[發明專利]半導體裝置及其制造方法

有效

• 申請號: 201010569674.5
• 申請日: 2010-11-24
• 公開（公告）號: CN102347360A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發明（設計）人: 陳俊宏;張立偉;朱鳴;楊寶如;莊學理
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336;H01L21/28
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 姜燕;陳晨

技術領域

本發明涉及半導體技術，尤其涉及具有一柵極偏移結構(offset?gate)的一半導體裝置及其制造方法。

背景技術

高壓金屬-氧化物-半導體(High?voltage?metal-oxide-semiconductor；HVMOS)裝置具有許多應用，包含中央處理單元(CPU)的電源供應器、電源管理系統、交流電/直流電轉換器(converter)及其他類似應用。當包含例如金屬-氧化物-半導體場效應晶體管(metal-oxide-semiconductor?field?effecttransistors；MOSFETs)的裝置的半導體電路被改良而應用于高電壓應用領域時，便出現關于其可靠度的問題。例如，高柵極電流會降低裝置的可靠度。減少柵極電流注入的方法例如減少漂移范圍的摻雜(drift?region?doping)與修改裝置尺寸，會導致其他問題的發生例如增加裝置的導通電阻(turn-onresistance)。對于許多種類的技術而言，高壓金屬-氧化物-半導體裝置是重要的裝置。隨著高介電層/金屬柵極結構(high?k?metal?gate)的裝置的使用，特別是多晶硅柵極取代技術(replacement?polysilicon?gate；RPG)，其對可以形成具有良好的可靠度與在裝置的柵極可承受高電壓的高壓金屬-氧化物-半導體裝置而言，仍是重要的技術。然而，不容易使用傳統的多晶硅柵極取代工藝來形成高壓金屬-氧化物-半導體裝置。

因此，業界需要具有可靠度的高壓金屬-氧化物-半導體裝置及使用一多晶硅柵極取代工藝的方法。

發明內容

有鑒于此，在一實施例中，本發明是提供一種柵極偏移結構的半導體裝置，其包含一基底與形成于上述基底的一隔離構造。一有源區是形成于上述基底并實質上鄰接上述隔離構造，一界面層是形成于上述基底上及上述隔離構造與上述有源區的上方，一多晶硅層是形成于上述界面層上及上述隔離構造與上述有源區的上方，一溝槽是形成于上述隔離構造上方的上述多晶硅層中，上述溝槽延伸至上述界面層，一填充層是沿著上述溝槽的輪廓形成，而一金屬柵極是形成于上述溝槽中。

在上述柵極偏移結構的半導體裝置中，較好為還包含：一接點，形成于上述金屬柵極上。

在上述柵極偏移結構的半導體裝置中，較好為：上述隔離構造是一淺溝槽隔離構造。

在上述柵極偏移結構的半導體裝置中，較好為：上述界面層包含一氧化硅層與一高介電常數材料層。

在上述柵極偏移結構的半導體裝置中，較好為：上述氧化硅層包含SiO₂、SiO_N、或上述的組合，且其厚度范圍為

在上述柵極偏移結構的半導體裝置中，較好為：上述高介電常數材料層包含HfO₂、ZrO₂、或上述的組合，且其厚度范圍為

在上述柵極偏移結構的半導體裝置中，較好為：上述填充層包含厚度范圍為1nm～5nm的TaN、厚度范圍為2nm～20nm的TiN、厚度范圍為2nm～20nm的Ti、厚度范圍為2nm～20nm的TiAl、或厚度范圍為2nm～20nm的TiAlN。

在另一實施例中，本發明是又提供一種半導體裝置，其包含一硅的基底，上述基底具有一上表面。一隔離構造是形成于上述基底，上述隔離構造具有一上表面，其低于上述基底的上表面。一源極區與一漏極區是形成于上述基底，借由上述源極區與上述漏極區而在上述基底形成一有源區，上述有源區實質上鄰接上述隔離構造。一界面層是形成于上述基底上及上述隔離構造與上述有源區的上方，一多晶硅層是形成于上述界面層上及上述隔離構造與上述有源區的上方，一溝槽是形成于上述隔離構造上方的上述多晶硅層中，上述溝槽延伸至上述界面層，一填充層是沿著上述溝槽的輪廓形成，但未填滿上述溝槽，一金屬柵極是形成于上述溝槽中。

在上述半導體裝置中，較好為還包含：一接點，形成于上述金屬柵極上。

在上述半導體裝置中，較好為：上述隔離構造是一淺溝槽隔離構造。

在上述半導體裝置中，較好為：上述界面層包含一氧化硅層與一高介電常數材料層。

在上述半導體裝置中，較好為：上述氧化硅層包含SiO₂、SiO_N、或上述的組合，且其厚度范圍為

在上述半導體裝置中，較好為：上述高介電常數材料層包含HfO₂、ZrO₂、或上述的組合，且其厚度范圍為