[发明专利]调整栅极功函数的方法与具有金属栅极的晶体管

说明书

技术领域

本发明有关一种调整栅极功函数的方法，特别是有关一种透过离子植入金属栅极而调整栅极功函数的方法。

背景技术

为了使半导体器件具有更高的运作速度与集成度，能够减少短沟道效应的鳍状场效晶体管结构虽应运开发而出。一般的鳍状场效晶体管可含有一鳍状的有源区域，而所述鳍状区可为一栅极所围绕。因此沿着鳍状区表面可形成一立体的沟道。由于所述沟道是形成在鳍状区的上表面与侧壁上，故鳍状场效晶体管结构在较小的水平面积上可具有较大的有效沟道宽度。也因此，具有鳍状场效晶体管结构的半导体器件可具有较小的尺寸与更快的运作速度。

另一方面，半导体器件的临界电压与栅极电极材料的功函数有关。为了获得P沟道晶体管或N沟道晶体管所预期的功函数值，通常必须对栅极的特性进行适当的调整。

为了简化制作工序，传统上整个制作流程中都会采用单一功函数的栅极设计。一般而言，栅极的导体会使用N+掺杂类型的多晶硅。此设计可大幅节省制作成本。然而，N+类型的多晶硅栅极却会造成极低的临界电压。为了避免过低的临界电压，设计中亦会采用P+掺杂类型的多晶硅材质。然而，尽管P+类型的多晶硅栅极可提供适当的临界电压，其却可能导致严重的栅极引发漏极漏电流。

发明内容

有鉴于此，本发明公开一种调整栅极功函数的方法，可以同时提供高临界电压和降低栅极引发漏极漏电流。

根据本发明的一优选实施例，本发明提供一种调整栅极功函数的方法，包含：首先，提供一基底，一金属栅极设在基底上，一源极掺杂区和一漏极掺杂区分别设在金属栅极相对两侧的基底中，其中金属栅极分为一靠所述源极掺杂区的源极侧以及一靠所述漏极掺杂区的漏极侧，然后，形成一掩模层覆盖源极掺杂区和漏极掺杂区，接着，进行一植入工序将氮植入金属栅极，使得源极侧具有一第一氮浓度且漏极侧具有一第二氮浓度，第一氮浓度高于第二氮浓度，最后移除所述掩模层，其中金属栅极的源极侧的功函数会较金属栅极的漏极侧的功函数来得高。

根据本发明的另一优选实施例，本发明提供一种调整栅极功函数的方法，包含：首先，提供一基底，一金属栅极设在基底上，一源极预定掺杂区和一漏极预定掺杂区分别设在金属栅极相对两侧的基底中，其中金属栅极分为一靠所述源极掺杂区的源极侧以及一靠所述漏极掺杂区的漏极侧，然后，形成一掩模层覆盖源极预定掺杂区和漏极预定掺杂区，接着进行一植入工序将氮植入金属栅极，使得源极侧具有一第一氮浓度且漏极侧具有一第二氮浓度，第一氮浓度高于第二氮浓度，其中金属栅极的源极侧的功函数会较金属栅极的漏极侧的功函数来得高，之后移除所述掩模层，最后形成一源极掺杂区于源极预定掺杂区内，并且形成一漏极掺杂区于漏极预定掺杂区内。

根据本发明的另一优选实施例，本发明提供一种具有金属栅极的晶体管，包含：一基底、一金属栅极设于基底上以及一源极掺杂区和一漏极掺杂区分别设在金属栅极相对两侧的基底中，其中金属栅极分为一靠所述源极掺杂区的源极侧以及一靠所述漏极掺杂区的漏极侧，所述源极侧具有一第一氮浓度且所述漏极侧具有一第二氮浓度，第一氮浓度大于第二氮浓度，其中金属栅极的源极侧的功函数会较金属栅极的漏极侧的功函数来得高。

附图说明

图1至图4为根据本发明的第一优选实施例所绘示的调整栅极功函数的方法的侧视示意图。

图1、图5和图6为根据本发明的第二优选实施例所绘示的调整栅极功函数的方法的侧视示意图。

图7绘示的是利用本发明调整栅极功函数的方法所制作的鳍状场效晶体管的示意图。

其中，附图标记说明如下：

具体实施方式

图1至图4为根据本发明的第一优选实施例所绘示的调整栅极功函数的方法的侧视示意图。如图1所示，首先，提供一半导体基底10，一金属栅极12设置在所述半导体基底10上，金属栅极12可以利用银、铝、铜、铬、镍、碳、锗、钴、铂、或钨等金属来制作，根据本发明的优选实施例，金属栅极12包含钛。金属栅极12具有一第一侧壁14和一第二侧壁16，所述第一侧壁14和第二侧壁16相对。

一源极预定掺杂区18和一漏极预定掺杂区20分别定义于金属栅极12相对两侧的半导体基底10中，接着如图2所示，进行一离子植入工序，同时植入离子于源极预定掺杂区18和漏极预定掺杂区20内，以形成一源极掺杂区22于源极预定掺杂区18内，和形成一漏极掺杂区24于漏极预定掺杂区20。金属栅极12可以分为一靠所述源极掺杂区22的源极侧26以及一靠所述漏极掺杂区24的漏极侧28。