[發明專利]具有雙功函數柵極結構的半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201510571802.2
• 申請日: 2015-09-09
• 公開（公告）號: CN105702714B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 吳泰京
• 申請（專利權）人: 愛思開海力士有限公司
• 主分類號: H01L29/423
• 分類號: H01L29/423;H01L27/108
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙) 11363
• 代理人: 俞波;許偉群

一種半導體器件，包括：本體，包括第一結區；柱體，設置在本體之上并且包括垂直溝道區和垂直溝道區之上的第二結區；柵極溝槽，暴露柱體的側表面；柵極電介質層，覆蓋柵極溝槽；以及柵電極，嵌入柵極溝槽中，其中柵極電介質層插入在柵電極與柵極溝槽之間。柵電極包括：第一功函數內襯，與垂直溝道區重疊并且包括含鋁金屬氮化物；第二功函數內襯，與第二結區重疊并且包括含硅非金屬材料；以及空氣間隙，設置在第二功函數內襯與第二結區之間。

相關申請的交叉引用

本申請要求2014年12月16日提交的申請號為10-2014-0181543的韓國專利申請的優先權，其全部內容通過引用合并于此。

技術領域

本發明的示例性實施例涉及一種半導體器件，更具體地，涉及一種具有雙功函數柵極結構的半導體器件及其制造方法、具有該半導體器件的存儲單元以及具有該半導體器件的電子設備。

背景技術

隨著半導體器件水平高度集成，非平面晶體管中的柵致漏極泄漏(gate-induceddrain leakage，GIDL)特性對半導體器件的性能產生重要影響。

發明內容

各種實施例是針對一種半導體器件及其制造方法，所述半導體器件能夠改善柵致漏極泄漏(FIDL)電流和電流驅動能力。

同樣，各種實施例是針對一種能夠改善刷新特性的存儲單元。

進一步，各種實施例是針對一種具有改善性能的電子設備。

在實施例中，一種半導體器件可以包括：本體，包括第一結區；柱體，設置在本體之上并且包括垂直溝道區和垂直溝道區之上的第二結區；柵極溝槽，暴露柱體的側表面；柵極電介質層，提供在柵極溝槽中和柱體的側表面之上；以及柵電極，提供在柵極溝槽中，其中柵極電介質層插入在柵電極和柵極溝槽之間，其中柵電極包括：第一功函數內襯，位于垂直溝道區之上并且包括含鋁金屬氮化物；第二功函數內襯，位于第二結區之上并且包括含硅非金屬材料；以及空氣間隙，設置在第二功函數內襯與第二結區之間。半導體器件還可以包括：位線溝槽，形成在本體中；位線，提供在位線溝槽中并且電耦接至第一結區；位線遮蓋層，覆蓋位線的頂表面和側表面；以及存儲元件，電耦接至第二結區。第一功函數內襯可以包括具有比第二功函數內襯高的功函數的材料。第一功函數內襯可以包括氮化鋁鈦(TiAlN)，以及第二功函數內襯可以包括摻雜N型雜質的多晶硅。柵電極還可以包括：第一低電阻率電極，提供在第一功函數內襯之上；以及第二低電阻率電極，位于第二功函數內襯之上。第二低電阻率電極可以包括與第二功函數內襯不反應的材料。第一低電阻率電極可以包括與第二功函數內襯不反應的無氟材料。柵電極可以包括：主體；以及來自主體的一對第一分支部和第二分支部，主體沿第一方向延伸，其中，所述一對第一分支部和第二分支部中的每個沿不同于第一方向的第二方向延伸，以及主體、第一分支部和第二分支部分別形成在柱體的第一側表面、第二側表面和第三側表面之上。柵電極還可以包括：第一低電阻率電極，覆蓋第一功函數內襯的側表面；第二低電阻率電極，覆蓋第二功函數內襯的側表面；以及上阻礙物，設置在第二功函數內襯與第二低電阻率電極之間。第一低電阻率電極可以包括與第二公函數內襯不反應的材料，以及第二低電阻率電極可以包括與第二功函數內襯反應的材料。柵電極還可以包括：第一低電阻率電極，覆蓋第一功函數內襯的側表面；下阻礙物，設置在第一功函數內襯與第一低電阻率電極之間；第二低電阻率電極，覆蓋第二功函數內襯的側表面；以及上阻礙物，設置在第二功函數內襯與第二低電阻率電極之間。第一低電阻率電極和第二低電阻率電極包括與第二功函數內襯反應的材料。