[发明专利]半导体装置与其形成方法

说明书

本发明公开了一种半导体装置与其形成方法，半导体装置包括半导体基板、在半导体基板上的栅极氧化层以及在栅极氧化层上的栅极。栅极包括在栅极氧化层上的第一多晶硅层、在第一多晶硅层上的含氮的间层、在间层上的第二多晶硅层、在第二多晶硅层上的金属堆叠以及在金属堆叠上的覆盖层。借此，本发明的半导体装置，借由改变间层的材料或是增加间层数量，提高了多晶硅层对掺杂物穿透的阻力，进而降低了栅极漏电流发生的可能性。

技术领域

本发明是关于一种半导体装置，尤其是使用多晶硅金属栅极结构的半导体装置与其形成方法。

背景技术

半导体集成电路(semiconductor integrated circuits)经历了指数级的成长，产生了多个世代的集成电路，其中每一世代较前一世代具有更小更复杂的电路。随着栅极高度的减少可有效降低电阻电容延迟(RC delay)而助于装置操作效率。然而，栅极高度的减少影响了植入栅极内的掺杂物纵深浓度分布，进而影响栅极性能表现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半导体装置与其形成方法，其借由改变间层的材料或是增加间层数量，提高了多晶硅层对掺杂物穿透的阻力，进而降低了栅极漏电流发生的可能性。

根据本发明的一些实施方式，一种半导体装置包括半导体基板、位于半导体基板上的栅极氧化层以及位于栅极氧化层上的栅极，其中栅极包括位于栅极氧化层上的第一多晶硅层、位于第一多晶硅层上的含氮的间层、位于间层上的第二多晶硅层、位于第二多晶硅层上的金属堆叠、以及位于金属堆叠上的覆盖层。在一些实施例中，第一多晶硅层和第二多晶硅层包括磷掺杂物或砷掺杂物。在一些实施例中，第一多晶硅层和第二多晶硅层包括硼掺杂物。在一些实施例中，第一多晶硅层中的第一掺杂物浓度随着远离间层而下降。在一些实施例中，第二多晶硅层中的第二掺杂物浓度在第二多晶硅层的厚度内维持相同。

根据本发明的另一些实施方式，一种半导体装置包括半导体基板、位于半导体基板上的栅极氧化层、以及位于栅极氧化层上的栅极，其中栅极包括位于栅极氧化层上的多晶硅堆叠、位于多晶硅堆叠内的至少两层间层、位于多晶硅堆叠上的金属堆叠、以及位于金属堆叠上的覆盖层。在一些实施例中，间层包括氧化物、氮化物、或上述的组合。

根据本发明的另一些实施方式，一种形成半导体装置的方法包括在半导体基板上形成栅极氧化层，以及在栅极氧化层上形成栅极，其中形成栅极包括在栅极氧化层上形成第一多晶硅层、在第一多晶硅层上进行氮化作用，以形成第一间层、在第一间层上形成第二多晶硅层、在第二多晶硅层上形成金属堆叠、以及在金属堆叠上形成覆盖层。在一些实施例中，上述方法进一步包括在第二多晶硅层上形成第二间层，以及在第二间层上形成第三多晶硅层。

根据本发明的一些实施例，本发明提供了一种半导体装置及其形成方法，借由改变间层的材料(例如，含氮的间层)或是增加间层数量(例如，两层间层)，以提高多晶硅层对掺杂物穿透的阻力，从而降低栅极漏电流发生的可能性。

附图说明

阅读以下实施方法时搭配附图以清楚理解本发明的观点。应注意的是，根据业界的标准做法，各种特征并未按照比例绘制。事实上，为了能清楚地讨论，各种特征的尺寸可能任意地放大或缩小。

图1为根据本发明的一些实施例而绘示的半导体装置的截面图。

图2到图10为根据本发明的实施例而绘示半导体装置在各工艺步骤的截面图。

图11为根据本发明的另一些实施例而绘示的半导体装置的截面图。

主要附图标记说明：