[发明专利]一种半导体器件及制备方法

说明书

本发明公开了一种半导体器件及制备方法，所述方法包括：提供衬底，所述衬底已形成有P阱、N阱及隔离结构；在所述衬底上依次形成高K栅介质层、金属栅电极层和功函数调节层，其中，所述P阱和所述N阱上方的所述金属栅电极层为同一材料；向所述高K栅介质层、所述金属栅电极层及所述功函数调节层掺杂，以获得P型器件与N型器件栅极的不相同的预设功函数；形成栅极堆叠，并制备源漏区。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种半导体器件及制备方法。

背景技术

随着集成电路技术按摩尔定律持续发展，特征尺寸不断缩小，集成度不断提高，功能越来越强。目前，金属氧化物半导体晶体管(MOSFET)的特征尺寸已进入亚50纳米。伴随器件特征尺寸的不断减小，如果仍采用传统的多晶硅栅，多晶硅耗尽效应将越来越严重，多晶硅电阻也将随之增大，PMOS的硼穿通现象会更加显著，这些障碍将严重限制器件性能的进一步提高。为了克服以上困难，工业界开始采用高k栅介质/金属栅栅结构代替传统的氧化硅/多晶硅栅结构。

在高k栅介质/金属栅半导体器件的制备上，通常是“先栅(gate first)”和“后栅(gate last)”两种制备工艺。“先栅”工艺的特点是工艺简单，标准CMOS工艺中常用的一些工艺在先栅工艺中也可采用。从而，与标准CMOS工艺相兼容，有利于节省成本。但这种方法存在一些难以克服的缺点：首先是N型与P型双功函数金属栅电极的集成工艺复杂，其次是激活源/漏杂质的高温工艺对金属栅的功函数会有很大的影响，大部分金属栅材料在高温退火处理后其功函数会向禁带中央移动，导致器件性能的退化。“后栅”工艺解决了高温退火对金属栅功函数的问题，但是其通常采用相同的高k栅介质和不同的金属栅材料获得N型和P型金属栅功函数，双功函数金属栅电极的集成工艺仍然非常复杂，特别是当器件栅长较小时，导致不同金属栅材料的填充遇到困难，金属栅功函数调整能力不足，限制了器件的进一步微缩。

发明内容

本申请实施例通过提供一种半导体器件及制备方法，解决了现有技术中功函数金属栅电极的集成工艺复杂的技术问题，实现了简化工艺以及提高了器件的性能的技术效果，并且该方法既可以用于先栅工艺也可以用于后栅工艺。

一方面，本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：

一种半导体器件的制备方法，包括：

提供衬底，所述衬底已形成有P阱、N阱及隔离结构；

在所述衬底上依次形成高K栅介质层、金属栅电极层和功函数调节层，其中，所述P阱和所述N阱上方的所述金属栅电极层为同一材料；

向所述高K栅介质层、所述金属栅电极层及所述功函数调节层掺杂，以获得P型器件与N型器件栅极的不相同的预设功函数；

形成栅极堆叠，并制备源漏区。

可选的，所述向所述高K栅介质层、所述金属栅电极层及所述功函数调节层掺杂，以获得P型器件与N型器件栅极的预设功函数，包括：

对需形成所述P型器件的所述高K栅介质层、所述金属栅电极层及所述功函数调节层掺P型杂质，所述P型杂质包括硼和/或二氟化硼；

对需形成所述N型器件的所述高K栅介质层、所述金属栅电极层及所述功函数调节层掺N型杂质，所述N型杂质包括磷和/或砷。

可选的，所述获得P型器件与N型器件栅极的预设功函数，包括：

基于所述功函数调节层的厚度、掺杂的离子的能量及掺杂剂量，获得P型器件与N型器件栅极的不相同预设功函数。

可选的，所述向所述高K栅介质层、所述金属栅电极层及所述功函数调节层掺杂，包括：

采用离子注入工艺向所述高K栅介质层、所述金属栅电极层及所述功函数调节层掺杂。