发明名称 闸极氧化层之选择性氮化
摘要
申请公布号 申请公布日期 2011.06.01
申请号 TW094101283 申请日期 2005.01.17
申请人 万国商业机器公司 发明人 杰S 柏翰;约翰J 艾力斯蒙纳翰;詹姆士S 纳可斯;詹姆士J 奎利文
分类号 H01L21/8238 主分类号 H01L21/8238
代理机构 代理人 蔡玉玲 台北市大安区敦化南路2段218号5楼A区
主权项 一种制造一半导体结构的方法,包含下列步骤:形成一第一主动元件(active device)之一第一特征(feature)及一第二主动元件之一第二特征;导入一氮之第一数量进入该第一主动元件的该第一特征;以及导入一氮之第二数量进入该第二主动元件的该第二特征,该氮之第二数量不同于该氮之第一数量;其中该第二特征较该第一特征为厚。如请求项1所述制造一半导体结构的方法,其中:该半导体结构包含一基材及一介电层,该基材具有一上表面,该介电层位于该基材上;该第一特征系该介电层的一第一部份,以及该第二特征系该介电层的一第二部分。如请求项2所述制造一半导体结构的方法,其中:导入一氮之第二数量进入该第二主动元件的该第二特征的步骤包含:移除对应于该第二主动元件的部分该介电层,以露出该基材的一部分该上表面;形成一氮化层于该基材的该上表面的该露出部分;以及氧化该氮化层,以形成该介电层的一氮氧化部分(oxynitride portion),该氮氧化部分具有一数量的氮,该数量小于导入至该介电层的该第一部份的该氮之第一数量。如请求项1所述制造一半导体结构的方法,其中:该半导体结构包含一基材,该基材具有一第一井及一第二井:该第一特征系该第一井:以及该第二特征系该第二井。如请求项4所述制造一半导体结构的方法,其中:该导入一氮之第一数量进入该第一主动元件的该第一特征的步骤包含植入一氮之第一数量进入该第一井;以及该导入一氮之第二数量进入该第二主动元件的该第二特征的步骤包含植入一氮之第二数量进入该第二井。如请求项5所述制造一半导体结构的方法进一步包含形成一介电层于该基材表面且邻近该第一井与该第二井、对应该第一井之该介电层的一第一部份,以及对应该第二井之该介电层的一第二部分;其中该植入的氮之第一数量大于该植入的氮之第二数量,一部分该氮之第一数量扩散至该介电层的该第一部份,以及一部分该氮之第二数量扩散至该介电层的该第二部份。如请求项1所述制造一半导体结构的方法,其中:该半导体结构包含一基材、一第一闸极、一第一闸极介电层、一第二闸极以及一第二闸极介电层,其中该第一闸极介电层设置于该第一闸极与该基材之间,该第二闸极介电层设置于该第二闸极与该基材之间;该第一特征系该第一闸极;以及该第二特征系该第二闸极。如请求项7所述制造一半导体结构的方法,其中:导入一氮之第一数量进入该第一主动元件的该第一特征的该步骤包含植入一氮之第一数量进入该第一闸极;以及导入一氮之第二数量进入该第二主动元件的该第二特征的该步骤包含植入一氮之第二数量进入该第二闸极;其中该植入的氮之第一数量大于该植入的氮之第二数量,一部分该氮之第一数量从该第一闸极扩散至该第一介电层,以及一部分该氮之第二数量从该第二闸极扩散至该第二介电层。一种制造一半导体结构的方法,包含:形成一介电层于一半导体基材上,该介电层包含对应一第一闸极介电层的一第一部份,以及对应一第二闸极介电层的一第二部分;导入一第一浓度的氮进入该介电层的该第一部份;以及导入一第二浓度的氮进入该介电层的该第二部分,该第一浓度的氮不同于该第二浓度的氮;其中该第二闸极介电层较该第一闸极介电层厚。如请求项第9项所述制造一半导体结构的方法,其中:该介电层的该第一部份具有一第一厚度,该第一厚度易产生可估计(appreciable)的掺杂物扩散以及漏电流;以及该介电层的该第二部份具有一第二厚度,该第二厚度易产生可估计的掺杂物扩散以及漏电流。如请求项第9项所述制造一半导体结构的方法,其中该第二浓度的氮少于该第一浓度的氮。如请求项第9项所述制造一半导体结构的方法,其中:导入一氮之第一数量进入该介电层的该第一部份的该步骤包含下列步骤之一:快速加热氮化、炉管氮化、远距电浆氮化、解耦式电浆氮化、井植入或是多晶矽植入;以及导入一氮之第二数量进入该介电层的该第二部份的步骤包含下列步骤之一:快速加热氮化、炉管氮化、远距电浆氮化、解耦式电浆氮化、井植入或是多晶矽植入。