[科普中國]-閘極介電層

閘極介電層是一種用在場效晶體管的閘道與基底上的介電質(zhì)。以目前的科技水平，閘極介電層有許多的限制，如：

介紹基底需有極少電子的平面（低密度的電子量子態(tài)）高電容，以增加場效晶體管的互導(dǎo)。足夠厚，以防止因量子穿遂效應(yīng)的電穿擊和外泄。

電容和厚度的限制幾乎是相對的。對硅基場效晶體管來說，閘極介電層幾乎總是二氧化硅，因?yàn)闊嵫趸飼泻芨蓛舻钠矫?。但無論如何，半導(dǎo)體工業(yè)對尋找有高介電系數(shù)的替代物質(zhì)有著很高的興趣，這可以使閘極介電層在相同的厚度下能有更高的電容。

閘極介電層本發(fā)明是有關(guān)于一種多重閘極介電層的結(jié)構(gòu)及其制造方法，且特別是有關(guān)于一種可應(yīng)用于高效能組件和低漏電流組件的雙閘極介電層的結(jié)構(gòu)及其制造方法。

多重功能的集成電路是為目前整合的趨勢，其必須具備在同一芯片(chip)上制造具有不同特性的晶體管。具體而言，是為在同一芯片上設(shè)置不同厚度的閘極氧化層，以提供具有不同操作電壓的晶體管。

為了提升組件的操作速度，往往將邏輯電路(logic circuit)與內(nèi)存電路(memorycircuit)混合制作于同一芯片上，此種混合設(shè)置的組件稱為嵌入式半導(dǎo)體裝置(embedded semiconductordevice)。通常，邏輯電路需要較薄的閘極氧化層，并能于約1.8至2.5伏特左右的操作電壓下工作，以提高晶體管的切換速度(switchingspeed);而存儲單元區(qū)和其周邊電路區(qū)則需要較厚的閘極氧化層，并能于約3.0至5.0伏特左右的操作電壓下工作1。

傳統(tǒng)在兩個不同區(qū)域分別制造兩種不同閘極氧化層厚度的方法，是先于硅基底上形成第一層閘極氧化層，之后借由光阻層保護(hù)第一區(qū)域的閘極氧化層，并利用蝕刻法移除第二區(qū)域的閘極氧化層。將光阻層移除之后，進(jìn)行第二次的閘極氧化層的制程，以于第二區(qū)域形成具有第二厚度的閘極氧化層，而此時位于第一區(qū)域的第一閘極氧化層的厚度亦會增加。因此，硅基底的第一區(qū)域具有第一厚度的第一閘極氧化層，第二區(qū)域具有第二厚度的第二閘極氧化層。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

王沛 - 副教授、副研究員 - 中國科學(xué)院工程熱物理研究所