具有可程序化单元的半导体元件及其制备方法技术

本公开提供一种具有可程序化单元的半导体元件及该半导体元件的制备方法。该半导体元件具有一基底；一下导电层，设置于该基底中；一隔离层，设置于该基底上；一第一导电层，设置于该隔离层上以及在该下导电层上方；一第二导电层，设置于该隔离层上以及在该下导电层上方，并与该第一导电层间隔设置；一导电栓塞，电性耦接到该下导电层；以及一上导电层，电性耦接到该第一导电层与该第二导电层。该第一导电层具有一第一功函数，该第二导电层具有一第二功函数，而该第二功函数不同于该第一功函数。该下导电层、该隔离层、该第一导电层以及该第二导电层一起配置成一可程序化单元。导电层一起配置成一可程序化单元。导电层一起配置成一可程序化单元。

Semiconductor element with programmable unit and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
具有可程序化单元的半导体元件及其制备方法
[0001]交叉引用
[0002]本公开主张2021年1月14日申请的美国正式申请案第17/149,032号的优先权及益处，该美国正式申请案的内容以全文引用的方式并入本文中。


[0003]本公开涉及一种半导体元件以及该半导体元件的制备方法。特别涉及一种具有可程序化单元的半导体元件以及具有该可程序化单元的该半导体元件的制备方法。

技术介绍

[0004]半导体元件使用在不同的电子应用，例如个人电脑、手机、数码相机，或其他电子设备。半导体元件的尺寸逐渐地变小，以符合计算能力所逐渐增加的需求。然而，在尺寸变小的工艺期间，增加不同的问题，且如此的问题在数量与复杂度上持续增加。因此，仍然持续着在达到改善品质、良率、效能与可靠度以及降低复杂度方面的挑战。
[0005]上文的“现有技术”说明仅提供
技术介绍
，并未承认上文的“现有技术”说明披露本公开的标的，不构成本公开的现有技术，且上文的“现有技术”的任何说明均不应作为本公开的任一部分。

