MOS变容器、栅极堆叠结构及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种MOS变容器、栅极堆叠结构及其制造方法，涉及半导体技术领域。其中，所述栅极堆叠结构包括：位于衬底中的沟道区上方的高K电介质层；在所述高K电介质层上的P型功函数调节层，所述P型功函数调节层包括在垂直沟道的方向上彼此邻接的第一部分和第二部分，其中所述第一部分的厚度大于所述第二部分的厚度；在所述P型功函数调节层上的N型功函数调节层；在所述N型功函数调节层之上的金属栅极。本发明专利技术能够提高MOS变容器的调谐范围。

【技术实现步骤摘要】
MOS变容器、栅极堆叠结构及其制造方法
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种用于MOS变容器的栅极堆叠结构及其制造方法、以及包括该栅极堆叠结构的MOS变容器。
技术介绍
金属氧化物半导体(MOS)变容器被广泛应用中在射频领域中，其调谐范围越大越好。然而，现有的MOS变容器通常采用用于N沟道金属氧化物半导体(NMOS)器件的栅极堆叠结构，调谐范围比较小。因此，有必要提出一种新的技术方案，能够提高MOS变容器的调谐范围。
技术实现思路
本公开的一个实施例的目的在于提出一种新的用于MOS变容器的栅极堆叠结构，能够提高MOS变容器的调谐范围。本公开的另一个实施例的目的在于提出一种新的MOS变容器。本公开的又一个实施例的目的在于提出一种新的用于MOS变容器的栅极堆叠结构的制造方法。根据本公开的一个实施例，提供了一种用于MOS变容器的栅极堆叠结构，包括：位于衬底中的沟道区上方的高K电介质层；在所述高K电介质层上的P型功函数调节层，所述P型功函数调节层包括在垂直沟道的方向上彼此邻接的第一部分和第二部分，其中所述第一部分的厚度大于所述第二部分的厚度；在所述P型功函数调节层上的N型功函数调节层；在所述N型功函数调节层之上的金属栅极。在一个实施例中，所述P型功函数调节层包括在所述高K电介质层的一部分上的第一TiN层、以及在所述第一TiN层和所述高K电介质层的另一部分上的第二TiN层；所述第一部分包括所述第一TiN层和在所述第一TiN层上的第二TiN层；所述第二部分包括在所述高K电介质层的另一部分上的第二TiN层。在一个实施例中，所述P型功函数调节层包括在所述高K电介质层的一部分上的第一TiN层、在所述第一TiN层上的TaN层、以及在所述TaN层和所述高K电介质层的另一部分上的第二TiN层；所述第一部分包括所述第一TiN层、在所述第一TiN层上的TaN层和在所述TaN层上的第二TiN层；所述第二部分包括在所述高K电介质层的另一部分上的第二TiN层。在一个实施例中，所述P型功函数调节层包括在所述高K电介质层的一部分上的第一TiN层、在所述第一TiN层和所述高K电介质层的另一部分上的第二TiN层、以及在所述第二TiN层上的TaN层；所述第一部分包括所述第一TiN层、在所述第一TiN层上的第二TiN层和在该第二TiN层上的TaN层；所述第二部分包括在所述高K电介质层的另一部分上的第二TiN层和在该第二TiN层上的TaN层。在一个实施例中，所述栅极堆叠结构还包括：在所述N型功函数调节层与所述金属栅极之间的阻挡层。在一个实施例中，所述N型功函数调节层包括TiAl、TiCAl、TiNAl或TiSiAl。在一个实施例中，所述第一部分和所述第二部分在垂直沟道的方向上的长度的比值为1/9至9。在一个实施例中，所述金属栅极的材料包括钨。根据本公开的另一个实施例，提供了一种用于MOS变容器的栅极堆叠结构，包括：位于衬底中的沟道区上方的高K电介质层；在所述高K电介质层上的P型功函数调节层；在所述P型功函数调节层上的N型功函数调节层；在所述N型功函数调节层之上的金属栅极；其中，所述P型功函数调节层包括第一部分和不同于所述第一部分的第二部分；其中，所述第一部分和所述第二部分在垂直沟道的方向上彼此邻接，所述第一部分用于PMOS器件的功函数的调节，所述第二部分用于NMOS器件的功函数的调节。