
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HKMGFinFET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HKMGFinFET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。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，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。根据本专利技术的另一方面，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。根据本专利技术的又一方面，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专利技术的各个方面。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，附图仅示出了本专利技术的典型实施例，并且因此在本专利技术的范围上不认为是限制性的，因为本专利技术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示出根据本专利技术的实施例的FinFET器件的顶视图。图3是根据本专利技术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是根据本专利技术的实施例示出阈值电压和距离之间的关系的曲线图。图5示出根据本专利技术的实施例的用于SRAM单元的电路示意图。图6示出根据本专利技术的实施例的方法的流程图。具体实施方式以下公开内容提供了许多用于实现所提供主题的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本专利技术。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本专利技术。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件以直接接触的方式形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本专利技术可在各个实例中重复参考标号和/或字符。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。而且，为了便于描述，在此可以使用诸如“在…下方”、“在…下面”、“下部”、“在…之上”、“上部”等空间相对术语以描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，并且在此使用的空间相对描述符可以同样地作出相应的解释。本专利技术涉及但不以其他方式限制于鳍式场效应晶体管(FinFET)器件。例如，FinFET器件可以是包括P型金属氧化物半导体(PMOS)FinFET器件和N型金属氧化物半导体(NMOS)FinFET器件的互补金属氧化物半导体(CMOS)器件。以下公开内容将继续利用一个或多个FinFET实例以示出本专利技术的各个实施例。然而，应当理解，除了特别声明之外，本申请不应限制于特定类型的器件。FinFET器件的使用在半导体产业中越来越受欢迎。参考图1，示出了示例性FinFET器件50的立体图。FinFET器件50是构建在衬底(诸如块状衬底)上方的非平面多栅极晶体管。薄的含硅的“鳍式”结构(以下称为“鳍”)形成FinFET器件50的主体。鳍在图1所示的X方向上延伸。鳍具有在与X方向正交的Y方向上测量的鳍宽度Wfin。FinFET器件50的栅极60包裹在该鳍的周围，例如在鳍的顶面和相对的侧壁表面周围。因此，在与X方向和Y方向两者正交的Z方向上，栅极60的部分位于鳍上方。LG表示在X方向上测量的栅极60的长度(或宽度，这取决于视角)。栅极60可以包括栅电极组件60A和栅极介电组件60B(又称为栅极电介质组件)。栅极介电组件60B具有在Y方向上测量的厚度tox。栅极60的部分位于诸如浅沟槽隔离件(STI)的介电隔离结构上方。鳍的在栅极60的相对侧的延伸件中形成FinFET器件50的源极70和漏极80。鳍的由栅极60包裹在周围的部分用作FinFET器件50的沟道。通过鳍的尺寸确定FinFET器件50的有效沟道长度。FinFET器件提供了超过传统的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件(还称为平面晶体管器件)的几个优势。这些优势可包括更好的芯片区域效率、改进的载流子迁移率和与平面器件的制造处理兼容的制造处理。FinFET器件与高k金属栅极(HKMG)工艺流程兼容。因此，FinFET器件可以实现为每个栅极均具有高k栅极电介质和金属栅电极的HKMG器件。为了上述这些益处，可能期望使用用于部分或整个IC芯片的HKMGFinFET器件来设计集成电路(IC)芯片。然而，传统的HKMGFinFET器件可能仍然存在缺点，例如关于阈值电压(Vt)调节的缺点。更详细地，对于许多现代装置(例如，手机、计算机等)，期望能够微调阈值电压的能力，以便优化性能-功率折衷。主要通过晶体管的栅电极内的功函数金属的材料组成来确定MOSFET晶体管(包括FinFET)的阈值电压。调整阈值电压的一种方法是增加晶体管的栅极长度。然而，随着半导体部件大小的不断缩小，增加栅极长度是不现实的选择(realisticoption，又称实际的选择)。还可以使用离子注入来调整阈值电压。然而，这种离子注入可能会损坏FinFET器件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件，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。

【技术特征摘要】
2017.04.26 US 62/490,248;2017.06.15 US 15/624,4021.一种半导体器件，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。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述有源区包括鳍结构。3.根据权利要求2所述的半导体器件，其中，所述第一栅极结构的第一区段至少部分地包裹在所述鳍结构周围。4.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第一栅极结构的第一区段包括第一功函数金属材料；以及所述第一栅极结构的第二区段包括与所述第一功函数金属材料不同的第二功函数金属材料。5.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括在所述第二方向上延伸的第二栅极结构，所述第二栅极结构在所述第一方向上与所述第一栅极结构间隔开；其中：所述第二栅极结构包括设置在所述有源区上方的第三区段和不设置在所述有源区上方的第四区段；所述第三区段具有第三材料组成；以及所述第四区段具有与所述第三材料组成不同的第四材料组成。6.根据权利要求5所述的半导体器件，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨胜杰，邱泰鑫，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71