[發明專利]利用氟摻雜形成半導體設備結構的方法及半導體設備結構

有效

• 申請號: 201410250079.3
• 申請日: 2014-06-06
• 公開（公告）號: CN104241110B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: A·扎卡;R·嚴;N·薩賽特;E·M·巴齊齊;J·亨治爾
• 申請（專利權）人: 格羅方德半導體公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/336;H01L29/423;H01L29/78
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司11314
• 代理人: 程偉,王錦陽

1.一種形成半導體設備結構的方法，包含：

形成柵極電介層結構于半導體基板的表面上方；

形成多晶硅層于該柵極電介層結構上方；

執行氟植入制程用以至少于該多晶硅層中植入氟；

借由圖案化該柵極電介層結構及該多晶硅層而形成柵極結構；以及

在該柵極結構的相對兩側形成源極及漏極區；

其中，該柵極結構沿著從該柵極結構的一側上的源極/漏極區延伸至該柵極結構的另一側上的漏極/源極區的方向的最小尺寸小于約100納米。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，該氟植入制程包括具有大于約2x10¹⁵原子/cm²的劑量的氟植入步驟。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，該劑量約為3x10¹⁵原子/cm²。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，該最小尺寸小于約50納米。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，該最小尺寸小于約35納米。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，該柵極電介層結構包含高k電介材料、氧化硅材料及功函數調整材料中的至少一者。

7.根據權利要求1所述的方法，更包括：在執行該氟植入制程之前，執行硼植入制程。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，在形成該柵極電介層結構之前，執行該硼植入制程。

9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在形成所述源極及漏極區之前，該半導體設備結構暴露于實質小于約800℃的溫度。

10.一種形成具有柵極長度小于35納米的NMOS設備的方法，包含：

提供具有硼摻雜物分布靠近其表面的半導體基板；

形成柵極電介層結構及多晶硅層于該表面上方；

執行氟植入制程用以建立氟摻雜物分布于該多晶硅和該柵極電介層堆疊中以及于靠近該基板的該表面的該半導體基板內；以及之后

借由對該多晶硅層及該柵極電介層結構施加圖案化制程而形成柵極結構。

11.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，該氟植入制程的植入能量經選定成靠近該多晶硅層與該柵極電介層結構的介面形成該氟摻雜物分布的最大值。

12.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，該柵極電介層結構內的氟濃度大于該基板內的氟濃度。

13.一種半導體設備結構，包含：

半導體基板；

形成于該半導體基板上方的柵極結構，該柵極結構包含柵極層堆疊及側壁間隔體結構，其中，該柵極層堆疊包含柵極電介層及多晶硅層；以及

形成于該柵極結構的相對兩側的源極及漏極區；

其中，該柵極結構具有實質形成于該柵極層堆疊中的氟摻雜物分布；以及

其中，該柵極層堆疊沿著從該柵極結構的一側上的源極/漏極區延伸至該柵極結構的另一側上的漏極/源極區的方向的最小尺寸小于約100納米。

14.根據權利要求13所述的半導體設備結構，其特征在于，該最小尺寸小于約50納米。

15.根據權利要求14所述的半導體設備結構，其特征在于，該最小尺寸小于約35納米。

16.根據權利要求13所述的半導體設備結構，其特征在于，該氟摻雜物分布的最大濃度值靠近該高k電介層與該多晶硅層的介面。

17.根據權利要求16所述的半導體設備結構，其特征在于，該最大濃度值實質約10²⁰原子/cm³至約10²¹原子/cm³。

18.根據權利要求16所述的半導體設備結構，其特征在于，氟在該柵極電介層中的濃度約10¹⁹原子/cm³至約10²⁰原子/cm³，以及氟在該基板中的該濃度約10¹⁹原子/cm³或實質小于10¹⁹原子/cm³。