[发明专利]具有掩埋栅结构的半导体器件及其制造方法

说明书

一种用于制造半导体器件的方法包括：在半导体衬底中形成栅沟槽；在栅沟槽的底表面和侧壁之上形成栅电介质层；在栅电介质层之上形成第一功函数层；掺杂功函数调整元素以形成与栅沟槽的侧壁重叠的第二功函数层；形成部分填充栅沟槽的栅导电层；以及在栅沟槽的两侧上、半导体衬底的内部形成掺杂区。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年12月16日提交的申请号为10-2016-0172646的韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明的示例性实施例涉及具有掩埋栅结构的半导体器件、用于制造该半导体器件的方法以及包括该半导体器件的存储器单元。

背景技术

金属栅电极用于高性能晶体管。具体地，为了掩埋栅型晶体管的高性能操作，需要控制阈值电压。此外，栅致漏极泄漏(GIDL)特性可能影响掩埋栅型晶体管的性能。

发明内容

本发明的实施例涉及一种能够改变阈值电压的掩埋栅结构以及制造所述掩埋栅结构的方法。

本发明的实施例涉及一种用于减少栅致漏极泄漏(GIDL)的半导体器件以及制造所述半导体器件的方法。

本发明的实施例涉及一种呈现出改善的刷新特性的存储器单元。

根据本发明的一个实施例，一种用于制造半导体器件的方法包括：在半导体衬底中形成栅沟槽；在栅沟槽的底表面和侧壁之上形成栅电介质层；在栅电介质层之上形成第一功函数层；将功函数调整元素掺杂到第一功函数层的一部分中，以形成第二功函数层；形成部分填充栅沟槽的栅导电层；以及在栅沟槽的两侧上、半导体衬底的内部形成掺杂区。

第二功函数层可以被形成为与栅沟槽的侧壁重叠。

第二功函数层可以具有比第一功函数层低的功函数。

功函数调整元素的掺杂可以经由倾斜注入工艺以相对于栅沟槽的侧壁倾斜的角度来执行。

第一功函数层可以包括氮化钛。

功函数调整元素可以包括碳、氢或它们的组合。

栅导电层可以包括钨或氮化钛。

掺杂区可以具有与第二功函数层部分重叠的深度。

在形成部分填充栅沟槽的栅导电层之后，所述方法还可以包括：在栅导电层之上形成阻挡层；在所述阻挡层之上形成掺杂有N型杂质的多晶硅层；以及在多晶硅层之上形成覆盖层，其中，多晶硅层与掺杂区重叠。

第二功函数层可以具有比第一功函数层高的功函数。第二功函数层可以被形成为与栅沟槽的底表面重叠。可以经由垂直注入工艺，在相对于栅沟槽的底表面的垂直方向上执行功函数调整元素的掺杂。功函数调整元素可以包括氧、氮、铝或它们的组合。所述掺杂区可以具有与设置在栅沟槽的侧壁上的第一功函数层的未掺杂部分部分重叠的深度。

根据本发明的另一个实施例，一种用于制造半导体器件的方法包括：在半导体衬底中形成栅沟槽；形成内衬栅沟槽的表面的栅电介质层；在栅电介质层之上形成第一功函数层；将第一功函数调整元素掺杂到所述第一功函数层的一部分中，以形成与栅沟槽的侧壁重叠的第二功函数层；将第二功函数调整元素掺杂到第一功函数层的未掺杂部分中，以形成与栅沟槽的底表面重叠的第三功函数层；在第三功函数层和第二功函数层之上形成部分填充栅沟槽的栅导电层；以及在栅沟槽的两侧上、半导体衬底的内部形成掺杂区。第三功函数层具有比第二功函数层高的功函数。

第一功函数层可以包括氮化钛。

第一功函数调整元素可以包括碳、氢或它们的组合。

第二功函数调整元素可以包括氧、氮、铝或它们的组合。