使用絕緣體上矽晶片製造電晶體的方法
2023-07-26 08:00:56 1
專利名稱：使用絕緣體上矽晶片製造電晶體的方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體器件，更具體而言，涉及一種使用絕緣體上矽(SOI)晶片製造電晶體的方法。
背景技術：
在現有技術的電晶體製造方法中，器件隔離氧化層和源極/漏極區設置於矽(Si)襯底內以形成電晶體結構。因此，由於源極/漏極區設置於矽襯底下方，因此難以降低源極/漏極電阻。
此外，由於器件隔離氧化層是由淺溝槽隔離(STI)工藝形成，因此由於STI工藝引起的應力的影響將會發生電晶體器件的性能退化。此外，還會出現鳥嘴(divot)現象，例如由於晶片卷繞現象(warp around phenomenon)而引起的異常駝峰現象，並且難以控制由STI邊緣導致的漏電流。
因此需要發展一種電晶體器件，其降低了源極/漏極電阻以及漏電流從而可實現器件可靠性。
發明內容
因此，本發明旨在提供一種通過使用SOI晶片的電晶體製造方法，其基本上消除了由於現有技術的局限和缺陷而引起的一個或多個問題。
本發明的目的是提供一種半導體器件的電晶體的製造方法，其降低了源極/漏極電阻和漏電流以實現器件的可靠性。
本發明的其他優點、目的和特徵將部分地在以下的說明書中描述，其部分內容對於本領域的普通技術人員來說可通過下述描述而清楚或者從本發明的實踐中獲得。通過所撰寫的說明書及其權利要求書以及附圖中具體指出的結構，可以實現和獲得本發明的目的及其他優點。
為了實現這些目的及其他優點並根據本發明的目的，如在此所實施和廣泛描述地，本發明提供了一種使用絕緣體上矽晶片製造電晶體的方法，該方法包括在包括襯底、中間絕緣層和矽層的絕緣體上矽襯底上形成柵極絕緣層和第一柵極導電層；選擇性地蝕刻該第一柵極導電層、該柵極絕緣層和該矽層以形成第一柵極導電層圖案、柵極絕緣層圖案和矽層圖案；形成露出該第一柵極導電層圖案的頂面的器件隔離絕緣層；在該第一柵極導電層圖案上形成第二柵極導電層；在該第二柵極導電層上形成掩模圖案；蝕刻由該掩模圖案露出的該第二柵極導電層、該第一柵極導電層圖案和該柵極絕緣層圖案，以形成從該第二柵極導電層到該第一柵極導電層圖案被圖案化的柵極；在該柵極的側壁上形成間隔件，該間隔件露出該矽層圖案；在該露出的矽層圖案上形成源極和漏極導電層；去除該掩模圖案以露出該柵極；以及形成選擇性接觸該柵極以及該源極和漏極導電層的自對準矽化物層。
形成該器件隔離絕緣層的步驟可包括形成厚度為2000至5000的絕緣層，該絕緣層覆蓋該第一柵極導電層圖案；以及對該絕緣層進行化學機械拋光以露出該第一柵極導電層圖案的頂面。
用於形成該柵極的蝕刻使用該柵極絕緣層圖案作為蝕刻停止層。
形成該源極和該漏極導電層的步驟可包括沉積覆蓋該掩模圖案的導電層；使用該掩模圖案作為拋光停止層對該導電層進行化學機械拋光；以及蝕刻該導電層以使其凹進至露出該器件隔離絕緣層的頂面。
該柵極以及該源極和漏極導電層可由多晶矽層形成。該自對準矽化物層可由Ti基自對準矽化物、Co基自對準矽化物、Ta基自對準矽化物和Ni基自對準矽化物的其中之一形成。
根據本發明，提出了一種製造電晶體器件的方法，其能夠降低源極/漏極電阻和漏電流以實現器件的可靠性。
應該理解，對本發明的前述概括描述和以下詳細描述都是示範性的和解釋性的，其旨在對所請求保護的本發明提供進一步的解釋。
附圖包含在本說明書中以提供對本發明的進一步理解，其併入本申請中並構成本申請的一部分，所述附圖示出了本發明的實施例並且與說明書一起用於解釋本發明的原理。附圖中圖1至圖8為示出了通過使用SOI晶片製造電晶體的方法的示意性剖視圖。
具體實施例方式
以下將參照附圖所示的實例對本發明的優選實施例進行詳細描述。在所有附圖中，儘可能地使用相同的附圖標記來表示相同或相似的部分。
根據本發明，由於源極/漏極區形成於矽襯底上，因此通過降低源極/漏極電阻可改善電流性能，且降低了由淺溝槽隔離(STI)所導致的應力的影響。此外，可以實現器件的可靠性，且通過防止由現有技術的STI工藝所引起的鳥嘴現象可降低現有技術的STI工藝中由STI邊緣導致的漏電流。
圖1至圖8為示出了通過使用絕緣體上矽晶片(SOI)晶片製造電晶體的方法的示意性剖視圖。
參照圖1，在SOI襯底100上依次形成柵極絕緣層200和第一柵極導電層300，並且隨後形成第一掩模圖案410。該SOI襯底100包括襯底110上的中間絕緣層130和矽層150。
參照圖2，使用第一掩模圖案410通過幹蝕刻方法蝕刻第一柵極導電層300、柵極絕緣層200和SOI襯底100的矽層150。因此，形成第一柵極導電層圖案301、柵極絕緣層圖案201和矽層圖案151。接著，去除第一掩模圖案410，且隨後沉積厚度為2000至5000的第一絕緣層。接著，通過使用化學機械拋光(CMP)方法形成器件隔離絕緣層500。
