半导体器件、电子设备和制造半导体器件的方法技术

[问题]提供一种半导体器件、一种电子设备和一种用于制造半导体器件的方法，其中，不管栅电极的形状如何，由RTN引起的影响都减小。[解决方案]一种半导体器件，其设置有：基板，其具有元件区域和元件分离区域，所述元件区域包括源极区和漏极区，其中，在源极区和漏极区之间存在沟道区，所述元件分离区域相对于与设置源极区、沟道区和漏极区的方向正交的方向至少设置在两侧；栅极绝缘膜，其至少从元件分离区域的一侧到另一侧设置在基板的元件区域上；以及栅电极，其设置在栅极绝缘膜上。所述栅极绝缘膜包括杂质。包括元件区域和元件分离区域之间的边界的边界区中的杂质浓度不同于栅极绝缘膜的中心区中的杂质浓度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体器件、电子设备和制造半导体器件的方法
本公开涉及一种半导体器件、一种电子设备和一种制造半导体器件的方法。
技术介绍
场效应晶体管(场效应晶体管：FET)是已知的半导体器件。场效应晶体管(下文在某些情况下也简称为晶体管)包括设置在半导体基板的元件区域上的栅电极，以及设置在元件区域中以将栅电极夹在其间的源极区和漏极区。在场效应晶体管中，通过向栅电极施加电压，在源极区和漏极区之间形成沟道区，并且使载流子(电子或空穴)在形成的沟道区中移动。这允许电流从漏极区流向源极区。相反，在集成电路等中，形成有晶体管等的元件区域被元件分离区域隔开，以使每个晶体管等彼此电绝缘。可以使用例如STI(浅沟槽隔离)方法形成元件分离区域。在STI方法中，利用蚀刻在基板的表面上形成开口，并且用绝缘材料填充所形成的开口。在此处，如专利文献1中所述，在使用STI的场效应晶体管中，在某些情况下会产生称为RTN(随机电报噪声)的噪声。RTN是通过载流子的随机俘获或去俘获而产生的，特别是在使用STI形成的元件分离区域和元件区域之间的边界附近产生。RTN导致场效应晶体管故障；因此，已经作出各种努力来抑制RTN。专利文献1公开了一种通过改变栅电极的形状来抑制RTN影响的技术。具体地，在大多数情况下，在元件分离区域和元件区域之间的边界附近发生导致RTN的载流子的随机移动；因此，在专利文献1中描述的技术中，边界附近区域中的栅电极的形状在栅长度方向上延伸。结果，电流不太可能在边界附近的区域中流动，这使得可以减少RTN的影响。引用列表专利文献专利文献1：日本未审查专利申请公开号2017-69231
技术实现思路
本专利技术要解决的问题然而，近年来，更期望精密加工和集成半导体器件，并且也期望进一步减小场效应晶体管的尺寸。除了栅极长度之外，具有如专利文献1中公开的形状的栅电极需要在栅极长度方向上延伸的长度，这限制了场效应晶体管的尺寸减小。此外，进一步的精密加工使得越来越难以实现复杂的形状加工。因此，在专利文献1中描述的技术中，预计更加难以抑制RTN的影响。考虑到上述情况，无论栅电极的形状如何，都期望减小RTN的影响。解决问题的方法根据本公开，提供了一种半导体器件，包括：基板，其具有元件区域和元件分离区域，所述元件区域包括源极区和漏极区，并且包括存在于源极区和漏极区之间的沟道区，所述元件分离区域至少设置在与设置源极区、沟道区和漏极区的方向正交的方向的两侧；栅极绝缘膜，其从元件分离区域的一侧到另一侧至少设置在基板的元件区域上；以及栅电极，其设置在栅极绝缘膜上，所述栅极绝缘膜包括杂质，并且在边界区域中的杂质浓度不同于在栅极绝缘膜的中心区域中的杂质浓度，所述边界区域包括在元件区域和元件分离区域之间的边界上的区域。此外，根据本公开，提供了一种电子设备，包括：基板，其具有元件区域和元件分离区域，所述元件区域包括源极区和漏极区，并且包括存在于源极区和漏极区之间的沟道区，所述元件分离区域至少设置在与设置源极区、沟道区和漏极区的方向正交的方向上的两侧；栅极绝缘膜，其至少从元件分离区域的一侧到另一侧设置在基板的元件区域上；以及栅电极，其设置在栅极绝缘膜上，所述栅极绝缘膜包括杂质，并且在边界区域中的杂质浓度不同于在栅极绝缘膜的中心区域中的杂质浓度，所述边界区域包括在元件区域和元件分离区域之间的边界上的区域。此外，根据本公开，提供了一种制造半导体器件的方法，该方法包括：在基板上提供元件区域和元件分离区域，所述元件分离区域至少设置在元件区域的两侧；至少从元件分离区域的一侧到另一侧在基板的元件区域上提供栅极绝缘膜；在栅极绝缘膜上提供预定掩模；在栅极绝缘膜和掩模上形成包含杂质的膜，并执行热处理，以扩散未被掩模覆盖的栅极绝缘膜中的杂质；去除掩模；在元件区域中提供源极区和漏极区，所述栅电极介于其间。根据本公开，通过局部改变栅极绝缘膜中包含的杂质浓度来局部改变阈值电压，这使得可以局部改变沟道区中流动的电流。特别地，局部改变在元件区域和元件分离区域之间的边界附近流动的电流，使得可以减少在元件区域和元件分离区域之间的边界附近产生的RTN的影响。本专利技术的效果如上所述，根据本公开，无论栅电极的形状如何，都可以减小RTN的影响。应当注意，上述效果不一定是限制性的。除了上述效果之外或代替上述效果，可以施加本说明书中指示的任何效果或从本说明书中可以理解的其他效果。