[發明專利]P型半導體器件及其制造方法

在審

• 申請號: 201911133329.4
• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN110867489A
• 公開（公告）日: 2020-03-06
• 發明（設計）人: 翁文寅
• 申請（專利權）人: 上海華力集成電路制造有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/423;H01L21/336
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 郭四華

1.一種P型半導體器件，其特征在于，包括：

形成于半導體襯底表面的柵極結構；

所述柵極結構包括依次疊加的柵介質層和金屬柵，在所述柵介質層和所述金屬柵之間具有由TiN層組成的P型功函數層；

所述P型功函數層具有功函數調節結構，所述功函數調節結構是由對所述P型功函數層的TiN層進行表面處理形成；

所述P型功函數層的功函數通過所述功函數調節結構調節；

P型半導體器件的閾值電壓由所述P型功函數層的功函數確定并由所述功函數調節結構調節。

2.如權利要求1所述的P型半導體器件，其特征在于：所述P型半導體器件為鰭式晶體管；

所述鰭式晶體管包括鰭體，所述鰭體呈納米條或納米片結構，且所述鰭體由所述半導體襯底刻蝕而成；

所述柵極結構覆蓋在部分長度的所述鰭體的頂部表面和側面。

3.如權利要求1所述的P型半導體器件，其特征在于：所述表面處理為直接采用H2加SiH4的氣體或者采用由H2加SiH4形成的等離子體對所述TiN層的表面進行處理；或者，所述表面處理為直接采用N2加NH3的氣體或者采用由N2加NH3形成的等離子體對所述TiN層的表面進行處理。

4.如權利要求1所述的P型半導體器件，其特征在于：同一所述半導體襯底上同時集成有多種不同閾值電壓的所述P型半導體器件；

各種類型的所述P型半導體器件的所述P型功函數層的TiN層的厚度相同，不同類型的所述P型半導體器件的閾值電壓通過所述功函數調節結構設定。

5.如權利要求1所述的P型半導體器件，其特征在于：各所述P型半導體器件的閾值電壓結合TiN層的厚度和所述功函數調節結構一起設定。

6.如權利要求1所述的P型半導體器件，其特征在于：所述柵極結構填充在凹槽中，所述凹槽由對偽柵極結構去除后形成。

7.如權利要求1所述的P型半導體器件，其特征在于：在所述P型功函數層和所述柵介質層之間還形成有底部阻障層，在所述P型功函數層和所述金屬柵之間還形成有頂部阻障層。

8.如權利要求1所述的P型半導體器件，其特征在于：所述柵極結構覆蓋在形成于所述半導體襯底的N型阱上，由P+區組成的源區和漏區形成在所述柵極結構兩側的所述N型阱中。

9.一種P型半導體器件的制造方法，其特征在于：采用如下步驟在半導體襯底表面形成柵極結構：

步驟一、在所述半導體襯底表面形成柵介質層；

步驟二、形成TiN層并所述TiN層組成P型功函數層；

步驟三、對所述TiN層進行表面處理形成所述P型功函數層的功函數調節結構；

所述P型功函數層的功函數通過所述功函數調節結構調節；P型半導體器件的閾值電壓由所述P型功函數層的功函數確定并由所述功函數調節結構調節；

步驟四、形成金屬柵，所述柵極結構包括依次疊加的所述柵介質層、所述P型功函數層和所述金屬柵。

10.如權利要求1所述的P型半導體器件的制造方法，其特征在于：所述P型半導體器件為鰭式晶體管；

所述鰭式晶體管包括鰭體，所述鰭體呈納米條或納米片結構，且所述鰭體由所述半導體襯底刻蝕而成；

所述柵極結構覆蓋在部分長度的所述鰭體的頂部表面和側面。

11.如權利要求9所述的P型半導體器件的制造方法，其特征在于：所述表面處理為直接采用H2加SiH4的氣體或者采用由H2加SiH4形成的等離子體對所述TiN層的表面進行處理；或者，所述表面處理為直接采用N2加NH3的氣體或者采用由N2加NH3形成的等離子體對所述TiN層的表面進行處理。