[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

在制造负电容结构的方法中，在设置在衬底上方的第一导电层上方形成铁电介电层，并且在铁电介电层上方形成第二导电层。铁电介电层包括非晶层和晶体。本发明实施例涉及半导体器件及其制造方法。

技术领域

本发明实施例涉及半导体集成电路，并且更具体地涉及包括负电容场效应晶体管(NCFET)的半导体器件及其制造方法。

背景技术

亚阈值摆幅是晶体管的电流-电压特性的一个特征。在亚阈值区域中，漏极电流的表现与正向偏压二极管的指数增长的电流类似。在该金属氧化物半导体(MOS)FET工作区域中，在漏极、源极和体电压均固定的条件下，漏极电流相对栅极电压的对数曲线将显现出近似的对数线性特性。为了改进亚阈值性能，已经提出了使用铁电材料的负电容场效应晶体管(NCFET)。

发明内容

根据本发明的一些实施例，提供了一种制造负电容结构的方法，所述方法包括：在设置在衬底上方的第一导电层上方形成铁电介电层；以及在所述铁电介电层上方形成第二导电层，其中，所述铁电介电层包括非晶层和晶体。

根据本发明的另一些实施例，还提供了一种制造负电容结构的方法，所述方法包括：在设置在衬底上方的第一导电层上方形成铁电介电层；以及在所述铁电介电层上方形成第二导电层，其中，所述铁电介电层通过以下方法形成：在所述第一导电层上方形成非晶氧化物层；在所述非晶氧化物层上方形成金属层；以及退火所述衬底，使得所述金属层的金属元素扩散至非晶层内。

根据本发明的又一些实施例，还提供了一种负电容结构，包括：第一导电层；铁电介电层，设置在所述第一导电层上方；以及第二导电层，设置在所述铁电介电层上方，其中，所述铁电介电层包括非晶层和晶体。

附图说明

当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本发明的各个方面。应该指出，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。

图1A和图1B示出了金属-绝缘体-半导体(MIS)FET型NCFET的截面图；并且图1C示出了金属-绝缘体-金属-绝缘体-半导体(MIMIS)FET型NCFET的截面图。

图2A、图2B和图2C示出了根据本发明的实施例的铁电层的各个结构。

图3A、图3B、图3C和图3D示出了根据本发明的实施例的用于负电容结构的制造操作的各个阶段。

图4A、图4B、图4C和图4D示出了根据本发明的实施例的用于负电容结构的制造操作的各个阶段。

图5A和图5B示出了根据本发明的实施例的用于负电容结构的制造操作的各个阶段。

图5C和图5D示出了根据本发明的实施例的用于负电容结构的制造操作的各个阶段。

图6A、图6B、图6C和图6D示出了根据本发明的实施例的用于负电容结构的制造操作的各个阶段。

图7A、图7B、图7C和图7D示出了根据本发明的实施例的用于负电容结构的制造操作的各个阶段。

图8A、图8B示出了根据本发明的实施例的用于负电容结构的制造操作的各个阶段。

图8C和图8D示出了根据本发明的实施例的用于负电容结构的制造操作的各个阶段。

图9示出了根据本发明的实施例的膜形成装置的示意图。

图10A和图10B示出了根据本发明的实施例的用于NCFET的制造操作的各个阶段的一个。

图11A和图11B示出了根据本发明的实施例的用于NCFET的制造操作的各个阶段的一个。

图12A和图12B示出了根据本发明的实施例的用于NCFET的制造操作的各个阶段的一个。