半导体装置的形成方法制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开一种半导体装置的形成方法。首先可沉积纳米晶体高介电常数薄膜作为介电材料的非晶形基质层，并且可在非晶形基质层中形成悬浮的自包含纳米晶体区。如此一来，非晶形基质层材料将自包含纳米晶体区彼此分隔，从而避免在介电层内形成晶界作为漏电及/或氧化剂路径。可将掺杂注入进入介电材料中，且自包含纳米晶体区的晶相可被修改以改变高介电常数介电材料的介电常数及/或介电材料的铁电性质中的一种或多种。铁电性质中的一种或多种。铁电性质中的一种或多种。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置的形成方法


[0001]本专利技术实施例涉及半导体技术，尤其涉及一种半导体装置中的纳米晶体高介电常数薄膜的形成方法。

技术介绍

[0002]半导体装置被用于各种电子应用，例如个人电脑、行动电话、数字相机以及其他电子设备。通常通过依序地在半导体基底上沉积材料的绝缘层或介电层、导电层以及半导体层，并利用光刻工艺图案化各种材料层以形成电路组件及元件来制造半导体装置。
[0003]半导体产业通过不断缩小最小特征尺寸(minimum feature size)来持续提升各种电子组件(例如：晶体管、二极管、电阻器、电容器等等)的积集度(integration density)，其允许在一给定面积内整合更多的部件。然而，随着最小特征尺寸的缩小，应解决的额外问题也随之出现。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例的目的在于提供一种半导体装置的形成方法，以解决上述至少一个问题。
[0005]本专利技术实施例提供一种半导体装置的形成方法，此方法包括：首先，沉积介电层于半导体装置的通道区中的鳍片上，之后对介电层执行第一次退火工艺以形成多个纳米晶体区，这些纳米晶体区悬浮在介电层的非晶体基质层内并被非晶形基质层分隔。之后，沉积一金属层于半导体装置中的通道区的介电层上。
[0006]本专利技术实施例提供一种半导体装置的形成方法，此方法包括：首先，形成半导体装置中的鳍式场效晶体管中的栅极介电层，此栅极电介质层包括介电材料。接着，在栅极介电层的介电材料中形成多个自包含晶体区，多个自包含晶体区包括多个晶形/非晶形界面，并且其中多个自包含晶体区通过栅极介电层的非晶形基质层的介电材料来彼此分离。之后，在半导体装置的鳍式场效晶体管的栅极介电层上沉积金属栅极结构。
[0007]本专利技术实施例提供一种半导体装置，此装置包括：场效晶体管的鳍片；沉积于鳍片上的栅极介电层，此栅极介电层包括多个自包含纳米晶体区，此纳米晶体区包含多个晶形/非晶形界面，其中自包含晶体区通过栅极介电层的非晶形基质介电材料来彼此分离；以及金属栅极电极，沉积于栅极介电层上。
附图说明
[0008]配合所附附图来阅读以下详细叙述为理解本公开的各个方面的最佳方式。应注意的是，依据在业界的标准做法，各种特征并未按照比例绘制。事实上，为了清楚地进行讨论，可能任意地放大或缩小各种特征的尺寸。
[0009]图1根据一些实施例示出形成鳍式场效晶体管装置的工艺中的步骤。
[0010]图2为根据一些实施例示出源极/漏极区及层间电介质(ILD)层的形成。
[0011]图3A-图3C为根据一些实施例以三个相关视图示出第一介电层的形成。
[0012]图4为根据一些实施例示出可选的第一退火工艺。
[0013]图5为根据一些实施例示出盖层的形成。
[0014]图6A-图6B为根据一些实施例以两个相关视图示出可选的第二退火工艺。
[0015]图7A-图7B为根据一些实施例示出纳米晶体高介电常数材料层的形成。
[0016]图8A-图8B为根据一些实施例以两个相关视图示出栅极电极结构的形成。
[0017]附图标记如下：
[0018]100:半导体装置
[0019]101:基板
[0020]103:第一沟槽
[0021]105:第一隔离区
[0022]107:鳍片
[0023]109:虚置栅极电介质
[0024]111:虚置栅极电极
[0025]113:第一间隔物
[0026]115:虚置堆叠
[0027]203:层间电介质层
[0028]207:开口
[0029]211:第一介电层
[0030]401:沉积后退火工艺
[0031]411:简易纳米晶体薄膜
[0032]501,807:盖层
[0033]601:顶盖后退火工艺
[0034]611:化合物纳米晶体薄膜
[0035]700,750:层状堆叠材料
[0036]701:界面层
[0037]703:非晶形基质层
[0038]705,715:纳米晶体区
[0039]707,717:整合界面
[0040]709:盖层
[0041]801:第一金属层
[0042]803:第三金属材料
[0043]805:栅极堆叠
[0044]809:第一蚀刻停止层
[0045]CS1,CS2:晶体尺寸
[0046]A-A
’
,B-B
’
,C-C
’
:切割线
[0047]T1,T2:厚度
[0048]H1,H2:高度
[0049]D1:距离
具体实施方式
[0050]以下专利技术实施例提供了许多不同的实施例或范例，用于实施本专利技术的不同特征。各部件和其配置的具体范例描述如下，以简化本专利技术实施例的说明。当然，这些仅仅是范例，并非用以限制。举例而言，叙述中若提及第一部件形成在第二部件之上或上，可能包含所形成的第一和第二部件为直接接触的实施例，也可能包含额外的部件形成在第一和第二部件之间，使得它们不直接接触的实施例。此外，本专利技术实施例可能在不同的范例中重复参考数字及/或字母。如此重复是为了简明和清楚，而非用以表示所讨论的不同实施例及/或配置之间的关系。
[0051]再者，其中可能用到与空间相对用词，例如“在
……
之下”、“下方”、“较低的”、“上方”、“较高的”等类似用词，是为了便于描述附图中一个(些)部件或特征与另一个(些)部件或特征之间的关系。空间相对用词用以包括使用中或操作中的装置的不同方位，以及附图中所描述的方位。当装置被转向不同方位时(旋转90度或其他方位)，其中所使用的空间相对形容词也将依转向后的方位来解释。
[0052]参照图1，其示出半导体装置100(例如鳍式场效晶体管装置)的剖面视图。在一实施例中，鳍式场效晶体管装置100包括基板101和形成于其中的第一沟槽103。基板101可为硅基板，尽管也可使用其他基板，像是绝缘层上半导体(semiconductor-on-insulator(SOI))、应变SOI(strained SOI)以及绝缘体上硅锗。基板101可为p型半导体，尽管在其他实施例中可为n型半导体。
[0053]可以形成第一沟槽103以作为最终形成第一隔离区105的起始步骤。可通过掩膜层(在图1中并未单独示出)以及适合的蚀刻工艺来形成第一沟槽103。举例来说，掩膜层可为通过化学气相沉积(CVD)所形成的包括氮化硅的硬掩膜，尽管也可利用其他材料，像是氧化物、氮氧化物、碳化硅、上述的组合或类似者，以及其他工艺，像是等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)、低压化学气相沉积(LPCVD)或者甚至是形成氧化硅之后接着进行氮化。一旦形成后，可通过适合的光刻工艺来图案化掩膜层以露出基板101中将会被移除以形成第一沟槽103的多个部分。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置的形成方法，包括：沉积一介电层于一半导体装置的一通道区中的一鳍片上；对该介电层执行第一次退火工艺以形成多个纳米晶体区，多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑志楷，赖德洋，杨世海，徐志安，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：