在一个实施例中，所述P型功函数调节层包括在所述高K电介质层的一部分上的第一TiN层、在所述第一TiN层上的TaN层、以及在所述TaN层和所述高K电介质层的另一部分上的第二TiN层；所述第一部分包括所述第一TiN层、在所述第一TiN层上的TaN层和在所述TaN层上的第二TiN层；所述第二部分包括在所述高K电介质层的另一部分上的第二TiN层。在一个实施例中，所述P型功函数调节层包括在所述高K电介质层的一部分上的第一TiN层、在所述第一TiN层和所述高K电介质层的另一部分上的第二TiN层、以及在所述第二TiN层上的TaN层；所述第一部分包括所述第一TiN层、在所述第一TiN层上的第二TiN层和在该第二TiN层上的TaN层；所述第二部分包括在所述高K电介质层的另一部分上的第二TiN层和在该第二TiN层上的TaN层。在一个实施例中，所述第一部分和所述第二部分在垂直沟道的方向上的长度的比值为1/9至9。在一个实施例中，所述N型功函数调节层包括TiAl、TiCAl、TiNAl或TiSiAl。根据本公开的又一个实施例，提供了一种MOS变容器，包括：上述任意一个实施例所述的用于MOS变容器的栅极堆叠结构。根据本公开的再一个实施例，提供了一种用于MOS变容器的栅极堆叠结构的制造方法，包括：提供衬底，所述衬底包括沟道区；在所述沟道区上沉积高K电介质层；在所述高K电介质层上形成P型功函数调节层，所述P型功函数调节层包括在垂直沟道的方向上彼此邻接的第一部分和第二部分，其中所述第一部分的厚度大于所述第二部分的厚度；在所述P型功函数调节层上形成N型功函数调节层；在所述N型功函数调节层之上形成金属栅极。在一个实施例中，所述在所述高K电介质层上形成P型功函数调节层的步骤包括：在所述高K电介质层上沉积第一TiN层；去除所述高K电介质层的一部分上的第一TiN层；在剩余的第一TiN层和暴露的高K电介质层上沉积第二TiN层。在一个实施例中，所述在所述高K电介质层上形成P型功函数调节层的步骤包括：在所述高K电介质层上沉积第一TiN层；在所述第一TiN层上沉积TaN层；去除所述高K电介质层的一部分上的第一TiN层和TaN层；在在剩余的TaN层和暴露的高K电介质层上沉积第二TiN层。在一个实施例中，所述在所述高K电介质层上形成P型功函数调节层的步骤包括：在所述高K电介质层上沉积第一TiN层；去除所述高K电介质层的一部分上的第一TiN层；在剩余的第一TiN层和暴露的高K电介质层上沉积第二TiN层；在所述第二TiN层上沉积TaN层。在一个实施例中，在所述N型功函数调节层之上形成金属栅极之前，还包括：在所述N型功函数调节层上形成阻挡层。在一个实施例中，所述N型功函数调节层包括TiAl、TiCAl、TiNAl或TiSiAl。在一个实施例中，所述第一部分和所述第二部分在垂直沟道的方向上的长度的比值为1/9至9。在一个实施例中，所述金属栅极的材料包括钨。通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征、方面及其优点将会变得清楚。附图说明附图构成本说明书的一部分，其描述了本公开的示例性实施例，并且连同说明书一起用于解释本专利技术的原理，在附图中：图1是根据本公开一个实施例的用于MOS变容器的栅极堆叠结构的截面图；图2A示出了用于MOS变容器的栅极堆叠结构的一个具体实现方式的截面图；图2B示出了用于MOS变容器的栅极堆叠结构的另一个具体实现方式的截面图；图2C示出了用于MOS变容器的栅极堆叠结构的又一个具体实现方式的截面图；图3示出了根据本公开一个实施例的MOS变容器的C-V(电容-栅极电压)曲线的仿真示意图；图4是根据本公开的一个实施例的用于MOS变容器的栅极堆叠结构的制造方法的简化流程示意图；图5A示出了根据本公开一个