JP2005210096A - 超シャロー金属酸化物表面チャネルmosトランジスタ - Google Patents
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Abstract
【課題】超シャロー表面チャネルMOSトランジスタおよびその製造方法を提供すること。
【解決手段】この方法は、CMOSソースおよびドレイン領域と、間に挟まれたウェル領域とを形成する工程と、ウェル領域の上の表面上に表面チャネルを堆積する工程と、表面チャネルの上に高k誘電体を形成する工程と、高k誘電体の上にゲート電極を形成する工程とを包含する。代表的な表面チャネルは、金属酸化物であり、酸化インジウム(In2O3)、ZnO、RuO、ITO、またはLaX−1SrXCoO3のいずれかであり得る。いくつかの局面において、この方法は、表面チャネルの上にプレースホルダー材料を堆積する工程と、表面チャネルの上にゲート領域を形成するようにプレースホルダー材料をエッチングする工程とをさらに包含する。
【選択図】図1
Description
図1に戻ると、本発明のトランジスタデバイスのゲートスタックは、金属ゲート、高k誘電性ゲート絶縁体、および半導性金属酸化物を含む。ウェルは、P−型シリコンまたはN−型シリコンのいずれであってもよい。ウェル、ソース、およびドレインは、従来のプロセスを用いて形成され得る。本発明のデバイスと従来のMOSトランジスタとの間の違いの1つとして、本発明は、非常に薄い半導体金属酸化物を導電性チャネルとして用いることがある。
102 ソース領域
104 ドレイン領域
106 ウェル領域
110 表面チャネル
112 高k誘電性絶縁体
114 ゲート電極
Claims (23)
- 超シャロー表面チャネルMOSトランジスタを製造する方法であって、
CMOSソースおよびドレイン領域と、間に挟まれた、表面を有するウェル領域とを形成する工程と、
該ウェル領域の上の該表面上に表面チャネルを堆積する工程と、
該表面チャネルの上に高k誘電体を形成する工程と、
該高k誘電体の上にゲート電極を形成する工程と
を包含する、方法。 - 前記ウェル領域の上の前記表面上に表面チャネルを堆積する工程は、金属酸化物表面チャネル材料を堆積する工程を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ウェル領域の上の前記表面上に金属酸化物表面チャネルを堆積する工程は、酸化インジウム(In2O3)、ZnO、RuO、ITO、LaX−1SrXCoO3を含む群から選択される金属酸化物材料を堆積する工程を含む、請求項2に記載の方法。
- 前記表面チャネルの上にプレースホルダー材料を堆積する工程と、
酸化物を等角的に堆積する工程と、
該表面チャネルの上にゲート領域を形成するように該プレースホルダー材料をエッチングする工程と
をさらに包含する方法であって、
前記高k誘電体の上にゲート電極を形成する工程は、該ゲート領域において該ゲート電極を形成する工程を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記プレースホルダーの堆積後に、前記ソースおよびドレイン領域を低ドープドレイン(LDD)処理する工程をさらに包含する方法であって、
前記表面チャネルの上に高k誘電性絶縁体を形成する工程は、該プレースホルダー材料の堆積の前に、該高k誘電体を堆積する工程を含み、
該方法は、
該表面チャネル、高k誘電性絶縁体、およびゲート領域に隣接して側壁絶縁体を形成する工程と、
重いイオン注入を行い、該ソースおよびドレイン領域を活性化する工程と
をさらに包含する、請求項4に記載の方法。 - 前記表面チャネルの堆積の前に、前記ソースおよびドレイン領域を低ドープドレイン(LDD)処理する工程と、
重いイオン注入を行い、該ソースおよびドレイン領域を活性化する工程と
をさらに包含する方法であって、
前記表面チャネルの上に高k誘電性絶縁体を形成する工程は、前記ゲート領域を形成するように前記プレースホルダーをエッチングする工程後に高k誘電体を堆積する工程を含む、請求項4に記載の方法。 - 前記ウェル領域の上の前記表面上に金属酸化物表面チャネルを堆積する工程は、10〜20ナノメートル(nm)の間の厚さまで金属酸化物を堆積する工程を含む、請求項2に記載の方法。
- 前記ウェル領域の上の前記表面上に表面チャネルを堆積する工程は、0.1〜1000オーム・cmの間の抵抗率を有する金属酸化物を堆積する工程を含む、請求項2に記載の方法。
- 前記表面チャネルの上に高k誘電性絶縁体を形成する工程は、HfO2、HfAlOX、ZrO2、およびAl3O4を含む群から選択される高k誘電性材料を堆積する工程を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記表面チャネルの上に高k誘電性絶縁体を形成する工程は、1〜5nmの間の厚さまで高k誘電体を堆積する工程を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記表面チャネルの上にプレースホルダー材料を堆積する工程は、第1の厚さまで、プレースホルダー材料表面を有するプレースホルダー材料を形成する工程を含み、
酸化物を等角的に堆積する工程は、該第1の厚さの1.2〜1.5倍の間の第2の厚さまで酸化物を堆積する工程を含む方法であって、
該プレースホルダー材料表面の高さまで該酸化物の化学機械的研磨(CMP)を行う工程をさらに包含する、請求項4に記載の方法。 - 前記表面チャネル、高k誘電性絶縁体、およびゲート領域に隣接して側壁絶縁体を形成する工程は、Si3N4およびAl2O3を含む群から選択される材料から側壁を形成する工程を含む、請求項5に記載の方法。
- 超シャロー表面チャネルMOSトランジスタであって、
ソース領域と、
ドレイン領域と、
該ソースと該ドレインとの間に挟まれた、表面を有するウェル領域と、
該ウェル領域の上の表面チャネルと、
該表面チャネルの上の高k誘電性絶縁体と、
該高k誘電性層の上のゲート電極と
を含む、トランジスタ。 - 前記表面チャネルは、金属酸化物材料である、請求項13に記載のトランジスタ。
- 前記金属酸化物表面チャネルは、酸化インジウム(In2O3)、ZnO、RuO、ITO、LaX−1SrXCoO3を含む群から選択される材料である、請求項14に記載のトランジスタ。
- 一時的なゲート領域を形成する、前記表面チャネルの上のプレースホルダーをさらに含むトランジスタであって、
前記ゲート電極は、該ゲート領域において形成される、請求項13に記載のトランジスタ。 - 前記プレースホルダーは、前記高k誘電性絶縁体の上に直接、一時的に形成されるトランジスタであって、
前記表面チャネル、高k誘電性絶縁体、およびゲート領域に隣接して側壁絶縁体をさらに含む、請求項16に記載のトランジスタ。 - 前記プレースホルダーは、前記表面チャネルの上に直接、一時的に形成される、請求項16に記載のトランジスタ。
- 前記金属酸化物表面チャネルは、10〜20ナノメートル(nm)の間の厚さを有する、請求項14に記載のトランジスタ。
- 前記金属酸化物表面チャネルは、0.1〜1000オーム・cmの間の抵抗率を有する、請求項14に記載のトランジスタ。
- 前記高k誘電性絶縁体は、HfO2、HfAlOX、ZrO2、およびAl3O4を含む群から選択される材料である、請求項13に記載のトランジスタ。
- 前記高k誘電性絶縁体は、1〜5nmの間の厚さを有する、請求項13に記載のトランジスタ。
- 前記側壁絶縁体は、Si3N4およびAl2O3を含む群から選択される材料である、請求項17に記載のトランジスタ。
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