发明名称 绝缘闸型场效电晶体,半导体装置及绝缘闸型场效电晶体的制造方法
摘要 【课题】闸极绝缘膜的膜厚为SiO2换算膜厚2nm以下的话,起因于闸极绝缘膜的膜厚误差的迁移率的劣化显在化,被极电流降低。为了次世代高性能场效电晶体的实用化,必须抑制迁移率的劣化,作成与现在被实用化的迁移率的值同程度。【解决手段】在微细场效电晶体中,以原子标度控制闸极绝缘膜与闸电极的界面的凹凸。藉由降低闸极绝缘膜的膜厚误差,制造高迁移率的场效电晶体。闸极绝缘膜不限于知的 SiO2热氧化膜,当使用高介电常数的材料时也能达成场效电晶体的高迁移率化。
申请公布号 TW561618 申请公布日期 2003.11.11
申请号 TW091110534 申请日期 2002.05.20
申请人 日立制作所股份有限公司 发明人 斋藤慎一;鸟居和功;尾内享裕;峰利之
分类号 H01L27/108 主分类号 H01L27/108
代理机构 代理人 林志刚 台北市中山区南京东路二段一二五号七楼
主权项 1.一种绝缘闸型场效电晶体,其特征为:令二氧化矽的电容率为SiO2,闸极绝缘膜的电容率为ox,时,令该闸极绝缘膜的物理膜厚的平均値为tox,具有以式tEOT=tox.ox/SiO2所给予的二氧化矽换算的闸极绝缘膜厚(tEOT)为2nm以下的闸极绝缘膜,且存在于场效电晶体的通道部分的上部的闸极绝缘膜的物理膜厚的最大値与最小値的差()与该物理膜厚的平均値(tox)的比(/tox)为10%以下。2.一种半导体装置,其特征为:在半导体基板具有复数个绝缘闸型场效电晶体,且该复数个绝缘闸型场效电晶体之内的至少一个为令二氧化矽的电容率为SiO2,闸极绝缘膜的电容率为ox时,令该闸极绝缘膜的物理膜厚的平均値为tox,具有以式tEOT=tox.ox/SiO2所给予的二氧化矽换算的闸极绝缘膜厚(tEOT)为2nm以下的闸极绝缘膜,且存在于场效电晶体的通道部分的上部的闸极绝缘膜的物理膜厚的最大値与最小値的差()与该物理膜厚的平均値(tox)的比(/tox)为10%以下的绝缘闸型场效电晶体。3.一种绝缘闸型场效电晶体,其特征为:令二氧化矽的电容率为SiO2,闸极绝缘膜的电容率为ox时,令闸极绝缘膜的物理膜厚的平均値为tox,具有以式tEOT=tox.ox/SiO2所给予的二氧化矽换算的闸极绝缘膜厚(tEOT)为2nm以下的闸极绝缘膜,存在于一个场效电晶体的通道部分的上部的闸极绝缘膜的物理膜厚的分散(RSR)为0.15.ox/SiO2nm以下。4.一种半导体装置,其特征为:在半导体基板具有复数个绝缘闸型场效电晶体,且该复数个绝缘闸型场效电晶体之内的至少一个为令二氧化矽的电容率为SiO2,闸极绝缘膜的电容率为ox时,令闸极绝缘膜的物理膜厚的平均値为tox,具有以式tEOT=tox.ox/SiO2所给予的二氧化矽换算的闸极绝缘膜厚(tEOT)为2nm以下的闸极绝缘膜,存在于一个场效电晶体的通道部分的上部的闸极绝缘膜的物理膜厚的分散(RSR)为0.15.ox/SiO2nm以下的绝缘闸型场效电晶体。5.一种绝缘闸型场效电晶体,其特征为:藉由利用最小二乘法以高斯分布配合存在于场效电晶体的通道部分的闸极绝缘膜的物理膜厚的相关函数所得到的闸极凹凸的相关距离RSR的値为RSR<1.0nm或RSR>2.5nm。6.