实施例的用于MOS变容器的栅极堆叠结构的制造方法的一个阶段；图5B示出了根据本公开一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于MOS变容器的栅极堆叠结构，其特征在于，包括：位于衬底中的沟道区上方的高K电介质层；在所述高K电介质层上的P型功函数调节层，所述P型功函数调节层包括在垂直沟道的方向上彼此邻接的第一部分和第二部分，其中所述第一部分的厚度大于所述第二部分的厚度；在所述P型功函数调节层上的N型功函数调节层；在所述N型功函数调节层之上的金属栅极。

【技术特征摘要】
1.一种用于MOS变容器的栅极堆叠结构，其特征在于，包括：位于衬底中的沟道区上方的高K电介质层；在所述高K电介质层上的P型功函数调节层，所述P型功函数调节层包括在垂直沟道的方向上彼此邻接的第一部分和第二部分，其中所述第一部分的厚度大于所述第二部分的厚度；在所述P型功函数调节层上的N型功函数调节层；在所述N型功函数调节层之上的金属栅极。2.根据权利要求1所述的栅极堆叠结构，其特征在于，所述P型功函数调节层包括在所述高K电介质层的一部分上的第一TiN层、以及在所述第一TiN层和所述高K电介质层的另一部分上的第二TiN层；所述第一部分包括所述第一TiN层和在所述第一TiN层上的第二TiN层；所述第二部分包括在所述高K电介质层的另一部分上的第二TiN层。3.根据权利要求1所述的栅极堆叠结构，其特征在于，所述P型功函数调节层包括在所述高K电介质层的一部分上的第一TiN层、在所述第一TiN层上的TaN层、以及在所述TaN层和所述高K电介质层的另一部分上的第二TiN层；所述第一部分包括所述第一TiN层、在所述第一TiN层上的TaN层和在所述TaN层上的第二TiN层；所述第二部分包括在所述高K电介质层的另一部分上的第二TiN层。4.根据权利要求1所述的栅极堆叠结构，其特征在于，所述P型功函数调节层包括在所述高K电介质层的一部分上的第一TiN层、在所述第一TiN层和所述高K电介质层的另一部分上的第二TiN层、以及在所述第二TiN层上的TaN层；所述第一部分包括所述第一TiN层、在所述第一TiN层上的第二TiN层和在该第二TiN层上的TaN层；所述第二部分包括在所述高K电介质层的另一部分上的第二TiN层和在该第二TiN层上的TaN层。5.根据权利要求1所述的栅极堆叠结构，其特征在于，还包括：在所述N型功函数调节层与所述金属栅极之间的阻挡层。6.根据权利要求1所述的栅极堆叠结构，其特征在于，所述N型功函数调节层包括TiAl、TiCAl、TiNAl或TiSiAl。7.根据权利要求1所述的栅极堆叠结构，其特征在于，所述第一部分和所述第二部分在垂直沟道的方向上的长度的比值为1/9至9。8.根据权利要求1所述的栅极堆叠结构，其特征在于，所述金属栅极的材料包括钨。9.一种用于MOS变容器的栅极堆叠结构，其特征在于，包括：位于衬底中的沟道区上方的高K电介质层；在所述高K电介质层上的P型功函数调节层；在所述P型功函数调节层上的N型功函数调节层；在所述N型功函数调节层之上的金属栅极；其中，所述P型功函数调节层包括：第一部分；和不同于所述第一部分的第二部分；其中，所述第一部分和所述第二部分在垂直沟道的方向上彼此邻接，所述第一部分用于PMOS器件的功函数的调节，所述第二部分用于NMOS器件的功函数的调节。10.根据权利要求9所述的栅极堆叠结构，其特征在于，所述P型功函数调节层包括在所述高K电介质层的一部分上的第一TiN层、在所述第一TiN层上的TaN层、以及在所述TaN层和所述高K电介质层的另一部分上的第二TiN层；所述第一部分包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造北京有限公司，中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11