[發明專利]半導體器件性能改進

有效

• 申請號: 201810920220.4
• 申請日: 2018-08-14
• 公開（公告）號: CN109585556B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 欒洪發;張惠政;趙晟博;顧文昱;陳毅帆;彭峻彥
• 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: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;李偉

1.一種半導體結構，包括：

有源區，位于襯底上，所述有源區具有溝道區；

柵極結構，位于所述有源區的所述溝道區上方，其中，所述柵極結構包括：

界面層，位于所述有源區上方；

柵介電層，位于所述界面層上方；和

柵電極層，位于所述界面層上方；并且

其中，所述界面層中的氫的峰值濃度與所述柵介電層中的氫的峰值濃度的比率在0.1至10的范圍內。

2.根據權利要求1所述的半導體結構，其中，所述界面層包括原生氧化物、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或它們的組合。

3.根據權利要求1所述的半導體結構，其中，所述界面層具有從大于0nm至5nm的范圍內的厚度。

4.根據權利要求1所述的半導體結構，其中，所述柵介電層包括高k介電層、氧化硅層、氮氧化硅層、氮化硅層或它們的組合。

5.根據權利要求1所述的半導體結構，其中，所述界面層中的氫的峰值濃度與所述柵介電層中的氫的峰值濃度的比率在2.7至5的范圍內。

6.根據權利要求1所述的半導體結構，其中，所述界面層中的總氫量與所述柵介電層中的總氫量的比率在0.1至5的范圍內。

7.根據權利要求1所述的半導體結構，其中，所述柵介電層在接近所述界面層的位置處的氫濃度高于遠離所述界面層的位置處的氫濃度。

8.一種形成半導體器件的方法，包括：

對具有界面層和位于所述界面層之上的柵介電層的結構實施高壓退火工藝，以將氫引入至所述柵介電層和溝道區之間的界面，其中，所述柵介電層形成在位于有源區的溝道區上方的所述界面層之上；以及

在實施所述高壓退火工藝之后，實施退火后處理以減少所述柵介電層中的氫使得所述界面層和所述柵介電層中的氫的峰值濃度比率增加。

9.根據權利要求8所述的方法，其中，實施所述退火后處理包括：

將所述結構暴露于包括氮氣(N₂)、氬氣(Ar)、氦氣(He)、氫氣(H₂)、氘氣(D₂)或它們的組合中的至少一種的環境。

10.根據權利要求8所述的方法，其中，實施所述退火后處理包括：

將所述結構暴露于溫度在從200℃至700℃的范圍內的環境。

11.根據權利要求8所述的方法，其中，在從1毫托至5個大氣壓的范圍內的壓力處實施所述退火后處理。

12.根據權利要求8所述的方法，其中，在同一設備中實施所述高壓退火工藝和所述退火后處理。

13.根據權利要求8所述的方法，其中，在不同的設備中實施所述高壓退火工藝和所述退火后處理。

14.根據權利要求8所述的方法，其中，實施所述高壓退火工藝包括：

將所述結構暴露于氫氣(H₂)、氘氣(D₂)、氮氣(N₂)、氬氣(Ar)、氦氣(He)或它們的組合的退火環境。

15.根據權利要求8所述的方法，其中：

所述柵介電層和所述溝道區之間的界面包括界面層；并且

在實施所述退火后處理之后，所述界面層中的氫的峰值濃度與所述柵介電層中的氫的峰值濃度的比率在從0.1至10的范圍內。

16.根據權利要求8所述的方法，其中：

所述柵介電層和所述溝道區之間的界面包括界面層；并且

在實施所述退火后處理之后，所述界面層中的總氫量與所述柵介電層中的總氫量的比率在從0.1至5的范圍內。