[发明专利]半导体器件及其制造方法

权利要求书

1.一种半导体器件，包括：

栅极绝缘层，所述栅极绝缘层被形成在衬底凹槽的内壁上；

功函数材料层，能够向沟道施加拉伸应力或压缩应力；以及

栅极金属，

其中，所述栅极绝缘层、所述功函数材料层和所述栅极金属被依次形成。

2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述半导体器件包含nMOS场效应晶体管的栅极结构体，所述功函数材料层能够向所述nMOS场效应晶体管的沟道施加拉伸应力。

3.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述半导体器件包含pMOS场效应晶体管的栅极结构体，所述功函数材料层能够向所述pMOS场效应晶体管的沟道施加压缩应力。

4.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括：

在所述功函数材料层与所述栅极金属之间的阻挡层，以及

所述功函数材料层、所述阻挡层、所述栅极金属共同形成的表面上的第二金属层。

5.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述栅极金属能够向沟道施加拉伸应力。

6.根据权利要求2所述的半导体器件，其中，所述功函数材料层是用于nMOS场效应晶体管的功函数材料层，包含TiAlN、金属碳化物和金属碳氧化物中的至少一种。

7.根据权利要求3所述的半导体器件，其中，所述功函数材料层是用于pMOS场效应晶体管的功函数材料层，包含TiN和Ta化合物中的至少一种。

8.根据权利要求4所述的半导体器件，其中，所述第二金属层包含TiAlN、TiAl、Al、Ti和TiW中的至少一种，所述栅极金属包含W和TiW中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括：

在所述栅极绝缘层和所述功函数材料层之间用来保护所述栅极绝缘层的保护层。

10.一种包含nMOS场效应晶体管的栅极结构的半导体器件，包括：

栅极绝缘层，所述栅极绝缘层被形成在衬底凹槽的内壁上；

功函数材料层；以及

能够向沟道施加拉伸应力的栅极金属，

其中，所述栅极绝缘层、所述功函数材料层以及所述栅极金属被依次形成。

11.根据权利要求10所述的半导体器件，还包括：

在所述功函数材料层与所述栅极金属之间的阻挡层，以及

所述功函数材料层、所述阻挡层、所述栅极金属共同形成的表面上的第二金属层。

12.根据权利要求10所述的半导体器件，其中，所述功函数材料层能够向沟道施加拉伸应力，并且包含TiAlN、金属碳化物和金属碳氧化物中的至少一种。

13.根据权利要求11所述的半导体器件，其中，所述第二金属层包含TiAlN、TiAl、Al、Ti和TiW中的至少一种，所述栅极金属包含W和TiW中的至少一种。

14.根据权利要求10所述的半导体器件，还包括：

在所述栅极绝缘层和所述功函数材料层之间用来保护所述栅极绝缘层的保护层。

15.一种制造半导体器件的方法，包括：

在栅极绝缘层上形成功函数材料层，以使所述功函数材料层能够向沟道施加拉伸应力或压缩应力，其中所述栅极绝缘层形成在衬底凹槽的内壁上；以及

在所述功函数材料层上沉积栅极金属。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述半导体器件包含nMOS场效应晶体管的栅极结构体，所述功函数材料层被形成为能够向所述nMOS场效应晶体管的沟道施加拉伸应力。

17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述半导体器件包含pMOS场效应晶体管的栅极结构体，所述功函数材料层被形成为能够向所述pMOS场效应晶体管的沟道施加压缩应力。