附图说明[图1]是典型场效应晶体管的简化平面图；[图2]是图1所示的场效应晶体管的A-A剖视图；[图3]是根据比较示例的场效应晶体管的平面图；[图4]是图1和图2所示的场效应晶体管的特性图；[图5]是根据本公开的第一实施方式的场效应晶体管的配置的平面图；[图6]是图5所示的场效应晶体管的B-B剖视图；[图7]是模拟边界区域(从边界到中心区域的方向在20nm内的范围)中的阈值电压的差和流动电流的变化率之间的关系的结果的图表；[图8]是根据本公开的第二实施方式的场效应晶体管的配置的平面图；[图9]是图8所示的场效应晶体管的C-C剖视图；[图10]是示出根据本公开的第一实施方式和第二实施方式的场效应晶体管的变型例的示图；[图11A]是用于描述制造根据本公开的第一实施方式的场效应晶体管的方法的过程的示意性剖视图；[图11B]是用于描述制造相同场效应晶体管的方法的过程的示意性剖视图；[图11C]是用于描述制造相同场效应晶体管的方法的过程的示意性剖视图；[图11D]是用于描述制造相同场效应晶体管的方法的过程的示意性剖视图；[图11E]是用于描述制造相同场效应晶体管的方法的过程的示意性剖视图；[图11F]是用于描述制造相同场效应晶体管的方法的过程的示意性剖视图；[图11G]是用于描述制造相同场效应晶体管的方法的过程的示意性剖视图；[图11H]是用于描述制造相同场效应晶体管的方法的过程的示意性剖视图；[图11I]是用于描述制造相同场效应晶体管的方法的过程的示意性剖视图；[图11J]是用于描述制造相同场效应晶体管的方法的过程的示意性剖视图；[图12]是示出应用根据本公开的技术的A/D转换器的比较器电路的等效电路图；[图13]是示出应用根据本公开的技术的CIS的像素电路的等效电路图；[图14A]是可应用本公开技术的电子设备的示例的外部视图；[图14B]是可应用本公开技术的电子设备的另一示例的外部视图；[图14C]是可应用本公开技术的电子设备的又一示例的外部视图。具体实施方式在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施方式。应当注意，在本说明书和附图中，具有基本相同功能配置的部件用相同的附图标记表示，并且不再重复其描述。应当注意，在下面描述的附图中，为了解释的目的，可能放大一些部件的尺寸。附图中所示部件的相对尺寸不一定表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件，包括：/n基板，所述基板具有元件区域和元件分离区域，所述元件区域包括源极区和漏极区，并且包括存在于所述源极区和所述漏极区之间的沟道区，所述元件分离区域至少设置在与布置所述源极区、所述沟道区和所述漏极区的方向正交的方向上的两侧；/n栅极绝缘膜，所述栅极绝缘膜至少从所述元件分离区域的一侧到另一侧设置在所述基板的所述元件区域上；以及/n栅电极，所述栅电极设置在所述栅极绝缘膜上，/n所述栅极绝缘膜包括杂质，并且在边界区域中的杂质浓度不同于在所述栅极绝缘膜的中心区域中的杂质浓度，所述边界区域包括所述元件区域和所述元件分离区域之间的边界上的区域。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170831 JP 2017-1668161.一种半导体器件，包括：
基板，所述基板具有元件区域和元件分离区域，所述元件区域包括源极区和漏极区，并且包括存在于所述源极区和所述漏极区之间的沟道区，所述元件分离区域至少设置在与布置所述源极区、所述沟道区和所述漏极区的方向正交的方向上的两侧；
栅极绝缘膜，所述栅极绝缘膜至少从所述元件分离区域的一侧到另一侧设置在所述基板的所述元件区域上；以及
栅电极，所述栅电极设置在所述栅极绝缘膜上，
所述栅极绝缘膜包括杂质，并且在边界区域中的杂质浓度不同于在所述栅极绝缘膜的中心区域中的杂质浓度，所述边界区域包括所述元件区域和所述元件分离区域之间的边界上的区域。


2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述杂质包括金属杂质。


3.根据权利要求2所述的半导体器件，其中，所述金属杂质包括Hf、Ta、W、Zr或Al。


4.根据权利要求3所述的半导体器件，其中，所述金属杂质包括Hf。


5.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，
所述元件区域是N型，并且
所述栅极绝缘膜的边界区域中的杂质浓度高于所述栅极绝缘膜的中心区域中的杂质浓度。


6.根据权利要求5所述的半导体器件，其中，所述栅极绝缘膜的中心区域不包含所述杂质。


7.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，
所述元件区域是P型，并且
所述栅极绝缘膜的中心区域中的杂质浓度高于所述栅极绝缘膜的边界区域中的杂质浓度。


8.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：江尻洋一，
申请(专利权)人：索尼半导体解决方案公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP