[发明专利]具有多阈值电压的FinFET

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，更具体地，本发明涉及一种具有多阈值电压的FinFET。

背景技术

随着集成电路的尺寸越来越小以及对集成电路速度的越来越苛刻的要求，晶体管需要在更小的尺寸情况下具有更高的驱动电流。由此发展出了鳍式场效应晶体管(FinFET)。与平面型器件相比，FinFET晶体管具有更好的短沟道效应(SCE)，该短沟道效应使得晶体管能够持续缩小，并且由于其沟道宽度的增大实现了更高的驱动电流。通过形成沟道来实现FinFET沟槽宽度的增大，该沟道包括位于鳍的侧壁上的部分以及位于鳍的顶面上的部分。FinFET可以是双栅极FET，该双栅极FET包括位于相应的鳍的侧壁上的沟道，但在相应的鳍的顶面上没有沟道。FinFET也可以是三栅极FET，该三栅极FET包括位于相应的鳍的侧壁和顶面上的沟道。由于晶体管的驱动电流与沟槽的宽度成比例，所以提高了FinFET的驱动电流。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种器件，包括：衬底；半导体鳍，位于所述衬底上方；栅极介电层，位于所述半导体鳍的顶面和侧壁上；以及栅电极，通过所述栅极介电层与所述半导体鳍间隔开，其中，所述栅电极包括位于所述半导体鳍上方并且与所述半导体鳍对准的顶部以及位于所述介电层的侧壁部分上的侧壁部分，并且其中，所述栅电极的顶部具有第一功函，并且所述栅电极的侧壁部分具有与所述第一功函不同的第二功函。

在该器件中，所述第一功函高于所述第二功函。

在该器件中，所述第一功函低于所述第二功函。

在该器件中，所述栅电极包括：第一金属层，位于所述半导体鳍上方并且与所述半导体鳍对准，其中，所述第一金属层不延伸到所述半导体鳍的侧面；以及第二金属层，包括位于所述半导体鳍上方并且与所述半导体鳍对准的第一部分以及在所述半导体鳍的侧面上延伸的第二部分，其中，所述第一金属层和所述第二金属层包含不同的材料。

在该器件中，还包括：保护层，位于所述介电层上方并且位于所述第一金属层和所述第二金属层下方，其中，所述第一金属层和所述第二金属层均接触所述保护层。

在该器件中，所述保护层包含氮化钛。

在该器件中，所述第一功函和所述第二功函具有大于大约0.2eV的差值。

根据本发明的另一方面，提供了一种器件，包括：衬底；半导体鳍，位于所述衬底上方，其中，所述半导体鳍是所述鳍式场效应晶体管(FinFET)的一部分；栅极介电层，位于所述半导体鳍的顶面和侧壁上；以及栅电极，通过所述栅极介电层与所述半导体鳍间隔开，其中，所述栅电极包括：第一金属层，位于所述半导体鳍上方并且与所述半导体鳍对准，其中，所述第一金属层基本上不包括低于所述半导体鳍的顶面的部分；以及第二金属层，包括位于所述第一金属层上方并且与所述第一金属层对准的第一部分以及低于所述半导体鳍的顶面的第二部分，其中，所述第一金属层和所述第二金属层包含不同的材料，并且其中，所述第一金属层和所述第二金属层的所述第一部分形成所述FinFET的栅电极的顶部，所述第二金属层的所述第二部分形成所述FinFET的所述栅电极的侧壁部分。

在该器件中，所述第一金属层具有第一功函，所述第二金属层具有第二功函，并且其中，所述第一功函大于所述第二功函。

在该器件中，所述第一金属层具有第一功函，所述第二金属层具有第二功函，并且其中，所述第一功函小于所述第二功函。

在该器件中，还包括：保护层，位于所述介电层上方并且位于所述第一金属层和所述第二金属层下方，其中，所述第一金属层和所述第二金属层均接触所述保护层。

在该器件中，所述保护层包含氮化钛。

根据本发明的又一方面，提供了一种方法，包括：在半导体鳍上形成栅极电介质，其中，所述栅极电介质包括位于所述半导体鳍的顶面上方的顶部以及位于所述半导体鳍的侧壁上的侧壁部分；在所述栅极电介质的顶部上方形成第一金属层，其中，所述第一金属层不包括在所述栅极电介质的所述侧壁部分上延伸的部分；以及形成第二金属层，其中，所述第二金属层包括位于所述第一金属层上方的第一部分以及在所述栅极电介质的侧壁部分上延伸的第二部分，并且其中，所述第一金属层和所述第二金属层包含不同的材料。

在该器件中，使用非共形沉积方法执行形成所述第一金属层的步骤。

在该器件中，使用共形沉积方法形成所述第二金属层。