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公開番号2025158912
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-17
出願番号2025008391
出願日2025-01-21
発明の名称半導体装置
出願人三星電子株式会社,Samsung Electronics Co.,Ltd.
代理人弁理士法人共生国際特許事務所
主分類H10D 30/60 20250101AFI20251009BHJP()
要約【課題】電気的特性及び信頼度が向上した半導体装置を提供する。
【解決手段】本発明による半導体装置は、第1チャンネル領域、第1チャンネル領域上の第1絶縁構造体、第1絶縁構造体から離隔された第1金属パターン、第1金属パターンと第1絶縁構造体との間の第1ダイポール構造体を含む。第1ダイポール構造体は第1ダイポール膜及び第2ダイポール膜を含む。第1ダイポール膜は第1ダイポール元素を含む。第2ダイポール膜は第1ダイポール元素とは異なる第2ダイポール元素を含む。第1ダイポール元素の最大酸化数は第2ダイポール元素の最大酸化数とは異なる。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
第１チャンネル領域と、
前記第１チャンネル上の第１絶縁構造体と、
前記第１絶縁構造体から離隔された第１金属パターンと、
前記第１金属パターンと前記第１絶縁構造体との間の第１ダイポール構造体と、を含み、
前記第１ダイポール構造体は、第１ダイポール膜及び第２ダイポール膜を含み、
前記第１ダイポール膜は、第１ダイポール元素を含み、
前記第２ダイポール膜は、前記第１ダイポール元素とは異なる第２ダイポール元素を含み、
前記第１ダイポール元素の最大酸化数は、前記第２ダイポール元素の最大酸化数とは異なることを特徴とする半導体装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記第１ダイポール膜は、前記第１金属パターンに接し、
前記第２ダイポール膜は、前記第１絶縁構造体に接することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１ダイポール元素の最大酸化数は、前記第２ダイポール元素の最大酸化数よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第２ダイポール元素の最大酸化数は、前記第１ダイポール元素の最大酸化数よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１絶縁構造体と前記第１ダイポール構造体との間の第２金属パターンをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第２金属パターンの厚さは、前記第１金属パターンの厚さよりも小さいことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
第２チャンネル領域と、
前記第２チャンネル領域上の第２絶縁構造体と、
前記第２絶縁構造体から離隔された第２金属パターンと、
前記第２金属パターンと前記第２絶縁構造体との間の第２ダイポール構造体と、を含み、
前記第１チャンネル領域は、第１導電形の不純物を含み、
前記第２チャンネル領域は、前記第１導電形とは異なる第２導電形の不純物を含み、
前記第２ダイポール構造体は、前記第１ダイポール元素を含む第３ダイポール膜及び前記第２ダイポール元素を含む第４ダイポール膜を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第１ダイポール構造体は、前記第１絶縁構造体に接し、
前記第２ダイポール構造体は、前記第２絶縁構造体から離隔し、
前記第２ダイポール構造体と前記第２絶縁構造体との間の第３金属パターンをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
第２金属パターンの仕事関数は、前記第３金属パターンの仕事関数よりも小さいことを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第２金属パターンの仕事関数は、前記第２チャンネル領域のミッドギャップ仕事関数よりも小さく、
前記第３金属パターンの仕事関数は、前記第２チャンネル領域のミッドギャップ仕事関数よりも大きいことを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関し、より詳細には、ダイポール構造体を含む半導体装置に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
小型化、多機能化、及び／又は低い製造単価等の特性によって半導体装置は電子産業で重要な要素として注目されている。半導体装置は論理データを格納する半導体記憶装置、論理データを演算処理する半導体論理装置、及び記憶要素と論理要素を含むハイブリッド（ｈｙｂｒｉｄ）半導体装置等に区分される。
【０００３】
最近、電子機器の高速化、低消費電力化に応じて、これに組み込まれる半導体装置も、やはり速い動作速度及び／又は低い動作電圧等が要求されており、これを充足させるためにはより高集積化された半導体装置が必要である。但し、半導体装置の高集積化が深化するにつれ、半導体装置の電気的特性及び生産収率が減少する。したがって、半導体装置の電気的特性及び生産収率を向上させるために多くの研究が進められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
米国特許第１０８９６９６６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、電気的特性及び信頼度が向上した半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による半導体装置は、第１チャンネル領域と、前記第１チャンネル領域上の第１絶縁構造体と、前記第１絶縁構造体から離隔された第１金属パターンと、前記第１金属パターンと前記第１絶縁構造体との間の第１ダイポール構造体と、を含み、前記第１ダイポール構造体は第１ダイポール膜及び第２ダイポール膜を含み、前記第１ダイポール膜は第１ダイポール元素を含み、前記第２ダイポール膜は前記第１ダイポール元素とは異なる第２ダイポール元素を含み、前記第１ダイポール元素の最大酸化数は前記第２ダイポール元素の最大酸化数とは異なることを特徴とする。
【０００７】
上記目的を達成するためになされた本発明の他の態様による半導体装置は、チャンネル領域と、前記チャンネル領域上のゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上の高誘電膜と、前記高誘電膜から離隔された第１金属パターンと、前記第１金属パターンと前記高誘電膜との間のダイポール構造体と、を含み、前記第１金属パターンは金属化合物を含み、前記ダイポール構造体は第１ダイポール元素を含む第１ダイポール膜及び第２ダイポール元素を含む第２ダイポール膜と、を含み、前記第１ダイポール元素と前記第２ダイポール元素は互いに異なることを特徴とする。
【０００８】
上記目的を達成するためになされた本発明のさらに他の態様による半導体装置は、チャンネル領域と、前記チャンネル領域上のゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上の高誘電膜と、前記高誘電膜から離隔された第１金属パターンと、前記第１金属パターンと前記高誘電膜との間のダイポール構造体と、前記第１金属パターン上の導電構造体と、を含み、前記導電構造体はポリシリコンを含み、前記第１金属パターンは金属化合物を含み、前記ダイポール構造体は第１ダイポール元素を含む第１ダイポール膜及び第２ダイポール元素を含む第２ダイポール膜を含み、前記第１ダイポール元素の最大酸化数は前記第２ダイポール元素の最大酸化数とは異なることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明による半導体装置は、ダイポール構造体を含むことによって、トランジスタの閾値電圧を調節することができ、トランジスタのサイズを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
一部の実施形態による半導体装置の断面図である。
図１のＥ１領域の拡大図である。
図２Ａにしたがう半導体装置のエネルギーバンドダイヤグラムを示す図である。
一部の実施形態による半導体装置の拡大断面図である。
図３Ａの半導体装置のエネルギーバンドダイヤグラムを示す図である。
一部の実施形態による半導体装置の断面図である。
図４のＥ２領域の拡大図である。
一部の実施形態による半導体装置の拡大断面図である。
一部の実施形態による半導体装置の断面図である。
一部の実施形態による半導体装置の断面図である。
一部の実施形態による半導体装置の断面図である。
一部の実施形態による半導体装置の断面図である。
一部の実施形態による半導体装置の断面図である。
一部の実施形態による半導体装置の断面図である。
図１１ＢのＥ３領域の拡大図である。
一部の実施形態による半導体装置の断面図である。
一部の実施形態による半導体装置の断面図である。
図１２ＢのＥ４領域の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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