[發(fā)明專利]半導(dǎo)體裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910925071.5
• 申請(qǐng)日: 2019-09-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110957359A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐繼興;楊世海;張志宇;蔡慶威;程冠倫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/423
• 分類號(hào): H01L29/423;H01L29/78
• 代理公司: 隆天知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 72003
• 代理人: 李琛;黃艷

一種負(fù)電容半導(dǎo)體裝置，包括基板。介電層設(shè)置在基板的一部分上方。鐵電結(jié)構(gòu)設(shè)置在介電層上。在鐵電結(jié)構(gòu)內(nèi)，鐵電結(jié)構(gòu)的材料組成隨鐵電結(jié)構(gòu)內(nèi)的高度而變化。柵極電極設(shè)置在鐵電結(jié)構(gòu)上方。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)涉及一種半導(dǎo)體裝置，特別是具有彈性電容調(diào)整的半導(dǎo)體裝置。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體集成電路(integrated circuit；IC)工業(yè)快速成長(zhǎng)。在IC設(shè)計(jì)及IC材料的技術(shù)進(jìn)步產(chǎn)生多個(gè)IC世代，每一個(gè)IC世代比上一個(gè)IC世代有更小及更復(fù)雜的電路。在IC發(fā)展過(guò)程中，當(dāng)幾何尺寸(例如：用工藝可作出的最小部件)下降時(shí)，功能密度(例如：每一芯片區(qū)域的相連元件數(shù)量)通常都會(huì)增加。

晶體管是通常在半導(dǎo)體裝置上形成的電路部件或元件。除了電容、電感、電阻、二極管、導(dǎo)電或其他元件之外，取決于電路設(shè)計(jì)，許多晶體管可以形成在半導(dǎo)體裝置上。場(chǎng)效晶體管(field effect transistor；FET)是晶體管的一種類型。通常來(lái)說(shuō)，晶體管包括形成在源極區(qū)和漏極區(qū)之間的柵極堆疊。源極區(qū)和漏極區(qū)可包括基板的摻雜區(qū)，并且可以呈現(xiàn)適合用于特定應(yīng)用的摻雜分布。柵極堆疊位于通道區(qū)上方，并且可包括插入在柵極電極和基板中的通道區(qū)之間的柵極介電層。為了改善效能，可以通過(guò)形成具有鐵電材料的柵極介電層來(lái)產(chǎn)生負(fù)電容晶體管。然而，用于形成鐵電材料的現(xiàn)有方法和裝置仍可能需要改進(jìn)。

因此，盡管制造負(fù)電容裝置的現(xiàn)有方法通常已足夠用于它們的預(yù)期目的，但它們并非在所有方面都完全令人滿意的。

發(fā)明內(nèi)容

本公開(kāi)提供一種半導(dǎo)體裝置。半導(dǎo)體裝置包括基板、設(shè)置在基板的一部分上方的介電層、設(shè)置在介電層上方的鐵電結(jié)構(gòu)。在鐵電結(jié)構(gòu)內(nèi)，鐵電結(jié)構(gòu)的材料組成隨著鐵電結(jié)構(gòu)內(nèi)的高度而變化。半導(dǎo)體裝置還包括設(shè)置在鐵電結(jié)構(gòu)上方的柵極電極。

本公開(kāi)提供一種半導(dǎo)體裝置制造方法。半導(dǎo)體裝置制造方法包括在晶體管的通道區(qū)上方形成介電層；在介電層上方形成第一鐵電層，其中第一鐵電層為大抵未摻雜的；在第一鐵電層上方形成第二鐵電層，其中第二鐵電層被摻雜具有第一類型摻雜物；在第二鐵電層上方形成第三鐵電層，其中第三鐵電層被摻雜具有與第一類型摻雜物不同的第二類型摻雜物；以及在第三鐵電層上方形成柵極電極。

本公開(kāi)提供一種半導(dǎo)體裝置制造方法。半導(dǎo)體裝置制造方法包括在晶體管的通道區(qū)上方形成介電層；在介電層上方沉積鐵電層，其中沉積鐵電層的步驟包括在沉積鐵電層時(shí)改變摻雜物前驅(qū)物流量，使得鐵電層的不同部分具有不同的摻雜物濃度水平；以及在鐵電層上方形成柵極電極。

附圖說(shuō)明

本公開(kāi)實(shí)施例可通過(guò)閱讀以下的詳細(xì)說(shuō)明以及范例并配合相應(yīng)的附圖以更詳細(xì)地了解。需要注意的是，依照業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)操作，各種特征部件并未依照比例繪制，并且僅用于說(shuō)明的目的。事實(shí)上，為了清楚論述，各種特征部件的尺寸可以任意地增加或減少。

圖1至圖7是根據(jù)一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。

圖8是根據(jù)一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的電容模型。

圖9A、圖9B以及圖9C顯示了各種材料的剩磁極化與矯頑電場(chǎng)的關(guān)系圖表。

圖10、圖12、圖13以及圖15是根據(jù)一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。

圖11和圖14是根據(jù)一些實(shí)施例的對(duì)應(yīng)摻雜物濃度水平的曲線圖。

圖16至圖17是根據(jù)一些實(shí)施例的半導(dǎo)體制造方法的流程圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：

200～半導(dǎo)體裝置

210～基板

220～冗余柵極結(jié)構(gòu)

230～源極區(qū)

231～漏極區(qū)