[发明专利]包括具有杂质区域的栅电极的FinFET和半导体器件

说明书

本公开的实施方式提供了一种包括具有杂质区域的栅电极的FinFET和半导体器件。FinFET可以包括：从衬底突出的鳍型有源区域，该鳍型有源区域在第一方向上延伸；在鳍型有源区域之间的衬底的表面上的场绝缘层；以及栅极结构，设置在在鳍型有源区域的表面和场绝缘层的表面上，栅极结构在垂直于第一方向的第二方向上延伸。栅极结构中的每个可以包括共形地设置在鳍型有源区域的表面上的栅介电层和在栅介电层上的栅电极。栅电极可以包括接近场绝缘层的低浓度杂质区域和接近鳍型有源区域的上部的高浓度杂质区域。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年7月26日提交的韩国专利申请第10-2021-0097933号的优先权，其整体内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及包括具有杂质区域的栅电极的FinFET(鳍式场效应晶体管)及其形成方法。

背景技术

已经提出了具有改进的栅电极的电流驱动能力的FinFET。

发明内容

本公开的实施方式提供了一种包括具有杂质区域的栅电极的FinFET。

本公开的实施方式提供一种形成包括具有杂质区域的栅电极的FinFET的方法。

根据本公开的实施方式，一种FinFET可以包括：从衬底突出的鳍型有源区域，鳍型有源区域在第一方向上延伸；在鳍型有源区域之间的衬底的表面上的场绝缘层；以及栅极结构，设置在鳍型有源区域的表面和场绝缘层的表面上，栅极结构在垂直于第一方向的第二方向上延伸。栅极结构中的每个可以包括共形地设置在鳍型有源区域的表面上的栅介电层和在栅介电层上的栅电极。栅电极可以包括接近场绝缘层的低浓度杂质区域；以及接近鳍型有源区域的上部的高浓度杂质区域。

根据本公开的实施方式，一种FinFET可以包括：从衬底的表面突出的鳍型有源区域，鳍型有源区域在第一方向上延伸；在鳍型有源区域之间的衬底的表面上的场绝缘层；以及栅极结构，设置在鳍型有源区域的表面和场绝缘层的表面上，栅极结构在垂直于第一方向的第二方向上延伸。栅极结构中的每个包括共形地设置在鳍型有源区域的表面上的栅介电层和在栅介电层上的栅电极。栅电极包括非晶化离子和掺杂剂离子。掺杂剂离子具有从鳍型有源区域的上部在径向上逐渐减小的浓度分布。

根据本公开的实施方式，一种形成FinFET的方法可以包括：在衬底上形成鳍型有源区域，在鳍型有源区域的顶表面和侧表面上形成栅介电层，在栅介电层上形成第一下栅电极材料层，执行第一非晶化工艺以非晶化第一下栅电极材料层的一部分以形成第一非晶化区域，执行第一掺杂剂注入工艺以在第一非晶化区域中形成第一掺杂区域，在第一下栅电极材料层上形成第二下栅电极材料层，执行第二非晶化工艺以非晶化第二下栅电极材料层的一部分以形成第二非晶化区域，执行第二掺杂剂注入工艺以在第二非晶化区域中形成第二掺杂区域，在第二下栅电极材料层上形成上栅电极材料层，以及执行离子驱入工艺以将第一掺杂区域和第二掺杂区域中的掺杂剂驱动到上栅电极材料层中。

根据本公开的实施方式，一种形成FinFET的方法可以包括：在衬底上形成鳍型有源区域，在鳍型有源区域的顶表面和侧表面上形成栅介电层，在栅介电层上形成第一下栅电极材料层，斜向注入第一非晶化离子和第一掺杂剂离子到第一下栅电极材料层的上部区域中，在第一下栅电极材料上形成第二下栅电极材料层层，斜向注入第二非晶化离子和第二掺杂剂离子到第二下栅电极材料层的上部区域中，在第二下栅电极材料层上形成上栅电极材料层，以及扩散第一掺杂剂离子和第二掺杂剂离子.

根据本公开的实施方式，一种半导体器件可以包括：多个有源区域，多个有源区域中的每个在第一方向上延伸，多个有源区域在第二方向上彼此间隔开并且在第三方向上在衬底上方竖直延伸；场绝缘层，设置在有源区域之间的衬底表面上并且围绕有源区域的下部的侧表面；以及多个栅极结构，设置在有源区域的表面上并且在第二方向上彼此平行地延伸。栅极结构包括更接近场绝缘层的第一杂质区域和更接近有源区域的上部的第二杂质区域，第一杂质区域和第二杂质区域具有不同的杂质浓度。