发明名称 具有高介电系数闸极介电层之金氧半导体
摘要 一种具有高介电系数闸极介电层之金氧半导体,适用于半导体制程之上。该金氧半导体位于一主动区上,该金氧半导体至少包含:两源/汲极位于该主动区之表面下方,通道区位于源/汲极间之该主动区上方,间隙壁紧形成于邻该通道区侧壁与源/汲极电性连结,形成间隙壁的材质为一导电材质,介电层位于该通道区之上并与该通道区等宽,金属导电层位于介电层之上,介电层与金属导电层形成闸极。
申请公布号 TW548728 申请公布日期 2003.08.21
申请号 TW090125978 申请日期 2001.10.19
申请人 台湾积体电路制造股份有限公司 发明人 王铭芳;陈建豪;姚亮吉;陈世昌
分类号 H01L21/28 主分类号 H01L21/28
代理机构 代理人 蔡坤财 台北市中山区松江路一四八号十二楼
主权项 1.一种具有高介电系数闸极介电层之金氧半导体,该金氧半导体位于介于一第一元件隔离结构与一第二元件隔离结构间之一主动区上,该金氧半导体至少包含:一第一源/汲极位于该主动区之表面下方并与该第一隔离元件相邻;一第二源/汲极位于该主动区之表面下方并与该第二隔离元件相邻,该第一源/汲极与该第二源/汲极分离;一通道区位于该第一源/汲极与该第二源/汲极间之该主动区上方;一第一间隙壁紧邻该通道区之一第一侧壁及位于该第一源/汲极之上,形成该第一间隙壁的材质为一导电材质;一第二间隙壁紧邻该通道区之一第二侧壁及位于该第二源/汲极之上,形成该第二间隙壁的材质为一导电材质;一介电层位于该通道区之上并与该通道区等宽;以及一导电层位于该介电层之上,该介电层与该导电层形成一闸极。2.如申请专利范围第1项所述之具有高介电系数闸极介电层之金氧半导体,其中该通道区的材质为一掺杂系材质且与该主动区具有相同的离子掺杂与晶格排列。3.如申请专利范围第1项所述之具有高介电系数闸极介电层之金氧半导体,其中上述之该第一源/汲极及该第二源/汲极表面更包括一矽化金属层。4.如申请专利范围第1项所述之具有高介电系数闸极介电层之金氧半导体,其中上述之该导电材质为一掺杂多晶矽。5.如申请专利范围第1项所述之具有高介电系数闸极介电层之金氧半导体,其中形成该介电层的材质系选自由铝、锶、钽、钛、钡、铅、锆、镧、铪及铌等金属的氧化物所组成的族群之任意组合。6.如申请专利范围第1项所述之具有高介电系数闸极介电层之金氧半导体,其中形成该导体层的材质系选自由金属、金属矽化物、多晶矽及掺杂多晶矽所组成的族群之任意组合。7.一种具有高介电系数闸极介电层之金氧半导体,该金氧半导体位于一基底上,该金氧半导体至少包含:两源/汲极位于该基底表面下;一通道区位于该些源/汲极间之该基底上方,该通道区高出该基底表面;二间隙壁分别位于该通道区之两侧之侧壁并与该些源/汲极电性连接,形成该些间隙壁的材质为一导电材质;一介电层位于该通道区之上并与该通道区等宽;以及一导电层位于该介电层之上,该介电层与该导电层形成一闸极。8.如申请专利范围第7项所述之具有高介电系数闸极介电层之金氧半导体,其中该通道区的材质为一掺杂系材质且与该主动区具有相同的离子掺杂与晶格排列。9.如申请专利范围第7项所述之具有高介电系数闸极介电层之金氧半导体,其中上述之该些源/汲极表面更包括一矽化金属层。10.如申请专利范围第7项所述之具有高介电系数闸极介电层之金氧半导体,其中上述之该导电材质为一掺杂多晶矽。11.如申请专利范围第7项所述之具有高介电系数闸极介电层之金氧半导体,其中形成该介电层的材质系选自由铝、锶、钽、钛、钡、铅、锆、镧、铪及铌等金属的氧化物所组成的族群之任意组合。12.如申请专利范围第7项所述之具有高介电系数闸极介电层之金氧半导体,其中形成该导体层的材质系选自由金属、金属矽化物、多晶矽及掺杂多晶矽所组成的族群之任意组合。13.一种具有高介电系数闸极介电层之金氧半导体的制造方法,该金氧半导体位于介于一第一元件隔离结构与一第二元件隔离结构间之一主动区上,形成该具有高介电系数闸极介电层之金氧半导体的方法至少包含:形成图案化一氮化矽层于该主动区之上;以该氮化矽层为罩幕,蚀刻曝露出的该主动区并于该氮化矽层两侧的该主动区上分别形成两凹陷并定义出高起之一通道区;布植一离子以在该些凹陷内形成二源/汲极;形成共形一掺杂多晶矽层于该主动区上;蚀刻该掺杂多晶矽层于该通道区之两侧壁形成一间隙壁;形成一矽化金属层于该些源/汲极表面;形成一第一介电层覆盖该主动区并曝露出该氮化矽层;移除该氮化矽层并曝露出该通道区;形成高介电系数一第二介电层于该通道区之上;以及形成一导体层于该第二介电层之上。