半导体装置及其制造方法

摘要

本发明系提供一种半导体装置，其以较矽氧化物之介电常数高之绝缘膜作为闸极绝缘膜，高速地动作，短通道特性及驱动电流优异，且导入较少之金属元素至矽基板中。该半导体装置系为于半导体基板上，设置一介电常数较矽氧化膜高之绝缘膜之钛氧化膜103，以作为闸极绝缘膜，于其上方配置闸极电极104以作为场效电晶体，并使该钛氧化膜103之闸极长方向之端部位于较闸极电极104之源极、汲极端部为内侧之处，并使该钛氧化膜103之端部位于闸极电极104及源极区域与汲极区域107平面重叠之区域处。

主权项

1.一种半导体装置,其具有于半导体基板上隔着闸极绝缘膜而配置有闸极电极之场效电晶体,其特征为:上述闸极绝缘膜系介电常数较矽氧化膜高之绝缘膜;上述闸极绝缘膜之闸极长方向之端部系位于较上述闸极电极之源极侧、汲极侧之端部更内侧处,且上述闸极绝缘膜之上述端部系位于上述闸极电极与源极区域及汲极区域平面上重叠区域之处。2.一种半导体装置,其具有于半导体基板上隔着闸极绝缘膜而配置有闸极电极之场效电晶体,其特征为:上述闸极绝缘膜系介电常数较矽氧化膜高之绝缘膜;上述闸极绝缘膜之闸极长方向之端部系位于较上述闸极电极之源极侧、汲极侧之端部更内侧处;且上述场效电晶体之源极区域及汲极区域系延伸于上述闸极绝缘膜之下部。3.根据申请专利范围第1或2项之半导体装置,其中在上述闸极绝缘膜之闸极长方向之端部之侧方且上述半导体基板上,设置有介电常数较上述闸极绝缘膜低之绝缘膜。4.根据申请专利范围第1或2项之半导体装置,其中上述闸极绝缘膜之闸极长方向之端部系位于自上述闸极电极之源极侧、汲极侧之端部起15nm~25nm内侧处。5.根据申请专利范围第1或2项之半导体装置,其中上述闸极绝缘膜系选自钛、钽、铪、锆、铝、镧、及锶所组之群中之至少一种金属之氧化物、氮氧化合物或矽酸盐化合物。6.根据申请专利范围第1或2项之半导体装置,其中上述闸极绝缘膜系为下述层的积层构造:包含选自钛、钽、铪、锆、铝、镧、及锶所组之群中之至少一种金属之氧化物之层;及包含该金属之矽酸盐化合物之层。7.根据申请专利范围第1或2项之半导体装置,其中上述源极区域及上述汲极区域,系不含有包含于上述绝缘膜中之金属,或者含有浓度为1011原子/cm2以下。8.根据申请专利范围第1或2项之半导体装置,其中上述闸极电极系选自钨、钛及钼所组之群中之至少一种之金属或其氮化物或矽化物。9.一种半导体装置之制造方法,其包含于半导体基板上形成介电常数较矽氧化膜高之绝缘膜,于该绝缘膜上形成导电性膜之工序;加工上述导电性膜,以作为闸极电极之工序;去除上述介电常数高之绝缘膜之上述闸极电极下方以外之部分,且使所残留部分之端部位于上述闸极电极之源极区域所形成侧之端部及汲极区域所形成侧之端部之内侧,以该残留部分做为闸极绝缘膜工序;至少于上述闸极绝缘膜之闸极长方向之侧方且上述半导体基板上,形成介电常数较上述闸极绝缘膜低之第2绝缘膜之工序;通过上述第2绝缘膜,以离子植入法植入掺杂剂于基板中而形成源极区域及汲极区域,且延伸该源极区域及汲极区域于闸极绝缘膜之下部之工序。10.根据申请专利范围第9项之半导体装置之制造方法,其中上述介电常数高之绝缘膜系以非结晶形成;上述介电常数高之绝缘膜之去除,系以乾蚀刻去除其一部分后,再以湿蚀刻进行。11.根据申请专利范围第10项之半导体装置之制造方法,其中于上述湿蚀刻后,结晶化上述介电常数高之绝缘膜。12.根据申请专利范围第9至11项中任一项之半导体装置之制造方法,其中上述掺杂剂之植入,系以斜离子植入法进行。13.根据申请专利范围第9至11项中任一项之半导体装置之制造方法,其中上述介电常数高之绝缘膜之去除,系以使上述残留部分之端部位于较上述闸极电极之源极区域侧、汲极区域侧之端部15nm~25nm内侧处之方式进行。14.根据申请专利范围第9至11项中任一项之半导体装置之制造方法,其中上述闸极绝缘膜系选自钛、钽、铪、锆、铝、镧、及锶所组之群中之至少一种金属之氧化物、氮氧化合物或矽酸盐化合物。15.根据申请专利范围第9至11项中任一项之半导体装置之制造方法,其中上述闸极电极系选自钨、钛及钼所组之群中之至少一种金属或其氮化物或矽化物。16.根据申请专利范围第9至11项中任一项之半导体装置之制造方法,其中上述闸极电极系包含多结晶矽;复数个上述闸极电极系藉由上述离子植入之物质相异,使其工作函数彼此不同。17.一种半导体装置之制造方法,其特征为包含:于半导体基板上形成介电常数较矽氧化膜高之第1绝缘膜,于该第1绝缘膜上形成介电常数较第1绝缘膜高之第2绝缘膜,于该第2绝缘膜上形成导电性膜之工序;加工上述导电性膜,以作为闸极电极之工序;去除上述第2绝缘膜之闸极电极下部以外之部分,且使残留部分之端部位于上述闸极电极之源极区域形成侧之端部及汲极区域形成侧之端部之内侧,以该残留部分做为闸极绝缘膜之工序;通过上述第1绝缘膜,以离子植入法植入掺杂剂于基板中,以形成源极区域及汲极区域,且延伸该源极区域及汲极区域于上述闸极绝缘膜之下部之工序。18.根据申请专利范围第17之半导体装置之制造方法,其中上述闸极绝缘膜系选自钛、钽、铪、锆、铝、镧、及锶所组之群中之至少一种金属之氧化物、或氮氧化合物;上述第2绝缘膜系矽酸盐化合物。19.根据申请专利范围第17或18项之半导体装置之制造方法,其中上述闸极绝缘膜系选自钨、钛及钼所组之群中之至少一种金属或其氮化物或矽化物。20.根据申请专利范围第17或18项之半导体装置之制造方法,其中上述第2之绝缘膜之去除,系以使上述残留部分之端部位于较上述闸极电极之源极区域侧、汲极区域侧之端部15nm~25nm更内侧处之方式进行。图式简单说明:【图1】本发明之实施例1之半导体装置之制造工序图。【图2】本发明之实施例1之半导体装置之制造工序图。【图3】本发明之实施例2之半导体装置之制造工序图。【图4】本发明之实施例2之半导体装置之制造工序图。【图5】说明本发明之通道方向之闸极绝缘膜有效膜厚与杂质浓度之关系图。【图6】本发明之实施例3之半导体装置之制造工序图。【图7】本发明之实施例3之半导体装置之制造工序图。