[发明专利]一种基于可变功函数栅极的晶体管器件及其制备方法在审

申请号：	201710233040.4	申请日：	2017-04-11
公开（公告）号：	CN107039283A	公开（公告）日：	2017-08-11
发明（设计）人：	项金娟;王晓磊;杨红;刘实;李俊峰;王文武;赵超	申请（专利权）人：	中国科学院微电子研究所
主分类号：	H01L21/336	分类号：	H01L21/336;H01L21/28;H01L29/78
代理公司：	北京汇泽知识产权代理有限公司11228	代理人：	张瑾
地址：	100029 ***	国省代码：	北京;11
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摘要：
搜索关键词：	一种基于可变函数栅极晶体管器件及其制备方法
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【说明书】：

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种基于可变功函数栅极的晶体管器件及其制备方法。

背景技术

随着半导体器件特征尺寸按摩尔定律等比缩小，芯片集成度不断提高，出现短沟道效应、库伦散射等负面效应，使得传统平面型MOSFET在半导体技术发展到22nm工艺时遇到瓶颈。作为针对此问题的解决措施，三维FinFET技术逐渐成为主流。在技术代向更小节点发展的过程中，后栅工艺金属栅极的填充遇到非常大的挑战。传统的物理气相沉积技术有其固有的局限性，目前单原子层沉积技术已经成为金属栅极沉积、CMOS器件持续微缩发展以及伴随产生的后栅沟槽填充问题最佳的解决方案。

另外，半导体器件的阈值电压与栅极电极材料的功函数有关。在传统的半导体器件制作流程中，通常采用单一的多晶硅栅极设计，以简化制作流程、节约制作成本。当CMOS技术发展到45nm，为了减少栅极漏电流，高K栅介质被引入半导体制作工艺，但是传统的多晶硅栅与之接触会产生多晶硅耗尽效应及费米能级钉扎效应等，严重影响器件性能，因此需要新型的栅极材料。金属栅具有较低的电阻率，而被认为是栅极的优选材料。

在CMOS电路中，存在不同的功能电路模块，如高性能计算模块、低功耗模块。不同的电路模块需要不同的阈值电压，即不同的金属功函数。因此，亟需设计具有可变功函数的材料作为栅极，用以在晶体管制备工艺中实现在单原子层沉积技术条件下对同一体系材料的功函数调节，获得器件预期的阈值电压特性。

发明内容

本发明提供的基于可变功函数栅极的晶体管器件及其制备方法，能够针对现有技术的不足，实现栅极材料的功函数可变，从而实现半导体器件的可变阈值电压。

第一方面，本发明提供一种基于可变功函数栅极的晶体管器件制备方法，其中包括：

步骤一：提供半导体衬底；

步骤二：在所述半导体衬底上形成伪栅堆叠，并对所述伪栅堆叠两侧的所述半导体衬底暴露区域进行离子注入，形成源/漏区；

步骤三：除去所述伪栅，对所述源/漏区进行退火；

步骤四：提供单原子层沉积反应设备；

步骤五：在所述单原子层沉积反应设备中引入前驱源反应物；

步骤六：控制所述单原子层沉积的环境因素，生长功函数金属层。

可选地，上述单原子层沉积的环境因素包括所述前驱源反应物的比例、脉冲顺序、生长温度、生长厚度中的任意一个或者其组合。

可选地，上述功函数金属层材料为Ti合金或Ta合金。