[发明专利]三维存储器、MOS场效应晶体管及其制作方法

说明书

本发明提供了一种三维存储器、MOS场效应晶体管及其制作方法，该晶体管包括：半导体衬底；位于半导体衬底上的栅绝缘层；位于所述栅绝缘层上的栅电极，所述栅电极包括位于所述栅绝缘层上的俘获层，其中所述俘获层包括碳硅化合物或者碳锗硅化合物。本发明提供了一种MOS场效应晶体管及其制作方法，栅电极中靠近栅绝缘层的一侧加入了俘获层，并且俘获层的材料为碳硅化合物或者碳锗硅化合物，使得稳态时俘获层中的硼浓度大于阻挡层和金属硅化物层中的硼浓度，并且阻挡层中的硼浓度和金属硅化物层中的硼浓度差距在减小，可以有效降低硼分凝系数，进而解决栅极耗尽的问题。

技术领域

本发明主要涉及半导体制造领域，尤其涉及一种三维存储器、MOS场效应晶体管及其制作方法。

背景技术

为了克服二维存储器件的限制，业界已经研发了具有三维(3D)结构的存储器件，通过将存储器单元三维地布置在衬底之上来提高集成密度。

在例如3D NAND闪存的三维存储器件中，三维存储器件可包括存储阵列和外围电路。存储阵列可包括核心(core)区和阶梯区。阶梯区用来供存储阵列各层中的栅极层引出接触部。这些栅极层作为存储阵列的字线，执行编程、擦写、读取等操作。外围电路为存储阵列实现功能，主要包括为存储阵列供电，具备逻辑运算以及静电防护的作用。

由于外围电路需要具备逻辑运算能力，因此外围电路中布置了大量的MOS管。通常在栅极层中加入金属硅化物以降低栅极层的接触阻抗，从而降低器件的工作电压，提高电路的工作速度。由于后续制程通常是高温条件，因此金属硅化物通常使用耐高温性能较好的硅化钨(WSi₂)。在进行掺杂步骤时，例如掺杂硼时，金属化合物和阻挡层之间的硼分凝系数(boron segregation coefficient)非常大，这将会导致PMOS场效应晶体管中出现严重的栅极耗尽。因此需要解决MOS管中因为金属硅化物的加入导致的栅极耗尽的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何降低因为金属硅化物的加入导致的栅极耗尽。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种MOS场效应晶体管，包括：半导体衬底；位于半导体衬底上的栅绝缘层；位于所述栅绝缘层上的栅电极，所述栅电极包括位于所述栅绝缘层上的俘获层，其中所述俘获层包括碳硅化合物或者碳锗硅化合物。

在本发明的一实施例中，所述栅电极还包括依次位于所述俘获层上的阻挡层和金属硅化物层。

在本发明的一实施例中，所述俘获层、阻挡层和金属硅化物层内掺杂有硼。

在本发明的一实施例中，所述俘获层的硼浓度大于所述阻挡层内的硼浓度。

在本发明的一实施例中，所述俘获层的厚度为10-100nm。

在本发明的一实施例中，所述阻挡层的厚度为100-200nm。

在本发明的一实施例中，所述碳锗硅化合物的化学式为Si1-x-yGexCy，其中0.2≤x≤0.25，0.5％≤y≤1.2％。

在本发明的一实施例中，所述碳硅化合物的化学式为Si1-xCx，其中0.5％≤x≤1.2％。

在本发明的一实施例中，所述阻挡层的材料为多晶硅；以及/或者所述金属硅化物层的材料为硅化钨。

在本发明的一实施例中，还包括位于所述栅电极两侧衬底中的源区和漏区。

在本发明的一实施例中，所述MOS场效应晶体管为PMOS管。

本发明还提供一种三维存储器，所述三维存储器中设置有如上所述的MOS场效应晶体管。