[发明专利]具有均匀阈值电压分布的半导体器件及其制造方法

说明书

提供了一种具有均匀阈值电压分布的半导体器件及其制造方法。根据实施例，半导体器件可以包括：在衬底上形成的沿第一方向延伸的鳍；在衬底上形成的沿与第一方向交叉的第二方向延伸的栅堆叠，其中栅堆叠包括依次堆叠的栅介质层和金属栅层，其中，相对于金属栅层在鳍的相对两侧上的侧壁，金属栅层在鳍的顶面上的顶壁包含较高的第一类型的掺杂剂以及较高的与第一类型互补的第二类型的掺杂剂，从而金属栅层整体上呈现大致均匀的第一类型掺杂。

技术领域

本公开涉及半导体领域，更具体地，涉及一种具有均匀阈值电压分布的半导体器件及其制造方法。

背景技术

随着平面型半导体器件的尺寸越来越小，短沟道效应愈加明显。为此，提出了立体型半导体器件如FinFET(鳍式场效应晶体管)。一般而言，FinFET包括在衬底上竖直形成的鳍以及与鳍相交的栅堆叠。栅堆叠可以包括高K/金属栅配置。通过注入，调节金属栅的功函数，可以调整FinFET的阈值电压。但是，利用这种方法，难以使注入的离子在金属栅中均匀分布，从而难以实现阈值电压的均匀分布。

发明内容

本公开的目的至少部分地在于提供一种具有均匀阈值电压分布的半导体器件及其制造方法。

根据本公开的一个方面，提供了一种制造半导体器件的方法，包括：在衬底上形成沿第一方向延伸的鳍；在衬底上形成沿与第一方向交叉的第二方向延伸的栅堆叠，其中栅堆叠包括依次堆叠的栅介质层和金属栅层；利用第一类型的掺杂剂进行第一倾斜注入，其中第一倾斜注入的方向朝向金属栅层在鳍的第一侧上的侧壁；利用第一类型的掺杂剂进行第二倾斜注入，其中第二倾斜注入的方向朝向金属栅层在鳍的与第一侧相反的第二侧上的侧壁；利用与第一类型互补的第二类型的掺杂剂进行第三注入，其中第三注入的方向大致垂直于衬底的表面。

根据本公开的另一方面，提供了一种半导体器件，包括：在衬底上形成的沿第一方向延伸的鳍；在衬底上形成的沿与第一方向交叉的第二方向延伸的栅堆叠，其中栅堆叠包括依次堆叠的栅介质层和金属栅层，其中，相对于金属栅层在鳍的相对两侧上的侧壁，金属栅层在鳍的顶面上的顶壁包含较高的第一类型的掺杂剂以及较高的与第一类型互补的第二类型的掺杂剂，从而金属栅层整体上呈现大致均匀的第一类型掺杂。

根据本公开的实施例，可以进行两次第一类型的倾斜注入。这样，金属栅层在鳍两侧上的两个侧壁可以接受大致均匀的掺杂。另一方面，金属栅层在鳍的顶面上的顶壁接受了较多的第一类型掺杂。可以进行与第一类型互补的第二类型的竖直注入。于是，金属栅层的顶壁受到了较多的补偿，从而金属栅层可以表现出大致均匀的第一类型掺杂。这样，金属栅层的功函数可以得到大致均匀的调节，因此半导体器件可以表现出大致均匀分布的阈值电压。

附图说明

通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1-图20C是根据本公开实施例的制造半导体器件流程的示意图，其中图9A是沿图9中AA′线的截面图；图11A是沿图11中AA′线的截面图，图11B是沿图11中BB′线的截面图，且图11C是沿图11中CC′线的截面图；图12A是沿图12中AA′线的截面图，图12B是沿图12中BB′线的截面图，且图12C是沿图12中CC′线的截面图；图13A、13B、13C分别是与图12A、12B、12C对应的截面图；图20A是沿图20中AA′线的截面图，图20B是沿图20中BB′线的截面图，且图20C是沿图20中CC′线的截面图；。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。