一种半导体装置,其特征为:在半导体基板具有复数个绝缘闸型场效电晶体,且该复数个绝缘闸型场效电晶体之内的至少一个为藉由利用最小二乘法以高斯分布配合存在于场效电晶体的通道部分的闸极绝缘膜的物理膜厚的相关函数所得到的闸极凹凸的相关距离RSR的値为RSR<1.0nm或RSR>2.5nm的绝缘闸型场效电晶体。7.一种绝缘闸型场效电晶体,其特征为:具有藉由具备比二氧化矽的电容率(SiO2)还大的电容率(ox)的高介电常数材料而形成的高介电常数闸极绝缘膜,该高介电常数闸极绝缘膜之二氧化矽换算的膜厚为2nm以下,该高介电常数闸极绝缘膜保持非晶质的状态,或结晶粒分散存在于该高介电常数闸极绝缘膜内部。8.一种绝缘闸型场效电晶体,其特征为:不具有浮置闸电极的绝缘闸型场效电晶体之中,在闸极绝缘膜正上方形成有平均物理膜厚为8nm以下的非晶质质Si膜。9.一种绝缘闸型场效电晶体的制造方法,其特征为依次包含:在第一导电型的半导体基板的主表面区域的一部分,隔着第一绝缘膜形成第一闸电极的制程;在该半导体基板中植入具有第二导电型的高浓度杂质区域,进行活化热处理的制程;在以第二绝缘膜覆盖全面后,平坦化该第二绝缘膜的表面,露出该第一闸电极的表面的制程;除去该第一闸电极与第一绝缘膜的制程;形成二氧化矽或氮氧化矽膜作为闸极绝缘膜的制程;以及形成多晶Si作为闸电极的制程。10.一种绝缘闸型场效电晶体的制造方法,其特征为:在进行源极.汲极扩散层的活化热处理之后,形成由高介电常数材料所构成的闸极绝缘膜,该闸极绝缘膜形成后的最高热处理温度比该闸极绝缘膜材料的结晶化温度还低。图式简单说明:图1是依照本案发明的第一实施例之绝缘闸型场效电晶体的剖面图。图2是显示迁移率的绝缘膜的膜厚依存性的例子图。图3是显示迁移率的绝缘膜的膜厚误差的振幅依存性的例子图。图4是显示绝缘闸型场效电晶体的剖面图。图5是显示迁移率的绝缘膜的膜厚误差的相关距离依存性的图。图6是显示依照第一实施例之绝缘闸型场效电晶体的制程顺序的装置的剖面图。图7是显示依照第一实施例之绝缘闸型场效电晶体的制程顺序的装置的剖面图。图8是显示第一实施例中的迁移率的绝缘膜的膜厚依存性的图。图9是显示第一实施例中的闸极绝缘膜的物理膜厚的平均値与迁移率的关系的例子图。图10是显示第一实施例中的氧化膜厚的局部误差与迁移率的关系的图。图11是显示依照第二实施例之高介电常数闸极绝缘膜场效电晶体的剖面图。图12是显示依照第二实施例之高介电常数闸极绝缘膜场效电晶体的制程顺序的装置的剖面图。图13是显示依照第二实施例之高介电常数闸极绝缘膜场效电晶体的制程顺序的装置的剖面图。图14是显示依照第二实施例之高介电常数闸极绝缘膜场效电晶体的制程顺序的装置的剖面图。图15是显示依照第二实施例之高介电常数闸极绝缘膜场效电晶体的制程顺序的装置的剖面图。图16是显示依照第二实施例之高介电常数闸极绝缘膜场效电晶体的制程顺序的装置的剖面图。图17是显示与依照第二实施例之高介电常数闸极绝缘膜场效电晶体的闸极绝缘膜的凹凸的关系图。图18是显示第二实施例中的迁移率的热处理温度依存性的图。图19是显示依照第三实施例之场效电晶体的剖面图。图20是显示第三实施例中的迁移率的绝缘膜厚依存性的图。图21是显示依照第四实施例之场效电晶体的剖面图。图22是显示第四实施例中的迁移率的SiO2换算膜厚依存性的图。
地址 日本