[發(fā)明專利]半導(dǎo)體裝置與其形成方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011392110.9
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN114497218A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃崇勛
• 申請（專利權(quán)）人: 南亞科技股份有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/49;H01L21/336
• 代理公司: 北京派特恩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11270
• 代理人: 浦彩華;姚開麗

本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體裝置與其形成方法，半導(dǎo)體裝置包括半導(dǎo)體基板、在半導(dǎo)體基板上的柵極氧化層以及在柵極氧化層上的柵極。柵極包括在柵極氧化層上的第一多晶硅層、在第一多晶硅層上的含氮的間層、在間層上的第二多晶硅層、在第二多晶硅層上的金屬堆疊以及在金屬堆疊上的覆蓋層。借此，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，借由改變間層的材料或是增加間層數(shù)量，提高了多晶硅層對摻雜物穿透的阻力，進而降低了柵極漏電流發(fā)生的可能性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于一種半導(dǎo)體裝置，尤其是使用多晶硅金屬柵極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置與其形成方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體集成電路(semiconductor integrated circuits)經(jīng)歷了指數(shù)級的成長，產(chǎn)生了多個世代的集成電路，其中每一世代較前一世代具有更小更復(fù)雜的電路。隨著柵極高度的減少可有效降低電阻電容延遲(RC delay)而助于裝置操作效率。然而，柵極高度的減少影響了植入柵極內(nèi)的摻雜物縱深濃度分布，進而影響柵極性能表現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體裝置與其形成方法，其借由改變間層的材料或是增加間層數(shù)量，提高了多晶硅層對摻雜物穿透的阻力，進而降低了柵極漏電流發(fā)生的可能性。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，一種半導(dǎo)體裝置包括半導(dǎo)體基板、位于半導(dǎo)體基板上的柵極氧化層以及位于柵極氧化層上的柵極，其中柵極包括位于柵極氧化層上的第一多晶硅層、位于第一多晶硅層上的含氮的間層、位于間層上的第二多晶硅層、位于第二多晶硅層上的金屬堆疊、以及位于金屬堆疊上的覆蓋層。在一些實施例中，第一多晶硅層和第二多晶硅層包括磷摻雜物或砷摻雜物。在一些實施例中，第一多晶硅層和第二多晶硅層包括硼摻雜物。在一些實施例中，第一多晶硅層中的第一摻雜物濃度隨著遠離間層而下降。在一些實施例中，第二多晶硅層中的第二摻雜物濃度在第二多晶硅層的厚度內(nèi)維持相同。

根據(jù)本發(fā)明的另一些實施方式，一種半導(dǎo)體裝置包括半導(dǎo)體基板、位于半導(dǎo)體基板上的柵極氧化層、以及位于柵極氧化層上的柵極，其中柵極包括位于柵極氧化層上的多晶硅堆疊、位于多晶硅堆疊內(nèi)的至少兩層間層、位于多晶硅堆疊上的金屬堆疊、以及位于金屬堆疊上的覆蓋層。在一些實施例中，間層包括氧化物、氮化物、或上述的組合。

根據(jù)本發(fā)明的另一些實施方式，一種形成半導(dǎo)體裝置的方法包括在半導(dǎo)體基板上形成柵極氧化層，以及在柵極氧化層上形成柵極，其中形成柵極包括在柵極氧化層上形成第一多晶硅層、在第一多晶硅層上進行氮化作用，以形成第一間層、在第一間層上形成第二多晶硅層、在第二多晶硅層上形成金屬堆疊、以及在金屬堆疊上形成覆蓋層。在一些實施例中，上述方法進一步包括在第二多晶硅層上形成第二間層，以及在第二間層上形成第三多晶硅層。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體裝置及其形成方法，借由改變間層的材料(例如，含氮的間層)或是增加間層數(shù)量(例如，兩層間層)，以提高多晶硅層對摻雜物穿透的阻力，從而降低柵極漏電流發(fā)生的可能性。

附圖說明

閱讀以下實施方法時搭配附圖以清楚理解本發(fā)明的觀點。應(yīng)注意的是，根據(jù)業(yè)界的標準做法，各種特征并未按照比例繪制。事實上，為了能清楚地討論，各種特征的尺寸可能任意地放大或縮小。

圖1為根據(jù)本發(fā)明的一些實施例而繪示的半導(dǎo)體裝置的截面圖。

圖2到圖10為根據(jù)本發(fā)明的實施例而繪示半導(dǎo)體裝置在各工藝步驟的截面圖。

圖11為根據(jù)本發(fā)明的另一些實施例而繪示的半導(dǎo)體裝置的截面圖。

主要附圖標記說明：