[發明專利]包括主動區的晶體管及其形成方法

在審

• 申請號: 202210042790.4
• 申請日: 2022-01-14
• 公開（公告）號: CN114914297A
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 蔡武衛;陳海清;林柏廷
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L29/24
• 分類號: H01L29/24;H01L29/786;H01L21/34;H01L27/092
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 康艷青;王琳

1.一種晶體管，包括：

有源層，位于襯底上且包括包含氧的化合物半導體材料、至少一種受體型元素以及至少一種重后過渡金屬元素，其中每一所述至少一種受體型元素選自由鎵和鎢所組成的群組，其中每一所述至少一種重后過渡金屬元素選自由銦和錫所組成的群組，且其中在所述有源層的頂表面處的所述至少一種重后過渡金屬元素的原子百分比高于在所述有源層的底表面處的所述至少一種重后過渡金屬元素的原子百分比；以及

頂部柵極堆疊結構，包括橫跨所述有源層的頂部柵極介電層以及位于所述頂部柵極介電層的頂表面上的頂部柵極電極。

2.根據權利要求1所述的晶體管，在所述有源層的所述頂表面處的所述至少一種受體型元素的原子百分比低于在所述有源層的所述底表面處的所述至少一種受體型元素的原子百分比。

3.根據權利要求2所述的晶體管，其中：

所述化合物半導體材料包括鋅；以及

所述有源層的所述頂表面處的鋅原子百分比低于所述有源層的所述底表面處的鋅原子百分比。

4.根據權利要求1所述的晶體管，其中：

在所述有源層的所述頂表面處的所述至少一種重后過渡金屬元素的所述原子百分比大于25％；以及

在所述有源層的所述底表面處的所述至少一種重后過渡金屬元素的所述原子百分比小于25％。

5.根據權利要求1所述的晶體管，其中：

所述頂部柵極介電層包括介電金屬氧化物材料，所述介電金屬氧化物材料包括第一金屬元素、第二金屬元素以及氧；以及

所述頂部柵極介電層具有垂直組成調變，其中所述第二金屬元素的原子百分比在與所述頂部柵極介電層的底表面和所述頂部柵極介電層的頂表面垂直間隔開的高度處具有最小值。

6.一種晶體管，包括：

底部柵極電極，嵌入絕緣層內并覆蓋襯底；

底部柵極介電層，覆蓋在所述底部柵極電極上；以及

有源層，位于所述底部柵極介電層上，所述有源層包括包含氧的化合物半導體材料、至少一種受體型元素以及至少一種重后過渡金屬元素，其中每一所述至少一種受體型元素選自由鎵和鎢所組成的群組，其中每一所述至少一種重后過渡金屬元素選自由銦和錫所組成的群組，且其中在所述有源層的底表面處的所述至少一種重后過渡金屬元素的原子百分比高于在所述有源層的頂表面處的所述至少一種重后過渡金屬元素的原子百分比。

7.根據權利要求6所述的晶體管，其中在所述有源層的所述底表面處的所述至少一種受體型元素的原子百分比低于在所述有源層的所述頂表面處的所述至少一種受體型元素的原子百分比。

8.根據權利要求7所述的晶體管，其中：

所述化合物半導體材料包括鋅；以及

所述有源層的所述底表面處的鋅原子百分比低于所述有源層的所述頂表面處的鋅原子百分比。

9.一種晶體管的形成方法，包括：

在襯底上形成堆疊結構，所述堆疊結構包括以正向或反向順序排列的有源層、柵極介電層以及柵極電極，其中所述有源層包括包含氧的化合物半導體材料、選自鎵和鎢的受體型元素以及選自銦和錫的重后過渡金屬元素，且其中接觸所述柵極介電層的所述有源層的第一表面部分處的所述至少一種重后過渡金屬元素的原子百分比高于位于所述柵極介電層相對側的所述有源層的第二表面部分處的所述至少一種重后過渡金屬元素的原子百分比；以及

在所述有源層的頂表面的周邊部分形成源極電極以及漏極電極，其中所述源極電極以及所述漏極電極通過所述柵極電極彼此橫向間隔開。

10.根據權利要求9所述的晶體管的形成方法，其中：

所述有源層通過執行多次原子層沉積步驟單元組來形成，所述原子層沉積步驟單元組包括沉積選自氧化鎵和氧化鎢的受體型元素氧化物的第一原子層沉積步驟以及沉積選自氧化銦和氧化錫的重后過渡金屬元素氧化物的第二原子層沉積步驟；以及

在執行所述多次原子層沉積步驟單元組期間，每一次所述原子層沉積步驟單元組中的所述第一原子層沉積步驟的持續時間與所述第二原子層沉積步驟的持續時間的比率增加或減少。