技术实现思路

[0006]本公开的一实施例提供一种半导体元件，具有一基底；一下导电层，设置于该基底中；一隔离层，设置于该基底上；一第一导电层，设置于该隔离层上以及在该下导电层上方；一第二导电层，设置于该隔离层上以及在该下导电层上方，并与该第一导电层间隔设置；一导电栓塞，电性耦接到该下导电层；以及一上导电层，电性耦接到该第一导电层与该第二导电层。该第一导电层具有一第一功函数，该第二导电层具有一第二功函数，而该第二功函数不同于该第一功函数。该下导电层、该隔离层、该第一导电层以及该第二导电层一起配置成一可程序化单元。
[0007]在一些实施例中，该第一导电层与该第二导电层包含掺杂多晶硅、掺杂多晶硅锗或其组合，而该第一导电层与该第二导电层具有相同的电类型。
[0008]在一些实施例中，该下导电层包含掺杂硅、掺杂锗、掺杂硅锗或其组合，而该下导电层具有一电类型，该电类型相同于该第一导电层与该第二导电层。
[0009]在一些实施例中，该半导体元件还包括一井区，设置于该基底中并围绕该下导电层设置。该井区具有一电类型，该电类型与该下导电层相反。
[0010]在一些实施例中，该半导体元件还包括多个辅助层，覆盖该第一导电层与该第二导电层。该多个辅助层包含硅化钛、硅化镍、硅化镍铂、硅化钽或硅化钴。
[0011]在一些实施例中，该半导体元件还包括多个间隙子，设置于该第一导电层的各侧壁上以及设置于该第二导电层的各侧壁上。
[0012]在一些实施例中，该下导电层包含钨、铝、钛、铜或其组合。
[0013]在一些实施例中，该第一导电层与该第二导电层包含不同材料，该第一导电层包含钨、钴、锆、钽、钛、铝、钌、铜、铂或其组合，而该第二导电层包含钨、钴、锆、钽、钛、铝、钌、铜、铂或其组合。
[0014]本公开的另一实施例提供一种半导体元件，具有一基底；一下导电层，设置于该基底中；一第一栅极结构，包括一第一栅极介电层、一第一功函数层以及一第一填充层，该第一栅极介电层设置于该下导电层上，该第一功函数层设置于该第一栅极介电层上，该第一填充层设置于该第一功函数层上，其中该第一功函数层具有一第一功函数；一第二栅极结构，包括一第二栅极介电层、一第二功函数层以及一第二填充层，该第二栅极介电层设置于该下导电层上并与该第一栅极介电层间隔设置，该第二功函数层设置于该第二栅极介电层上，该第二填充层设置于该第二功函数层上，其中该第二功函数层具有一第二功函数；一导电栓塞，电性耦接到该下导电层；以及一上导电层，电性耦接到该第一栅极结构与该第二栅极结构。该第二功函数不同于该第一功函数。该下导电层、该隔离层、该第一栅极结构以及该第二栅极结构一起配置成一可程序化单元。
[0015]在一些实施例中，该第一栅极介电层与该第二栅极介电层具有相同厚度。
[0016]在一些实施例中，该半导体元件还包括多个间隙子，设置于该第一栅极结构的两侧上以及在该第二栅极结构的两侧上。
[0017]在一些实施例中，该半导体元件还包括一第一湿润层，设置于该第一功函数层与该第一填充层之间。该第一湿润层包含钛、钽、镍或钴。
[0018]在一些实施例中，该半导体元件还包括一第一阻障层，设置于该第一湿润层与该第一填充层之间。该第一阻障层包含氮化钛、氮化钽或其组合。
[0019]在一些实施例中，该第一栅极介电层与该第二栅极介电层具有U形剖面轮廓。
[0020]在一些实施例中，该下导电层包含掺杂硅、掺杂锗、掺杂硅锗或其组合。
[0021]在一些实施例中，该下导电层包含钨、铝、钛、铜或其组合。
[0022]本公开的另一实施例提供一种半导体元件，具有一基底；一下导电层，设置于该基底中；一隔离层，设置于该基底上；一第一栅极结构，设置于该隔离层上且在该下导电层上方，并包括一第一功函数层以及一第一填充层；一第二栅极结构，设置于该隔离层上、在该下导电层上方且与该第一栅极结构间隔设置，并包括一第二功函数层以及一第二填充层；一导电栓塞，电性耦接到该下导电层；以及一上导电层，电性耦接到该第一栅极结构与该第二栅极结构。该第一功函数层具有一第一功函数。该第二功函数层具有一第二功函数，该第二功函数不同于该第一功函数。该下导电层、该隔离层、该第一栅极结构与该第二栅极结构一起配置成一可程序化单元。