如请求项第9项所述制造一半导体结构的方法,其中:该第一浓度的氮足以避免可估计的闸极漏电以及掺杂物渗透至该第一闸极介电层,而且不会在该介电层的该第一部份产生可估计的临界电压偏移;以及该第二浓度足以避免可估计的闸极漏电以及掺杂物渗透至该第二闸极介电层,而且不会在该介电层的该第二部份产生可估计的临界电压偏移。一种半导体结构,包含:一半导体基材;一第一主动元件,形成于该基材上,该第一主动元件具有一第一闸极介电层,该第一闸极介电层具有一第一浓度的氮;以及一第二主动元件,形成于该基材上,该第二主动元件具有一第二闸极介电层,该第二闸极介电层具有一第二浓度的氮,该第二浓度的氮不同于该第一浓度的氮;其中该第二闸极介电层较该第一闸极介电层厚。如请求项第14项所述的半导体结构,其中:该第一闸极介电层包含一第一厚度,易产生可估计的掺杂物扩散以及漏电流;以及该第二闸极介电层包含一第二厚度,易产生可估计的掺杂物扩散以及漏电流。如请求项第15项所述的半导体结构,其中该第二浓度的氮小于该第一浓度的氮。如请求项第16项所述的半导体结构,其中该第二主动元件系一p型通道场效电晶体,该第一主动元件系一n型通道场效电晶体。如请求项第14项所述的半导体结构,其中:该第一闸极介电层具有一第一厚度,易产生可估计的掺杂物扩散以及漏电流;以及该第二闸极介电层包含一第二厚度,不会有可估计的掺杂物扩散以及漏电流。如请求项第18项所述的半导体结构,其中该第二浓度的氮小于该第一浓度的氮。如请求项第15项所述的半导体结构,其中:该第一厚度及该第二厚度系大致小于50埃。如请求项第18项所述的半导体结构,其中:该第一厚度系大致小于50埃;以及该第二厚度系大致等于或大于50埃。如请求项第14项所述的半导体结构,其中该第一浓度的氮及该第二浓度的氮系选择性地由一或多步骤导入,该步骤包含下列之一:快速加热氮化、炉管氮化、远距电浆氮化、解耦式电浆氮化、井植入、或是多晶矽植入。如请求项第14项所述的半导体结构,其中该第一浓度的氮大致系8x1014至1x1022原子/立方公分。如请求项第14项所述的半导体结构,其中:该第一浓度的氮足以避免可估计的闸极漏电以及掺杂物渗透至该第一闸极介电层,而且不会在该第一闸极介电层产生可估计的临界电压偏移。如请求项第24项所述的半导体结构,其中该第二浓度的氮大致系8x1014至1x1022原子/立方公分。如请求项第14项所述的半导体结构,其中该第二浓度的氮足以避免可估计的闸极漏电以及掺杂物渗透至该第二闸极介电层,而且不会在该第二闸极介电层产生可估计的临界电压偏移。如请求项第14项所述的半导体结构,其中该第一闸极介电层具有一第一厚度且该第二闸极介电层具有大于该第一厚度的一第二厚度,且其中该第二浓度的氮系小于该第一浓度的氮。如请求项第27项所述的半导体结构,其中该第一主动元件系一p型井且该第二主动元件系一n型井。如请求项第27项所述的半导体结构,其中该第一主动元件系一n型FET且该第二主动元件系一p型FET。如请求项第29项所述的半导体结构,其中该第一及第二闸极介电层皆为氮氧化层。如请求项第27项所述的半导体结构,其中该第一及第二闸极介电层皆为氮氧化层。如请求项第31项所述的半导体结构,其中该第一主动元件系一p型井或一n型FET,该第二主动元件系一n型井或一p型FET。一种制造一半导体结构的方法,包含下列步骤:形成一第一含氮层于一基材表面,该第一含氮层具有一第一浓度的氮;形成一第二含氮层于该基材表面,该第二含氮层具有一第二浓度的氮,该氮的第二浓度小于该氮的第一浓度;以及氧化该第一及该第二含氮层以形成一介电层,该介电层具有对应于该第一含氮层的一第一部份及对应于该第二含氮层的一第二部份,该第一部份具有一第一厚度,该第二部份具有一第二厚度,该第二厚度系大于该第一厚度。如请求项33项所述制造一半导体结构的方法,其中该第二厚度系大致小于50埃。如请求项33项所述制造一半导体结构的方法,其中该介电层的该第一部份对应于一n型通道场效电晶体,以及该介电层的该第二部份对应于一p型通道场效电晶体。如请求项33项所述制造一半导体结构的方法,其中该介电层由一氮氧介电材料所组成。
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