发明名称 半导体装置及其制造方法
摘要 本发明揭示一种形成于一半导体基板上之闸极介电膜;一闸极电极包括:一形成于该闸极介电膜上之第一电极层,一形成于该第一电极层上之介电膜,其厚度大于等于5并小于等于100,以及一形成于该介电膜上之第二电极层;以及一形成于该半导体基板之该闸极电极两侧之一源极与汲极区域。
申请公布号 TWI248111 申请公布日期 2006.01.21
申请号 TW093119092 申请日期 2004.06.29
申请人 东芝股份有限公司 发明人 佐佐木俊行;成田雅贵
分类号 H01L21/00 主分类号 H01L21/00
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路201号7楼
主权项 1.一种半导体装置,其包含: 一闸极介电膜,其形成于一半导体基板上; 一闸极电极,其包括: 一第一电极层,其形成于该闸极介电膜上; 一介电膜,其具有厚度大于等于5并小于等于100 ,其形成于该第一电极层上;以及 一第二电极层,其形成于该介电膜上之;以及 一源极与汲极区域,其形成于该半导体基板内之该 闸极电极两侧。 2.如请求项1之半导体装置,其中该等第一与第二电 极层系由多晶矽或矽锗形成,可向该等电极层掺杂 一杂质。 3.如请求项1之半导体装置,其中该介电膜系由一热 氧化层或一自然氧化层形成。 4.如请求项2之半导体装置,其中该介电膜系选自于 由一氧化矽层、一氮化矽层、一氮氧化矽层以及 一藉由层压一氧化矽层、一氮化矽层以及一氮氧 化矽层中之至少两层而形成之组合层组成之该群 组。 5.如请求项1之半导体装置,其中该介电膜之一厚度 之一范围在该闸极电极之一厚度的0.5%至10%之间。 6.如请求项1之半导体装置,其中该介电膜系位于距 该闸极介电膜500之范围内。 7.如请求项1之半导体装置,其中该介电膜系位于距 该闸极介电膜之一高度约为该闸极电极之一厚度 的1/4或更少。 8.一种制造一半导体装置之方法,其包含: 在一半导体基板上形成一闸极介电膜; 在该闸极介电膜上形成一第一电极材料层; 在该第一电极材料层上形成一介电膜,其厚度大于 等于5并小于等于100; 在该介电膜上形成一第二电极材料层; 在该第二电极材料层上形成一图案; 使用该图案作为一遮罩蚀刻该第二电极材料层,从 而曝露该介电膜; 蚀刻该介电膜;以及 蚀刻该第一电极材料层,从而形成一闸极电极。 9.如请求项8之制造一半导体装置之方法,其中该第 二电极材料层系由多晶矽或矽锗形成,可向该电极 材料层掺杂一杂质。 10.如请求项8之制造一半导体装置之方法,其中该 第二电极材料层之该蚀刻以曝露该介电膜系藉由 使用HBr气体或一含有HBr气体与O2气体之混合气体 作为一蚀刻气体而实施。 11.如请求项8之制造一半导体装置之方法,其中该 第二电极材料层之该蚀刻包括: 使用一第一蚀刻气体蚀刻该第二电极材料层,并于 曝露该介电膜之前停止蚀刻;以及 使用一第二蚀刻气体蚀刻该第二电极材料层,直至 曝露该介电膜。 12.如请求项11之制造一半导体装置之方法,其中该 第一蚀刻气体系选自于由HBr气体、一包含HBr气体 与Cl2气体之混合气体、一包含HBr气体、N2气体与CF 4气体之混合气体、一包含HBr气体、N2气体与NF3气 体之混合气体以及一包含HBr气体、N2气体与CHF3气 体之混合气体组成之该群组。 13.如请求项11之制造一半导体装置之方法,其中该 第二蚀刻气体系选自于由HBr气体、一包含HBr气体 与O2气体之混合气体以及一包含HBr气体、Cl2气体 与O2气体之混合气体组成之该群组。 14.如请求项8之制造一半导体装置之方法,其中该 介电膜系选自于由一氧化矽层、一氮化矽层、一 氮氧化矽层以及一藉由层压一氧化矽层、一氮化 矽层以及一氮氧化矽层中之至少两层而形成之组 合层组成之该群组。 15.如请求项14之制造一半导体装置之方法,其中一 用于蚀刻该介电膜之第三蚀刻气体系选自于由CF4 气体、SF6气体、NF3气体与CHF3气体组成之该群组。 16.如请求项8之制造一半导体装置之方法,其中该 第一电极材料层系由多晶矽或矽锗形成,可向该第 一电极材料层掺杂一杂质。 17.如请求项8之制造一半导体装置之方法,其中该 第一电极材料层之该蚀刻包括: 使用一第四蚀刻气体蚀刻该第一电极材料层直至 曝露该闸极介电膜;以及 使用一第五蚀刻气体移除该第一电极材料层之一 残留物。 18.如请求项17之制造一半导体装置之方法,其中该 第四蚀刻气体系选自于由HBr气体、一包含HBr气体 与O2气体之混合气体以及一包含HBr气体、Cl2气体 与O2气体之混合气体组成之该群组。 19.如请求项17之制造一半导体装置之方法,其中该 第五蚀刻气体系选自于由一包含HBr气体与O2气体 之混合气体、一包含HBr气体、O2气体与N2气体之混 合气体以及一包含HBr气体、Cl2气体及O2气体之混 合气体组成之该群组。 20.如请求项8之制造一半导体装置之方法,其进一 步包含在该蚀刻该第二电极材料层之前,移除形成 于该第二电极材料层之一表面上的一自然氧化层 。 图式简单说明: 图1之断面图显示了依据本发明之第一项具体实施 例之一半导体装置之结构。 图2之断面图显示了制造图1所示之半导体装置之 制程之一步骤。 图3之断面图显示了制造图1所示之半导体装置之 制程之一步骤。 图4之断面图显示了制造图1所示之半导体装置之 制程之一步骤。 图5之断面图显示了制造图1所示之半导体装置之 制程之一步骤。 图6之断面图显示了制造图1所示之半导体装置之 制程之一步骤。 图7之断面图显示了制造图1所示之半导体装置之 制程之一步骤。 图8之断面图显示了制造图1所示之半导体装置之 制程之一步骤。 图9之断面图显示了制造图1所示之半导体装置之 制程之一步骤。 图10之断面图显示了制造图1所示之半导体装置之 制程之一步骤。 图11之断面图显示了依据对第一项具体实施例所 作的第一修改制造的一半导体装置之结构。 图12之断面图显示了依据对第一项具体实施例所 作的第二修改制造的一半导体装置之结构。 图13之断面图显示了制造一半导体装置之一传统 制程之一步骤。 图14之断面图显示了制造一半导体装置之传统制 程之一步骤。 图15之断面图用于说明传统制造制程中固有的一 问题。 图16之断面图用于说明传统制造制程中固有的一 问题。
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