[發(fā)明專利]P型半導(dǎo)體器件及其制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911133329.4
• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN110867489A
• 公開（公告）日: 2020-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 翁文寅
• 申請（專利權(quán)）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(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 郭四華

1.一種P型半導(dǎo)體器件，其特征在于，包括：

形成于半導(dǎo)體襯底表面的柵極結(jié)構(gòu)；

所述柵極結(jié)構(gòu)包括依次疊加的柵介質(zhì)層和金屬柵，在所述柵介質(zhì)層和所述金屬柵之間具有由TiN層組成的P型功函數(shù)層；

所述P型功函數(shù)層具有功函數(shù)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，所述功函數(shù)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)是由對所述P型功函數(shù)層的TiN層進(jìn)行表面處理形成；

所述P型功函數(shù)層的功函數(shù)通過所述功函數(shù)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)；

P型半導(dǎo)體器件的閾值電壓由所述P型功函數(shù)層的功函數(shù)確定并由所述功函數(shù)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)。

2.如權(quán)利要求1所述的P型半導(dǎo)體器件，其特征在于：所述P型半導(dǎo)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(jié)構(gòu)，且所述鰭體由所述半導(dǎo)體襯底刻蝕而成；

所述柵極結(jié)構(gòu)覆蓋在部分長度的所述鰭體的頂部表面和側(cè)面。

3.如權(quán)利要求1所述的P型半導(dǎo)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(jìn)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(jìn)行處理。

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

各種類型的所述P型半導(dǎo)體器件的所述P型功函數(shù)層的TiN層的厚度相同，不同類型的所述P型半導(dǎo)體器件的閾值電壓通過所述功函數(shù)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)定。

5.如權(quán)利要求1所述的P型半導(dǎo)體器件，其特征在于：各所述P型半導(dǎo)體器件的閾值電壓結(jié)合TiN層的厚度和所述功函數(shù)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)一起設(shè)定。

6.如權(quán)利要求1所述的P型半導(dǎo)體器件，其特征在于：所述柵極結(jié)構(gòu)填充在凹槽中，所述凹槽由對偽柵極結(jié)構(gòu)去除后形成。

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

8.如權(quán)利要求1所述的P型半導(dǎo)體器件，其特征在于：所述柵極結(jié)構(gòu)覆蓋在形成于所述半導(dǎo)體襯底的N型阱上，由P+區(qū)組成的源區(qū)和漏區(qū)形成在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的所述N型阱中。

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

步驟一、在所述半導(dǎo)體襯底表面形成柵介質(zhì)層；

步驟二、形成TiN層并所述TiN層組成P型功函數(shù)層；

步驟三、對所述TiN層進(jìn)行表面處理形成所述P型功函數(shù)層的功函數(shù)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)；

所述P型功函數(shù)層的功函數(shù)通過所述功函數(shù)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)；P型半導(dǎo)體器件的閾值電壓由所述P型功函數(shù)層的功函數(shù)確定并由所述功函數(shù)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)；

步驟四、形成金屬柵，所述柵極結(jié)構(gòu)包括依次疊加的所述柵介質(zhì)層、所述P型功函數(shù)層和所述金屬柵。

10.如權(quán)利要求1所述的P型半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于：所述P型半導(dǎo)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(jié)構(gòu)，且所述鰭體由所述半導(dǎo)體襯底刻蝕而成；

所述柵極結(jié)構(gòu)覆蓋在部分長度的所述鰭體的頂部表面和側(cè)面。

11.如權(quán)利要求9所述的P型半導(dǎo)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(jìn)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(jìn)行處理。