14.如申请专利范围第13项所述之形成具有高介电系数闸极介电层之金氧半导体的方法,其中形成该些凹陷之蚀刻包括一非均向反应性离子蚀刻。15.如申请专利范围第13项所述之形成具有高介电系数闸极介电层之金氧半导体的方法,其中布植之该离子与该掺杂多晶矽所掺杂之离子电性相同。16.如申请专利范围第13项所述之形成具有高介电系数闸极介电层之金氧半导体的方法,其中形成该矽化金属层的方法更包括:形成图案化一金属层于该些源/汲极之上;一热制程将该金属层之金属原子驱入该些源/汲极;以及移除该金属层。17.如申请专利范围第13项所述之形成具有高介电系数闸极介电层之金氧半导体的方法,其中形成该第二介电层的材质系选自由铝、锶、钽、钛、钡、铅、锆、镧、铪及铌等金属的氧化物所组成的族群之任意组合。18.如申请专利范围第13项所述之形成具有高介电系数闸极介电层之金氧半导体的方法,其中形成该导体层的材质系选自由金属、金属矽化物、多晶矽及掺杂多晶矽所组成的族群之任意组合。19.一种具有高介电系数闸极介电层之互补式金氧半导体的制造方法,该互补式金氧半导体位于一基底上,一P井区、一N井区于该基底上,该P井区与该N井区藉由一元件隔离结构隔离,形成该具有高介电系数闸极介电层之互补式金氧半导体的方法至少包含:形成图案化一氮化矽层分别于该N井区上定义出一第一闸极位置与该P井区之上定义出一第二闸极位置位于该氮化矽层下方;以该氮化矽层为罩幕,蚀刻曝露出的该N井区并于该第一闸极位置两侧的该N井区上分别形成两第一凹陷并定义出高起之一第一通道区,蚀刻曝露出的该P井区并于该第二闸极位置两侧的该P井区上分别形成两第二凹陷并定义出高起之一第二通道区;形成一第一光阻层于该P井区上;布植一P型离子以在该些第一凹陷内形成二第一源/汲极;移除该第一光阻层;形成一第二光阻层于该N井区上;布植一N型离子以在该些第二凹陷内形成二第二源/汲极;移除该第二光阻层;形成共形的一第一介电层于该P井区之上;形成共形的一P型掺杂多晶矽层于该N井区及该第一介电层之上;形成共形的一第二介电层于该P型掺杂多晶矽层之上;移除该P井区上之该第一介电层、该P型掺杂多晶矽层和该第二介电层;形成共形的一N型掺杂多晶矽层于该P井区及该第二介电层之上;移除该N井区上之该第二介电层和该N型掺杂多晶矽层;蚀刻该P型掺杂多晶矽层及该N型掺杂多晶矽层于该第一通道区之两侧壁形成一第一间隙壁和该第二通道区之两侧壁形成一第二间隙壁;形成一矽化金属层于该些第一源/汲极和该些第二源/汲极表面;形成一第三介电层覆盖该主动区并曝露出该氮化矽层;移除该氮化矽层并分别形成一第一开口曝露出该第一通道区及一第二开口曝露出该第二通道区;形成高介电系数一第四介电层于该第三介电层之上并别填满该第一开口及该第二开口;移除该第三介电层上方之该第四介电层;以及形成图案化一导体层于该第四介电层之上。20.如申请专利范围第19项所述之形成具有高介电系数闸极介电层之金氧半导体的方法,其中形成该些凹陷之蚀刻包括一非均向反应性离子蚀刻。21.如申请专利范围第19项所述之形成具有高介电系数闸极介电层之互补式金氧半导体的方法,其中形成该矽化金属层的方法更包括:形成图案化一金属层于该些源/汲极之上;一热制程将该金属层之金属原子驱入该些源/汲极;以及移除该金属层。22.如申请专利范围第19项所述之形成具有高介电系数闸极介电层之金氧半导体的方法,其中形成该第二介电层的材质系选自由铝、锶、钽、钛、钡、铅、锆、镧、铪及铌等金属的氧化物所组成的族群之任意组合。23.如申请专利范围第19项所述之形成具有高介电系数闸极介电层之金氧半导体的方法,其中形成该导体层的材质系选自由金属、金属矽化物、多晶矽及掺杂多晶矽所组成的族群之任意组合。图式简单说明:第1图系绘示本发明所提供的具有高介电系数闸极介电层之金氧半导体结构;第2图至第8图系绘示本发明所提供的具有高介电系数闸极介电层之金氧半导体结构之制程步骤;以及第9图至第18图系绘示本发明所提供的具有高介电系数闸极介电层之互补式金氧半导体结构之制程步骤。
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