[發明專利]半導體裝置及方法

在審

• 申請號: 201710346259.5
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN107393961A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 史帝芬·費拉候史奇;拉夫·尹葛恩
• 申請（專利權）人: 格羅方德半導體公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/51;H01L21/336;H01L27/1159
• 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

1.一種半導體裝置，包含：

襯底；

柵極結構，形成于該襯底上方，該柵極結構包含具有第一殘余極化的第一鐵電材料、及具有第二殘余極化的第二鐵電材料，該第一殘余極化小于該第二殘余極化；以及

形成于該襯底中的源極與漏極區，該源極與漏極區是通過在該柵極結構下面沿著長度方向延展的溝道區而側向隔開；

其中，該第一鐵電材料與該第二鐵電材料是在與該襯底的上表面平行的平面中堆棧。

2.如權利要求1所述的半導體裝置，其中，該第一與第二鐵電材料是沿著平行于該長度方向的方向堆棧。

3.如權利要求2所述的半導體裝置，其中，該第一鐵電材料與該第二鐵電材料其中一者是插置于該第一鐵電材料與該第二鐵電材料的另一者所形成的兩個區域之間。

4.如權利要求3所述的半導體裝置，其中，該柵極結構還包含柵極電極材料、及實質U形的功函數調整材料，該功函數調整材料將該柵極電極材料與該第一和第二鐵電材料分開。

5.如權利要求1所述的半導體裝置，其中，該第一與第二鐵電材料是沿著跨該長度方向的方向堆棧。

6.如權利要求1所述的半導體裝置，其中，該第一鐵電材料以約±2V或更小的切換電壓切換其極化狀態，并且該第二鐵電材料以所具絕對值實質大于約2V的切換電壓切換其極化狀態。

7.如權利要求1所述的半導體裝置，其中，該第一鐵電材料包含具有第一摻質的氧化鉿材料，并且該第二鐵電材料包含具有與該第一摻質不同的第二摻質的氧化鉿材料。

8.如權利要求1所述的半導體裝置，其中，該第一與第二鐵電材料的厚度范圍是自約7nm至10nm。

9.如權利要求1所述的半導體裝置，其中，該第一與第二鐵電材料的其中一者包含以范圍自約0.02至0.04的莫耳分率摻有硅的氧化鉿材料。

10.一種方法，包含：

提供襯底；

提供位在該襯底上方的第一鐵電材料；

提供相鄰該第一鐵電材料的第二鐵電材料，其中該第一鐵電材料與該第二鐵電材料是在與該襯底的上表面平行的平面中堆棧；以及

提供位在該第一與第二鐵電材料上方的柵極電極材料。

11.如權利要求10所述的方法，其中，提供該第一與第二鐵電材料包含：

在該襯底上方沉積該第一鐵電材料；

在該經沉積第一鐵電材料上方形成屏蔽圖型，該屏蔽圖型留下該經沉積第一鐵電材料的上表面部分部分曝露；

根據該屏蔽圖型進行布植程序，其中摻質是與該屏蔽圖型對準植入該第一鐵電材料其中一部分，該第一鐵電材料的該經摻雜部分形成該第二鐵電材料；

移除該屏蔽圖型；以及

在該第一與第二鐵電材料上方形成柵極電極。

12.如權利要求11所述的方法，其中，該第一鐵電材料包含氧化鉿材料，以及其中該布植程序包含布植硅(Si)、鋯(Zr)及鈦(Ti)其中至少一者。

13.如權利要求12所述的方法，其中，該布植程序包含以約1e16原子/cm²的布植劑量布植硅。

14.如權利要求10所述的方法，還包含在提供該第二鐵電材料前：

在該第一鐵電材料上方形成虛設柵極；

相鄰于該虛設柵極結構提供虛設填部，該虛設填部側向圍蔽該虛設柵極；

相對于該虛設填部選擇性地移除該虛設柵極，其中柵極溝槽是在移除該虛設柵極時形成，該柵極溝槽使該第一鐵電材料的上表面部分曝露；以及

在該柵極溝槽中形成間隔物結構，該間隔物結構包覆該柵極溝槽的內側壁；

其中該第二鐵電材料是與該間隔物結構對準而設。

15.如權利要求14所述的方法，其中，提供該第二鐵電材料包含與該間隔物結構及該虛設填部對準進行布植程序，其中摻質是與該間隔物結構及該虛設填部對準植入該第一鐵電材料其中一部分，該第一鐵電材料的該經摻雜部分形成該第二鐵電材料。

16.如權利要求15所述的方法，還包含在該布植程序之后：

移除該間隔物結構；以及

在該柵極溝槽中沉積功函數調整材料與柵極電極材料。