這裡，當使用CMP方法形成器件隔離絕緣層500時，第一柵極導電層圖案301用作CMP停止層。
參照圖3，依次沉積第二柵極導電層600和第二掩模絕緣層700，且隨後形成第三掩模圖案430。
參照圖4，使用第三掩模圖案430通過幹蝕刻方法形成第二掩模圖案701，並且使其為氮化矽的硬掩模。接著，使用第二掩模圖案701通過幹蝕刻工藝形成第二柵極圖案601和柵極圖案303。接著，去除第三掩模圖案430。
這裡，當以幹蝕刻方法進行蝕刻時，柵極絕緣層圖案201用作蝕刻停止層。此時，第一柵極導電層圖案301的剩餘部分305可以以間隔件的形式保留在器件隔離絕緣層500的側壁上。
參照圖5，沉積氮化矽絕緣層的間隔層，並且使用回蝕刻方法形成間隔件800和柵極絕緣圖案203。
參照圖6，沉積源極/漏極導體並通過使用CMP方法對其進行平坦化，以形成源極/漏極導電層900。這裡，當使用CMP方法形成源極/漏極導電層900時，第二掩模圖案701用作CMP停止層。
參照圖7，使用回蝕刻方法使源極/漏極導電層900凹進，從而形成凹進的源極/漏極導體901，並凹進至露出間隔件800的側部。
參照圖8，通過溼蝕刻去除第二掩模圖案701之後，在露出的源極/漏極導體901和第二柵極圖案601上進行自對準矽化物工藝，由此形成第二柵極圖案601上的第一自對準矽化物層307以及源極/漏極導體901上的第二自對準矽化物層907。
用於第一和第二柵極的層以及源極和漏極導電層可形成為包含相同的導電層，例如多晶矽層。
此外，自對準矽化物層307和907可形成為包含Ti基自對準矽化物、Co基自對準矽化物、Ta基自對準矽化物和Ni基自對準矽化物的其中之一。
根據本發明，由於可以降低源極/漏極區的電阻，因此可以最小化由STI工藝所引起的應力的影響。此外，通過防止由現有技術的STI工藝所引起的鳥嘴現象，可以實現器件的可靠性。並且可以最小化在現有技術的STI工藝中通過STI邊緣導致的漏電流。
對本領域技術人員而言顯而易見的是，可以對本發明進行各種修改和變化。因此，本發明旨在覆蓋所提供的這些修改和變化，其均落在所附的權利要求書及其等同特徵所界定的範圍內。
權利要求
1.一種使用絕緣體上矽晶片製造電晶體的方法，該方法包括在包括襯底、中間絕緣層和矽層的絕緣體上矽襯底上形成柵極絕緣層和第一柵極導電層；選擇性地蝕刻該第一柵極導電層、該柵極絕緣層和該矽層以形成第一柵極導電圖案、柵極絕緣層圖案和矽層圖案；形成露出該第一柵極導電層圖案的頂面的器件隔離絕緣層；在該第一柵極導電層圖案上形成第二柵極導電層；在該第二柵極導電層上形成掩模圖案；對由該掩模圖案露出的該第二柵極導電層、該第一柵極導電層圖案和該柵極絕緣層圖案進行蝕刻，以形成從該第二柵極導電層到該第一柵極導電層圖案被圖案化的柵極；在該柵極的側壁上形成間隔件，該間隔件露出該矽層圖案；在露出的該矽層圖案上形成源極和漏極導電層；去除該掩模圖案以露出該柵極；以及形成選擇性地接觸該柵極以及該源極和漏極導電層的自對準矽化物層。
2.根據權利要求1所述的方法，其中形成該器件隔離絕緣層的步驟包括形成厚度為2000至5000的絕緣層，該絕緣層覆蓋該第一柵極導電層圖案；以及對該絕緣層進行化學機械拋光以露出該第一柵極導電層圖案的頂面。
3.根據權利要求1所述的方法，其中用於形成該柵極的蝕刻使用該柵極絕緣層圖案作為蝕刻停止層。
4.根據權利要求1所述的方法，其中形成該源極和漏極導電層的步驟包括沉積覆蓋該掩模圖案的導電層；通過使用該掩模圖案作為拋光停止層對該導電層進行化學機械拋光；以及蝕刻該導電層以使其凹進至露出該器件隔離絕緣層的頂面。
5.根據權利要求1所述的方法，其中該柵極以及該源極和漏極導電層由多晶矽層形成。
6.根據權利要求1所述的方法，其中該自對準矽化物層由Ti基自對準矽化物、Co基自對準矽化物、Ta基自對準矽化物和Ni基自對準矽化物的其中之一形成。
全文摘要
本發明提出了一種使用絕緣體上矽晶片製造電晶體的方法。選擇性地蝕刻第一柵極導電層、柵極絕緣層和絕緣體上矽襯底的矽層以形成第一柵極導電圖案、柵極絕緣層圖案和矽層圖案。形成露出第一柵極導電層圖案的頂面的器件隔離絕緣層。形成第二柵極導電層。形成掩模圖案。隨後通過蝕刻形成柵極。在矽層圖案上形成源極和漏極導電層之後，去除該掩模圖案。形成選擇性地接觸該柵極以及該源極和漏極導電層的自對準矽化物層。
文檔編號H01L21/28GK1992183SQ20061017018
公開日2007年7月4日 申請日期2006年12月25日 優先權日2005年12月29日
發明者樸正浩 申請人:東部電子股份有限公司