半導(dǎo)體器件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件以及制造該半導(dǎo)體器件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近來，為了改善半導(dǎo)體器件的特性，經(jīng)常使用金屬柵來代替多晶硅柵。金屬柵可以 利用置換金屬柵工藝形成。
[0003] 另外，隨著近來半導(dǎo)體器件的集成密度增大的趨勢，存儲器單元的尺寸已經(jīng)逐漸 按比例縮小。在按比例縮小的半導(dǎo)體器件中，置換金屬柵工藝會需要多個蝕刻、沉積和拋光 步驟。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明構(gòu)思的示例實施方式提供了一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件配置為通過在 勢皇層之間形成氧化物層而阻擋物理擴散路徑從而防止雜質(zhì)通過勢皇層之間的物理擴散 路徑擴散。
[0005] 本發(fā)明構(gòu)思還提供了制造半導(dǎo)體器件的方法，該半導(dǎo)體器件配置為通過在勢皇層 之間形成氧化物層而阻擋物理擴散路徑從而防止雜質(zhì)通過勢皇層之間的物理擴散路徑擴 散。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實施方式，提供一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括:柵絕 緣層，形成在基板上；第一勢皇層，形成在柵絕緣層上;氧化物層，形成在第一勢皇層上，氧 化物層包括通過氧化第一勢皇層中包括的材料而形成的氧化物;第二勢皇層，形成在氧化 物層上；柵電極，形成在第二勢皇層上；以及源極/漏極，設(shè)置在基板中在柵電極的相反兩 側(cè)。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實施方式，提供一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括:基 板，具有限定在其中的第一區(qū)域和第二區(qū)域;第一晶體管，形成在第一區(qū)域中，第一晶體管 包括第一柵絕緣層和形成在第一柵絕緣層上的第一勢皇層；以及第二晶體管，包括在第二 區(qū)域中，第二晶體管包括第二柵絕緣層、形成在第二柵絕緣層上的第二勢皇層、形成在第二 勢皇層上的氧化物層、形成在氧化物層上的第三勢皇層以及形成在第三勢皇層上的柵電 極，其中第一晶體管不包括柵電極，氧化物層包括通過氧化第二勢皇層中包括的材料而形 成的氧化物，第一晶體管具有第一寬度，第二晶體管具有不同于第一寬度的第二寬度。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實施方式，提供一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括:有源 鰭，沿第一方向在基板上延伸;柵絕緣層，沿交叉第一方向的第二方向在有源鰭上延伸;第 一勢皇層，形成在柵絕緣層上;氧化物層，形成在第一勢皇層上，氧化物層包括通過氧化第 一勢皇層中包括的材料而形成的氧化物;第二勢皇層，形成在氧化物層上;柵電極，形成在 第二勢皇層上；以及源極/漏極，在有源鰭中設(shè)置在柵電極的相反兩側(cè)。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實施方式，提供一種制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括： 在基板上形成包括溝槽的層間電介質(zhì)層;在溝槽的底表面上形成柵絕緣層;在柵絕緣層上 形成第一勢皇層;通過將溝槽暴露到氧環(huán)境而在第一勢皇層上形成氧化物層;在氧化物層 上形成包括與第一勢皇層相同的材料的第二勢皇層；以及在第二勢皇層上形成柵電極。
[0010]本發(fā)明構(gòu)思的示例實施方式針對半導(dǎo)體器件。這樣的器件可以包括:基板，包括限 定在其中的第一區(qū)域和第二區(qū)域;第一晶體管，在第一區(qū)域的有源部分上，第一晶體管包括 第一柵絕緣層、在第一柵絕緣層上的第一勢皇層以及在第一柵絕緣層的側(cè)表面上的第一柵 間隔物；以及第二晶體管，在第二區(qū)域的有源部分上，第二晶體管包括第二柵絕緣層、在第 二柵絕緣層上的第二勢皇層、在第二勢皇層上的氧化物層、在氧化物層上的第三勢皇層、在 第三勢皇層上的柵電極以及在第二柵絕緣層的側(cè)表面上的第二柵間隔物。在一些實施方式 中，氧化物層包括通過氧化在第二勢皇層中包括的材料而形成的氧化物，第一晶體管具有 第一寬度，第二晶體管具有不同于第一寬度的第二寬度。
[0011 ]在一些實施方式中，第一柵間隔物和第二柵間隔物包括相同的材料。一些實施方 式提供了第一柵間隔物和第二柵間隔物包括SiN和/或SiON。
[0012] 在一些實施方式中，第一晶體管不包括柵電極。
[0013] -些實施方式提供了第二寬度大于第一寬度。
[0014] 在一些實施方式中，第一和第二勢皇層包括包含導(dǎo)電材料的相同材料。
[0015] 一些實施方式提供了氧化物層包括Ti02。
[0016] -些實施方式還包括設(shè)置在基板和第一柵絕緣層之間的第一界面層以及設(shè)置在 基板和第二柵絕緣層之間的第二界面層。
[0017]應(yīng)注意，本發(fā)明構(gòu)思的關(guān)于一個實施方式描述的各方面可以合并入不同的實施方 式中，盡管沒有關(guān)于其具體描述。也就是說，全部實施方式和/或任何實施方式的特征能夠 以任意的方式和/或組合來結(jié)合。本發(fā)明構(gòu)思的這些及其他的目的和/或方面在下面闡述的 說明書中詳細(xì)地描述。
【附圖說明】
[0018] 通過參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明構(gòu)思的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明構(gòu)思的以上和其他的 特征和優(yōu)點將變得更加明顯，附圖中：
[0019] 圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實施方式的半導(dǎo)體器件的截面圖；
[0020] 圖2是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實施方式的半導(dǎo)體器件的截面圖；
