[发明专利]半导体结构及电子设备

说明书

本申请公开了一种半导体结构及电子设备。该半导体结构包括：衬底层；界面氧化物层，位于所述衬底层上；第一金属栅层，位于所述界面氧化物层上；第二金属栅层，位于所述第一金属栅层上；其中，所述第一金属栅层为具有掺杂剂粒子的金属栅层。本申请实施例提供的半导体结构，采用金属栅极叠层结构，整个半导体结构的工艺变化少；采用金属栅极材料电阻稳定无变化；晶体管特性的调整自由度大大增加。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，具体涉及一种半导体结构及电子设备。

背景技术

现在的半导体产业中经常使用钨做金属栅极。阻挡层金属(barrier metal)则多使用氮化钛。也可以用改变金属的功函数(workfunction)的方法调整晶体管阈值电压。各种材料的功函数有其固定值，不容易调整。为了改变金属栅极的功函数，需要更换材料本身，这在半导体产业中要更换材料是非常困难的事。要变更设备则需要再次研发稳定的工艺，且栅极的电阻也会改变，会使晶体管设计变得更困难。金属栅功函数的变化已经成为影响半导体器件和电路性能的一个重要因数。这是因为：金属栅极是由几个纳米厚且取向不同的晶粒通过原子层沉积过程完成，因为不同取向的晶粒具有不同的金属-半导体功函数差,导致该功函数在不同的MOSFET之间发生随机变化。以TiN金属栅为例，它具有两种不同的功函数差，出现的概率分别为40％和60％。显然，作为阈值电压组成的一部分，这将引起阈值电压的随机变化。图1为镧浓度与氮化钛的功函数相关性曲线图。金属栅功函数的变化也同样会导致阈值电压发生随机变化现象。

发明内容

本申请的目的是提供一种半导体结构及电子设备。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

根据本申请实施例的一个方面，提供一种半导体结构，包括：

衬底层；

界面氧化物层，位于所述衬底层上；

第一金属栅层，位于所述界面氧化物层上；

第二金属栅层，位于所述第一金属栅层上；

其中，所述第一金属栅层为具有掺杂剂粒子的金属栅层。

根据本申请实施例的另一个方面，提供一种电子设备，包括上述的半导体结构。

本申请实施例的其中一个方面提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请实施例提供的半导体结构，采用金属栅极叠层结构，整个半导体结构的工艺变化少；采用金属栅极材料电阻稳定无变化；晶体管特性的调整自由度大大增加。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者，部分特征和优点可以从说明书中推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本申请实施例了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了现有技术的镧浓度与氮化钛的功函数相关性曲线图；

图2示出了本申请的一个实施例的半导体结构的结构示意图；

图3示出了本申请的另一实施例的半导体结构的结构示意图；

图4示出了图3所示实施例的具有掺杂剂粒子的第一金属栅层；