一种半导体器件及其制作方法与流程

allin2026-09-20  10


本发明属于半导体,特别涉及一种半导体器件及其制作方法。


背景技术:

1、随半导体集成电路的集成度要求越来越高,半导体集成电路中每个半导体器件的面积越来越小。而金属-氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,mosfet)是半导体集成电路中常见的半导体器件。

2、由于每个半导体器件的面积越来越小,导致mosfet中金属栅极两侧的掺杂区之间的间距越来越小。而间距越来越小的掺杂区交叠区界面附近硅中电子在价带和导带之间发生带带隧穿形成电流,影响半导体器件的性能。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种半导体器件及其制作方法,能够改善半导体器件的栅诱导漏极泄漏电流效应,提高半导体器件的性能。

2、为解决上述技术问题,本发明是通过以下技术方案实现的:

3、本发明提供一种半导体器件,包括:

4、衬底;

5、金属栅极,设置在所述衬底上;

6、掺杂区,设置在所述衬底中,所述掺杂区位于所述金属栅极两侧;以及

7、多晶硅侧墙,设置在所述金属栅极两侧,所述多晶硅侧墙中设置有掺杂离子。

8、在本发明一实施例中,所述多晶硅侧墙的掺杂类型与所述掺杂区的掺杂类型相同,且所述多晶硅侧墙和所述掺杂区中的离子掺杂浓度范围为3×1012atoms/cm2~5×1013atoms/cm2。

9、在本发明一实施例中,所述半导体器件还包括栅介质层,所述栅介质层位于所述金属栅极和所述衬底之间,以及所述多晶硅侧墙和所述衬底之间。

10、在本发明一实施例中,所述栅介质层与所述掺杂区重叠的宽度符合以下关系式:

11、w1≥h/tanθ;

12、其中,h为所述栅介质层的厚度,θ为形成所述多晶硅侧墙和所述掺杂区时,离子的注入角度。

13、在本发明一实施例中,形成所述多晶硅侧墙和所述掺杂区时,离子的注入角度大于或等于45°。

14、在本发明一实施例中,栅诱导漏极泄漏电流效应的电流通过以下公式获取:

15、;

16、;

17、其中,a和b为系数,es为硅界面的电场,vdg是漏掺杂区到金属栅极端的压差,vfb是平带电压。

18、本发明还提供一种半导体器件的制作方法,包括以下步骤:

19、提供一衬底,

20、在所述衬底上形成金属栅极;

21、在所述金属栅极两侧形成多晶硅侧墙;

22、在所述衬底中形成掺杂区,且所述掺杂区位于所述金属栅极两侧;以及

23、向所述多晶硅侧墙中注入掺杂离子,且所述多晶硅侧墙的掺杂类型与所述掺杂区的掺杂类型相同。

24、在本发明一实施例中,所述半导体器件的制作方法还包括以下步骤:

25、在所述衬底上形成多层栅介质材料层;

26、在所述栅介质材料层上形成金属化合物层;以及

27、蚀刻所述金属化合物层,形成所述金属栅极。

28、在本发明一实施例中,所述半导体器件的制作方法还包括以下步骤:

29、在所述栅介质材料层表面和所述金属栅极表面沉积一层多晶硅层;以及

30、蚀刻所述多晶硅层和所述栅介质材料层,蚀刻后的所述多晶硅层形成所述多晶硅侧墙,蚀刻后的所述栅介质材料层形成栅介质层。

31、在本发明一实施例中,在形成所述掺杂区的同时,同步向所述多晶硅侧墙中注入掺杂离子。

32、综上所述,本发明提供的一种半导体器件及其制作方法,意想不到的效果是在金属栅极两侧形成多晶硅侧墙,并在多晶硅侧墙中设置掺杂离子,通过在多晶硅侧墙中进行离子掺杂,可以调节栅极的功函数,进而改善半导体器件的栅诱导漏极泄漏电流效应,提高半导体器件的性能。且在形成掺杂区的同时,对多晶硅侧墙进行离子掺杂,不会增加制成的程序,简化制成。

33、当然,实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。



技术特征:

1.一种半导体器件,其特征在于,至少包括:

2.根据权利要求1所述的半导体器件,其特征在于,所述多晶硅侧墙的掺杂类型与所述掺杂区的掺杂类型相同,且所述多晶硅侧墙和所述掺杂区中的离子掺杂浓度范围为3×1012atoms/cm2~5×1013atoms/cm2。

3.根据权利要求1所述的半导体器件,其特征在于,所述半导体器件还包括栅介质层,所述栅介质层位于所述金属栅极和所述衬底之间,以及所述多晶硅侧墙和所述衬底之间。

4.根据权利要求3所述的半导体器件,其特征在于,所述栅介质层与所述掺杂区重叠的宽度符合以下关系式:

5.根据权利要求4所述的半导体器件,其特征在于,形成所述多晶硅侧墙和所述掺杂区时,离子的注入角度大于或等于45°。

6.根据权利要求1所述的半导体器件,其特征在于,栅诱导漏极泄漏电流效应的电流通过以下公式获取:

7.一种半导体器件的制作方法,其特征在于,包括以下步骤:

8.根据权利要求7所述的半导体器件的制作方法,其特征在于,所述半导体器件的制作方法还包括以下步骤:

9.根据权利要求8所述的半导体器件的制作方法,其特征在于,所述半导体器件的制作方法还包括以下步骤:

10.根据权利要求7所述的半导体器件的制作方法,其特征在于,在形成所述掺杂区的同时,同步向所述多晶硅侧墙中注入掺杂离子。


技术总结
本发明公开了一种半导体器件及其制作方法,属于半导体技术领域,所述半导体器件包括:衬底;金属栅极,设置在所述衬底上;掺杂区,设置在所述衬底中,所述掺杂区位于所述金属栅极两侧;以及多晶硅侧墙,设置在所述金属栅极两侧,所述多晶硅侧墙中设置有掺杂离子,且所述多晶硅侧墙的掺杂类型与所述掺杂区的掺杂类型相同。通过本发明提供的一种半导体器件及其制作方法,可提高半导体器件的性能。

技术研发人员:吴美莹,谢荣源,洪繁,高伟
受保护的技术使用者:合肥晶合集成电路股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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