[0023]本公开的另一实施例提供一种半导体元件的制备方法，包括提供一基底；形成一下导电层在该基底中；形成一隔离层在该基底上；形成一第一导电层在该隔离层上以及在该下导电层上方，其中该第一导电层具有一第一功函数；形成一第二导电层在该隔离层上以及在该下导电层上方，且与该第一导电层间隔设置，该第二导电层具有一第二功函数，该第二功函数不同于该第一功函数。该下导电层、该隔离层、该第一导电层以及该第二导电层一起配置成一可程序化单元。
[0024]在一些实施例中，形成该第一导电层与形成该第二导电层的步骤包括形成一第一中间导电层以及一第二中间导电层在该隔离层上；形成一第一遮罩(掩膜)层以覆盖该第二
中间导电层并暴露该第一中间导电层；执行一第一植入工艺以将该第一中间导电层转换成该第一导电层；移除该第一遮罩层；形成一第二遮罩层以覆盖该第一导电层并暴露该第二中间导电层；执行一第二植入工艺以将该第二中间导电层转换成该第二导电层；以及移除该第二遮罩层。以不同掺杂浓度执行该第一植入工艺与该第二植入工艺。
[0025]在一些实施例中，该下导电层、该第一导电层以及该第二导电层具有相同电类型。
[0026]由于本公开该半导体元件的设计，在一程序化程序之后，可通过控制所施加的程序化电压而微调该可程序化单元的一电阻。此外，可选择并施加各式不同的多个程序化电压，以程序化该可程序化单元。再者，可通过一相对较小(或较弱的)电压而程序化该可程序化单元。因此，可提供更多的表面积给其他功能元件，例如逻辑功能元件。
[0027]上文已相当广泛地概述本公开的技术特征及优点，从而使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体元件，包括：一基底；一下导电层，设置于该基底中；一隔离层，设置于该基底上；一第一导电层，设置于该隔离层上以及在该下导电层上方；一第二导电层，设置于该隔离层上以及在该下导电层上方，并与该第一导电层间隔设置；一导电栓塞，电性耦接到该下导电层；以及一上导电层，电性耦接到该第一导电层与该第二导电层；其中该第一导电层具有一第一功函数，该第二导电层具有一第二功函数，而该第二功函数不同于该第一功函数；其中该下导电层、该隔离层、该第一导电层以及该第二导电层一起配置成一可程序化单元。2.如权利要求1所述的半导体元件，其中该第一导电层与该第二导电层包含掺杂多晶硅、掺杂多晶硅锗或其组合，而该第一导电层与该第二导电层具有相同的电类型。3.如权利要求2所述的半导体元件，其中该下导电层包含掺杂硅、掺杂锗、掺杂硅锗或其组合，而该下导电层具有一电类型，该电类型相同于该第一导电层与该第二导电层。4.如权利要求3所述的半导体元件，还包括一井区，设置于该基底中并围绕该下导电层设置，其中该井区具有一电类型，该电类型与该下导电层相反。5.如权利要求3所述的半导体元件，还包括多个辅助层，覆盖该第一导电层与该第二导电层，其中该多个辅助层包含硅化钛、硅化镍、硅化镍铂、硅化钽或硅化钴。6.如权利要求3所述的半导体元件，还包括多个间隙子，设置于该第一导电层的各侧壁上以及设置于该第二导电层的各侧壁上。7.如权利要求2所述的半导体元件，其中该下导电层包含钨、铝、钛、铜或其组合。8.如权利要求1所述的半导体元件，其中该第一导电层与该第二导电层包含不同材料，该第一导电层包含钨、钴、锆、钽、钛、铝、钌、铜、铂或其组合，而该第二导电层包含钨、钴、锆、钽、钛、铝、钌、铜、铂或其组合。9.一种半导体元件，包括：一基底；一隔离层，设置于该基底上；一下导电层，设置于该基底中；一第一栅极结构，包括一第一栅极介电层、一第一功函数层以及一第一填充层，该第一栅极介电层设置于该下导电层上，该第一功函数层设置于该第一栅极介电层上，该第一填充层设置于该第一功函数层上，其中该第一功函数层具有一第一功函数；一第二栅极结构，包括一第二栅极介电层、一第二功函数层以及一第二填充层，该第二栅极介电层设置于该下导电层上并与该第一栅极介电层间隔设置，该第二功函数层设置于该第二栅极介电层上，该第二填充层设置于该第二功函数层上，其中该第二功函数层具有一第二功函数，该第二功函数不同于该第一功函数；一导电栓塞，电性耦接到该下导电层；以及
一上导电层，电性耦接到该第一栅极结构与该第二栅极结构；其中该下导电层、该隔离层、该第一栅极结构以及该第二栅极结构一起配置成一可程序化单元。10.如权利要求9所述的半导体元件，其中该第一栅...

【专利技术属性】
技术研发人员：丘世仰，黄则尧，
申请(专利权)人：南亚科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：