[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

本发明公开了一种半导体器件及其制造方法。该半导体器件包括：半导体衬底；在该半导体衬底上的半导体鳍片；以及在该半导体鳍片上的栅极结构，该栅极结构包括：在该半导体鳍片表面的一部分上的栅极电介质层，以及在该栅极电介质层上的栅极；该栅极包括：在该栅极电介质层之上的金属栅极层和在该金属栅极层至少一侧的侧面上的半导体层；该半导体层包含掺杂剂，其中，该掺杂剂的导电类型与该半导体鳍片的导电类型相反。本发明能够改善器件的功函数，从而提高器件工作的电流特性，降低短沟道效应和漏电流。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种半导体器件及其制造方法。

背景技术

目前，随着半导体器件的逐渐减小，短沟道效应(the short channel effect，简称为SCE)变得越来越严重。因而，为了改善核心器件的短沟道效应，目前已经建立了超浅(ultra shallow)结和突变结。

为了增强器件性能，下一代技术的一个方向是使用FinFET(Fin Field-EffectTransistor，鳍式场效应晶体管)器件，该FinFET器件可以缓解短沟道效应。但是，为了满足FinFET器件的要求，需要在器件性能和短沟道效应的控制方面进行权衡，这变成一个越来越有挑战性的问题。为了克服这个问题，技术人员做出了更多的努力。例如，可以通过使用非晶化离子注入的共同离子注入(co-implant)工艺或者应力效应等来优化LDD(LightlyDoped Drain，轻掺杂漏极)和环状掺杂区(halo doping)的形貌，从而改善器件性能。

然而，上述措施在改善器件性能方面的效果有限。FinFET器件在一定程度上仍然会有短沟道效应，而且漏电流也较大，器件工作的电流特性也较差。而且，现有的器件尺寸越小，金属栅极的边缘部分与中部部分的不一致性越明显，造成边缘效应，即金属栅极的边缘部分的栅极控制能力要弱于金属栅极的中部部分的栅极控制能力。

发明内容

本发明的发明人发现上述现有技术中存在问题，并因此针对所述问题中的至少一个问题提出了一种新的技术方案。

本发明一个实施例的目的之一是：提供一种半导体器件的结构，能够改善器件的功函数，从而提高器件工作的电流特性，降低短沟道效应和漏电流。

根据本发明的第一方面，提供了一种半导体器件，包括：半导体衬底；在所述半导体衬底上的半导体鳍片；以及在所述半导体鳍片上的栅极结构，所述栅极结构包括：在所述半导体鳍片表面的一部分上的栅极电介质层，以及在所述栅极电介质层上的栅极；所述栅极包括：在所述栅极电介质层之上的金属栅极层和在所述金属栅极层至少一侧的侧面上的半导体层；所述半导体层包含掺杂剂，其中，所述掺杂剂的导电类型与所述半导体鳍片的导电类型相反。

在一个实施例中，所述半导体鳍片的导电类型为N型，所述掺杂剂的导电类型为P型，所述掺杂剂包括硼；或者，所述半导体鳍片的导电类型为P型，所述掺杂剂的导电类型为N型，所述掺杂剂包括磷或砷。

在一个实施例中，所述掺杂剂的掺杂浓度的范围为1×10²⁰atoms/cm³至1×10²¹atoms/cm³。

在一个实施例中，所述半导体层位于所述金属栅极层的两侧的侧面上。

在一个实施例中，所述半导体层的材料包括：多晶硅或非晶硅。

在一个实施例中，所述半导体器件还包括：分别在所述栅极结构两侧的侧面上的间隔物层；以及包围所述间隔物层和所述栅极结构的层间电介质层。

在上述实施例中，半导体器件包括在金属栅极层至少一侧的侧面上的掺杂的半导体层，其中，该半导体层所包含的掺杂剂的导电类型与半导体鳍片的导电类型相反，这能够改善器件的功函数，从而提高器件工作的电流特性，降低短沟道效应和漏电流。