发明名称 半导体装置及其制造方法
摘要 本发明系高精度地控制具有高介电常数闸极绝缘膜之半导体装置之临限电压。于矽基板1上层形成p型井3。于p型井3之极表层注入砷离子4,进行热处理,藉此形成p型低浓度层5。于基板1上层叠HfAlOx膜7与多晶矽膜8。将多晶矽膜8图案化而形成闸极8a。将闸极8a作为遮罩,注入砷离子10,形成n型延伸区域10a之后,于闸极8a侧壁上形成侧墙13。将侧墙13及闸极8a作为遮罩,注入砷离子14而形成n型源极/汲极区域15a。
申请公布号 TWI298897 申请公布日期 2008.07.11
申请号 TW094120991 申请日期 2005.06.23
申请人 罗姆股份有限公司 发明人 大路洋
分类号 H01L21/00(200601AFI20080516VHTW) 主分类号 H01L21/00(200601AFI20080516VHTW)
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,其特征在于包含: 第一导电型井,其形成于基板之上层; 第一导电型低浓度层,其系以数nm至10nm之深度形成 于上述井之通道部分之极表层,具有低于上述井之 杂质浓度; 高介电常数闸极绝缘膜,其形成于上述低浓度层上 ,具有高于氧化矽膜之相对介电常数; 闸极,其形成于上述高介电常数闸极绝缘膜上;及 第二导电型源极/汲极区域,其夹持上述低浓度层 而形成于上述井之上层。 2.一种半导体装置,其特征在于:其系具有n型电路 区域与p型电路区域之互补型半导体装置,且包含: p型井,其形成于n型电路区域之基板上层; n型井,其形成于p型电路区域之上述基板上层; p型低浓度层,其系以数nm至10nm之深度形成于上述p 型井之通道部分之极表层,具有低于上述p型井之 杂质浓度; n型低浓度层,其系以数nm至10nm之深度形成于上述n 型井之通道部分之极表层,具有低于上述n型井之 杂质浓度; 高介电常数闸极绝缘膜,其形成于上述p型及n型低 浓度层上,具有高于氧化矽膜之相对介电常数; 闸极,其形成于上述高介电常数闸极绝缘膜上; n型源极/汲极区域,其夹持上述p型低浓度层而形成 于上述p型井之上层;及 p型源极/汲极区域,其夹持上述n型低浓度层而形成 于上述n型井之上层。 3.一种半导体装置之制造方法,其特征在于包含: 于基板内注入第一导电型杂质而形成井之步骤; 于上述井之通道部分之极表层注入第二导电型杂 质,形成具有数nm至10nm之深度之第一导电型低浓度 层之步骤; 注入上述第二导电型杂质之后,于上述基板上形成 具有高于氧化矽膜之相对介电常数之高介电常数 闸极绝缘膜的步骤; 于上述高介电常数闸极绝缘膜上形成成为闸极之 闸极材料膜的步骤; 藉由将上述闸极材料膜及上述高介电常数闸极绝 缘膜图案化而形成闸极之步骤;及 将上述闸极作为遮罩,于上述基板注入第二导电型 杂质而形成源极/汲极区域之步骤。 4.一种半导体装置之制造方法,其特征在于:其系具 有n型电路区域与p型电路区域之互补型半导体装 置之制造方法,且包含: 于上述n型电路区域之基板上层形成p型井,于上述p 型电路区域之基板上层形成n型井之步骤; 于上述p型井之通道部分之极表层注入n型杂质,形 成具有数nm至10nm之深度之p型低浓度层之步骤; 于上述n型井之通道部分之极表层注入p型杂质,形 成具有数nm至10nm之深度之n型低浓度层之步骤; 注入上述n型及p型杂质之后,于上述基板上形成具 有高于氧化矽膜之相对介电常数之高介电常数闸 极绝缘膜的步骤; 于上述高介电常数闸极绝缘膜上形成成为闸极之 闸极材料膜之步骤; 藉由将上述闸极材料膜及上述高介电常数闸极绝 缘膜图案化,于上述n型及p型电路区域形成闸极之 步骤; 将上述闸极作为遮罩,于上述p型井注入n型杂质,于 上述n型电路区域形成n型源极/汲极区域之步骤;及 将上述闸极作为遮罩,于上述n型井注入p型杂质,于 上述p型电路区域形成p型源极/汲极区域之步骤。 5.一种半导体装置之制造方法,其特征在于:其系具 有n型电路区域与p型电路区域之互补型半导体装 置之制造方法;且包含: 于上述n型电路区域之基板上层,以11013 atoms/cm2之 剂量注入硼离子而形成p型井之步骤; 于上述p型电路区域之基板上层,以11013 atoms/cm2之 剂量注入磷离子而形成n型井之步骤; 于上述p型井之通道部分之极表层以5~81012 atoms/cm2 之剂量注入砷离子或磷离子之步骤; 于上述n型井之通道部分之极表层以3~51012 atoms/cm2 之剂量注入硼离子之步骤; 进行热处理而使注入于上述极表层之砷离子与硼 离子扩散,藉此于上述p型井之通道部分之极表层 形成具有数nm至10nm之深度之p型低浓度层,并且于 上述n型井之通道部分之极表层形成具有数nm至10nm 之深度之n型低浓度层的步骤; 进行上述热处理之后,于上述基板上形成HfAlOx膜之 步骤; 于上述HfAlOx膜上形成成为闸极之多晶矽膜的步骤; 藉由将上述多晶矽膜及上述HfAlOx膜图案化,于上述 p型及n型低浓度层上经由上述HfAlOx膜而形成闸极 之步骤; 将上述闸极作为遮罩,于上述p型井注入n型杂质,于 上述n型电路区域形成n型源极/汲极区域之步骤;及 将上述闸极作为遮罩,于上述n型井注入p型杂质,于 上述p型电路区域形成p型源极/汲极区域之步骤。 图式简单说明: 图1系用以说明本发明之实施形态1之半导体装置 的剖面图。 图2(a)至图2(f)系用以说明本发明之实施形态1之半 导体装置之制造方法的步骤剖面图。 图3系用以说明本发明之实施形态2之半导体装置 的剖面图。 图4(a)至图4(c)系用以说明本发明之实施形态2之半 导体装置之制造方法的步骤剖面图(其1)。 图5(a)至图5(c)系用以说明本发明之实施形态2之半 导体装置之制造方法的步骤剖面图(其2)。 图6(a)至图6(c)系用以说明本发明之实施形态2之半 导体装置之制造方法的步骤剖面图(其3)。 图7系表示N型通道MISFET之临限电压与闸极长度的 关系图。 图8系表示P型通道MISFET之临限电压与闸极长度的 关系图。
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