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具埋入式栅极结构的半导体元件制造技术

技术编号:40091957 阅读:8 留言:0更新日期:2024-01-23 16:21
本申请提供一种半导体元件。该半导体元件包括一基底,该基底具有一沟槽以及一栅极结构,该栅极结构位于该沟槽中。该栅极结构包括一下栅极电极以及该下栅极电极上的一上栅极电极。该栅极结构还包括一第一阻障层,设置于该下栅极电极与该上栅极电极之间。该栅极结构还包括一第一介电层,设置于该下栅极电极与该上栅极电极之间。该第一介电层毗邻该第一阻障层。

【技术实现步骤摘要】

本申请案主张美国第17/861,282及17/861,743号专利申请案的优先权(即优先权日为“2022年7月11日”),其内容以全文引用的方式并入本文中。本公开内容关于一种半导体元件,特别是关于一种埋入式栅极结构,其两电极间具有介电层与阻障层。


技术介绍

1、一种半导体元件的一埋入式栅极结构包括一栅极介电层以及一沟槽中的一栅极电极。该栅极介电层覆盖该沟槽的表面,且该栅极电极部分地填充该栅极介电层上的该沟槽。该埋入式栅极结构可以毗邻(或同一层面于)该半导体元件的一主动区中的杂质区或接面区。

2、栅极诱导漏极漏电流(gidl)特性影响该半导体元件的性能。在一常规制程中,该埋入式栅极结构的该栅极介电层(或一侧壁介电质)可能不可避免地被消耗,该栅极电极附近的有效电场可能变的更大。这导致了gidl的发生。gidl会使储存的电荷放电,因此使该半导体元件的运行可靠性恶化。

3、上文的“先前技术”说明仅是提供
技术介绍
,并未承认上文的“先前技术”说明揭示本公开的标的,不构成本公开的先前技术,且上文的“先前技术”的任何说明均不应作为本案的任一部分。


技术实现思路

1、本公开的一个方面提供一种半导体元件。该半导体元件包括一基底及一栅极结构。该基底具有一沟槽且该栅极结构位于该沟槽中。该栅极结构包括一下栅极电极及一上栅极电极。该上栅极电极位于该下栅极电极上。该栅极结构还包括一第一阻障层,设置于该下栅极电极与该上栅极电极之间。该栅极结构还包括一第一介电层,设置于该下栅极电极与该上栅极电极之间。该第一介电层毗邻该第一阻障层。

2、本公开的另一个方面提供一种半导体元件。该半导体元件包括一基底及一栅极结构。该基底具有一沟槽且该栅极结构位于该沟槽中。该栅极结构包括一下栅极电极及一下介电层。该下介电层位于该下栅极电极与该基底之间。该栅极结构还包括一第一阻障层,位于该下栅极电极上。该第一阻障层与该下介电层间隔开。

3、本公开的另一个方面提供一种半导体元件的制备方法。该制备方法包括在一基底中形成一沟槽,并在该沟槽中设置一下栅极电极。该制备方法还包括在该沟槽中该下栅极电极上设置一第一介电层,并部分移除该第一介电层以曝露该下栅极电极一部分。

4、在设置一阻障层前形成一保护层可以防止该栅极介电层(或一侧壁介电质)被损坏或消耗。因此,可以减少有效电场,且因此可以减少gidl。数据保留时间可以延长,并且还可以改善半导体元件的操作可靠性。

5、此外,该保护层的一剩余部分可以毗邻阻障层。通过使用一种具有一低介电常数(如小于该侧壁介电质的该介电常数)的保护层,该下栅极电极与该上栅极电极之间的有效电场可以进一步减少,这有助于减轻gidl,同时保持良好的元件性能。

6、上文已相当广泛地概述本公开的技术特征及优点,使下文的本公开详细描述得以获得较佳了解。构成本公开的权利要求标的的其它技术特征及优点将描述于下文。本公开所属
中具有通常知识者应了解,可相当容易地利用下文揭示的概念与特定实施例可作为修改或设计其它结构或过程而实现与本公开相同的目的。本公开所属
中具有通常知识者亦应了解,这类等效建构无法脱离后附的权利要求所界定的本公开的精神和范围。

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【技术保护点】

1.一种半导体元件,包括:

2.如权利要求1所述的半导体元件,其中该第一阻障层与该下栅极电极及该上栅极电极接触。

3.如权利要求2所述的半导体元件,其中该第一介电层与该下栅极电极及该上栅极电极接触。

4.如权利要求1所述的半导体元件,其中该第一阻障层及该第一介电层包括不同的氮化物。

5.如权利要求1所述的半导体元件,其中该第一阻障层一上表面及该第一介电层一上表面实质上共面。

6.如权利要求1所述的半导体元件,其中该第一阻障层一下表面及该第一介电层一下表面实质上共面。

7.如权利要求1所述的半导体元件,更包括:

8.如权利要求7所述的半导体元件,其中该第一阻障层通过该第一介电层与该第二介电层间隔开。

9.如权利要求7所述的半导体元件,其中该第二介电层包括一侧壁,该侧壁于该上栅极电极与该基底之间。

10.如权利要求9所述的半导体元件,其中该第二介电层该侧壁实质上垂直于该第一阻障层一上表面。

11.如权利要求1所述的半导体元件,其中该第一介电层包括一弧形表面。

12.如权利要求11所述的半导体元件,其中该第一介电层该弧形表面被该第一阻障层覆盖。

13.如权利要求1所述的半导体元件,更包括:

14.如权利要求13所述的半导体元件,其中该第二阻障层与该第一介电层接触。

15.一种半导体元件,包括:

16.如权利要求15所述的半导体元件,其中该下介电层包括一侧壁,该侧壁实质上垂直于该第一阻障层一上表面。

17.如权利要求15所述的半导体元件,更包括:

18.如权利要求17所述的半导体元件,其中该第一阻障层及该上介电层包括不同的氮化物。

19.如权利要求17所述的半导体元件,其中该下栅极电极被该第一阻障层及该上介电层覆盖。

20.如权利要求17所述的半导体元件,其中该第一阻障层一上表面及该上介电层一上表面实质上共面。

...

【技术特征摘要】

1.一种半导体元件,包括:

2.如权利要求1所述的半导体元件,其中该第一阻障层与该下栅极电极及该上栅极电极接触。

3.如权利要求2所述的半导体元件,其中该第一介电层与该下栅极电极及该上栅极电极接触。

4.如权利要求1所述的半导体元件,其中该第一阻障层及该第一介电层包括不同的氮化物。

5.如权利要求1所述的半导体元件,其中该第一阻障层一上表面及该第一介电层一上表面实质上共面。

6.如权利要求1所述的半导体元件,其中该第一阻障层一下表面及该第一介电层一下表面实质上共面。

7.如权利要求1所述的半导体元件,更包括:

8.如权利要求7所述的半导体元件,其中该第一阻障层通过该第一介电层与该第二介电层间隔开。

9.如权利要求7所述的半导体元件,其中该第二介电层包括一侧壁,该侧壁于该上栅极电极与该基底之间。

10.如权利要求9所述的半导体元件,其中该第二介电层该侧壁实质上垂...

【专利技术属性】
技术研发人员:蔡镇宇
申请(专利权)人:南亚科技股份有限公司
类型:发明
国别省市:

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