[0021] 圖3是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實施方式的半導(dǎo)體器件的截面圖；
[0022] 圖4是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實施方式的半導(dǎo)體器件的截面圖；
[0023] 圖5是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實施方式的半導(dǎo)體器件的截面圖；
[0024] 圖6是沿圖5的線A-A截取的截面圖；
[0025] 圖7是沿圖5的線B-B截取的截面圖；
[0026] 圖8是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實施方式的半導(dǎo)體器件的透視圖；
[0027]圖9是沿圖8的線C1-C1和C2-C2截取的截面圖；
[0028] 圖10是沿圖8的線D1-D1和D2-D2截取的截面圖；
[0029] 圖11至圖13是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實施方式的半導(dǎo)體器件的電路圖和布局圖；
[0030] 圖14是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實施方式的制造半導(dǎo)體器件的方法 的流程圖；
[0031] 圖15至圖20是示出在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施方式的制造半導(dǎo)體器件的方法中的 中間工藝操作的視圖；
[0032] 圖21是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實施方式的制造半導(dǎo)體器件的方法 的流程圖；
[0033] 圖22是示出在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實施方式的制造半導(dǎo)體器件的方法中的中 間工藝操作的視圖；
[0034] 圖23是包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實施方式的半導(dǎo)體器件的電子系統(tǒng)的示意性 框圖；以及
[0035] 圖24是用于說明包括利用根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實施方式的半導(dǎo)體器件的電子 系統(tǒng)的應(yīng)用示例的示意性框圖。
【具體實施方式】
[0036] 現(xiàn)在，將在下面參照附圖更全面地描述本發(fā)明構(gòu)思，其中在附圖中示出了本發(fā)明 構(gòu)思的一些示例實施方式。然而，本發(fā)明構(gòu)思可以以許多不同的形式實施，而不應(yīng)被解釋為 限于這里闡述的實施方式。而是，提供這些實施方式使得本公開將透徹和完整，并將本發(fā)明 構(gòu)思的范圍充分傳達給本領(lǐng)域技術(shù)人員。相同的附圖標(biāo)記在整個說明書中指示相同的部 件。在附圖中，為了清晰，層和區(qū)域的厚度被夸大。
[0037]還將理解，當(dāng)一層被稱為"在"另一層或基板"上"時，它可以直接在所述另一層或 基板上，或者還可以存在居間層。相反，當(dāng)一元件被稱為"直接在"另一元件"上"時，不存在 居間元件。
[0038]為便于描述，這里可以使用諸如"在…之下"、"在...下面"、"下"、"在…之上"、 "上"等空間關(guān)系術(shù)語以描述一個元件或特征與另一個(些)元件或特征之間如附圖所示的 關(guān)系。將理解，空間關(guān)系術(shù)語旨在涵蓋除附圖所示取向之外，器件在使用或操作中的不同取 向。例如，如果附圖中的器件被翻轉(zhuǎn)，則被描述為"在"其他元件或特征"之下"或"下面"的元 件將會"在"其他元件或特征"上方"取向。因此，示例術(shù)語"在...下面"能夠涵蓋之上和之下 兩種取向。器件可以被另外地取向（旋轉(zhuǎn)90度或在其他取向），這里所用的空間關(guān)系描述語 被相應(yīng)地解釋。
[0039]在描述本發(fā)明的語境(特別是在權(quán)利要求書的語境中）的術(shù)語"一"、"一個"和"該" 的使用將被解釋為涵蓋單數(shù)和復(fù)數(shù)兩者，除非這里另外地指示或與上下文明顯抵觸。術(shù)語 "包括"、"具有"、"包含"、"含有"將被解釋為開放性術(shù)語（g卩，表示"包括，但不限于"），除非 另作說明。
[0040] 除非另外地限定，否則這里使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語都具有與本發(fā)明所屬的領(lǐng) 域內(nèi)的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。應(yīng)指出，任意和所有示例的使用或這里提供的 示例術(shù)語僅旨在更好地說明本發(fā)明，而不對本發(fā)明的范圍進行限制，除非另作說明。此外， 除非另外限定，通用詞典中限定的所有術(shù)語不會被過度地解釋。
[0041] 本發(fā)明構(gòu)思將參照在其中示出本發(fā)明的某些實施例的透視圖、截面圖和/或平面 圖被描述。因此，示例視圖的輪廓可以根據(jù)制造技術(shù)和/或公差而改變。也就是說，本發(fā)明構(gòu) 思的實施方式不旨在限制本發(fā)明構(gòu)思的范圍，而是涵蓋能夠由于制造工藝的變化引起的所 有變化和變型。因此，附圖中所示的區(qū)域以示意的形式示出，區(qū)域的形狀僅是通過例示給出 而不作為限制。
[0042] 在下文，將參照圖1來描述根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實施方式的半導(dǎo)體器件。
[0043] 圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實施方式的半導(dǎo)體器件的截面圖。參照圖1，根據(jù)本 發(fā)明構(gòu)思的示例實施方式的半導(dǎo)體器件1可以包括基板1〇〇、第一柵絕緣層130、第一勢皇 (barrier)層141、第一氧化物層143、第二勢皇層142、第一柵電極150、第一柵間隔物160和 第一源/漏區(qū)170。
[0044] 基板100可以是剛性的基板，諸如硅基板、絕緣體上硅（SOI)基板、砷化鎵基板、硅 鍺、陶瓷基板、用于顯示器的石英基板或玻璃基板、和/或柔性塑料基板，諸如由聚酰亞胺、 聚酯、聚碳酸