專(zhuān)利名稱(chēng)：制造半導(dǎo)體元件的方法和由此方法制造的半導(dǎo)體元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造半導(dǎo)體元件的方法和由此方法制造的半導(dǎo)體元件。
制造半導(dǎo)體元件時(shí)，尤其是在化合物半導(dǎo)體材料中制造場(chǎng)效應(yīng)晶體管時(shí)，經(jīng)常需要在一個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域中制作一個(gè)電極，尤其是晶體管—柵極，其電極腳(ELEKTRODENFLUSS)很窄，典型寬度數(shù)值小于300nm，而其電極頭則相對(duì)較寬，典型情況下至少達(dá)到前者寬度的兩倍。這里，經(jīng)常在半導(dǎo)體區(qū)域中侵蝕出一個(gè)挖槽。根據(jù)制造金屬電極的不同方法，使得它呈現(xiàn)T-形、Y-形、A-形，或者具有彎曲的底面，也被稱(chēng)作彎頭玻璃形。
在US 5 155 053中，給出了一種制備這種金屬電極的方法。其中，在遮蓋層上制造一個(gè)具有電極腳構(gòu)造的開(kāi)孔。通過(guò)干法侵蝕，在位于該開(kāi)孔下面的一個(gè)高分子膜上形成電極頭的形狀，并且將開(kāi)孔的構(gòu)造作為電極腳的構(gòu)造，向下延伸到半導(dǎo)體區(qū)域上。在取掉掩蓋膜后，電極金屬整面地沉積到高分子膜上、并進(jìn)入為電極開(kāi)出的構(gòu)造中去。沉積于高分子膜上的金屬，將通過(guò)一個(gè)剝離工序剝離掉。該方法簡(jiǎn)單，并且在電極頭和電極腳的取向自調(diào)整方面具有優(yōu)勢(shì)。缺點(diǎn)是尤其在使用鋁作為金屬電極時(shí)，在金屬沉積過(guò)程中形成顆粒，它可能導(dǎo)致高分子膜上的金屬層的邊沿不均勻，并因此導(dǎo)致電極外形不規(guī)則，以及可能在去除工序中產(chǎn)生殘留物。
在US 5 960 269中通過(guò)兩個(gè)步驟來(lái)完成柵極的金屬化。首先在由槽和SiN-掩膜構(gòu)成的凹陷的內(nèi)側(cè)上制造出一個(gè)分隔器。在填充完金屬后，通過(guò)平整和回侵自調(diào)節(jié)形成源極、漏極、及柵極的接點(diǎn)區(qū)。接下來(lái)在上面進(jìn)行低電阻金屬化處理。柵極腳區(qū)域的Y形是通過(guò)分隔器的形狀給定的。該方法的缺點(diǎn)是需要在敞開(kāi)的槽上進(jìn)行的分隔器侵蝕，要使用剝離方法來(lái)進(jìn)行柵極的金屬化，特別是柵極相對(duì)于源極和漏極的反向耦合電容，只要電介質(zhì)完全地保留在柵極頭下面。該反向耦合電容可以通過(guò)同樣給出來(lái)的使用各種輔助層來(lái)減弱，而在確定了柵極頭之后，這些輔助層又被部分地去除掉。
在EP 0 370 428中，借助于一個(gè)多層膠系統(tǒng)的輔助，以自調(diào)節(jié)方式相互確定了柵極腳與柵極頭。其中，通過(guò)使用一種均勻侵蝕對(duì)無(wú)機(jī)遮蓋膜進(jìn)行侵蝕，來(lái)形成負(fù)造型。該側(cè)向侵蝕確定了柵極頭的尺寸。接下來(lái)由遮蓋膜來(lái)遮蓋高分子膜與柵極腳之間的阻擋層的侵蝕。通過(guò)去除遮蓋膜使柵極頭的掩膜裸露出來(lái)，蒸鍍柵極金屬、并接下來(lái)進(jìn)行剝離。這種方法的主要問(wèn)題是為確定柵極仍然要使用剝離工藝。
剝離技術(shù)的共性缺點(diǎn)是將用作電極頭的電極金屬材料沉積到下陷的開(kāi)孔內(nèi)時(shí)，能夠產(chǎn)生電極頭的不均勻和/或者機(jī)械不穩(wěn)定區(qū)域，尤其是當(dāng)通過(guò)電極腳形成另外一個(gè)臺(tái)階時(shí)。通過(guò)開(kāi)孔的側(cè)面生長(zhǎng)，由它進(jìn)行電極金屬的沉積，獲得典型性的向上逐漸變細(xì)的電極頭。
本發(fā)明的目標(biāo)是創(chuàng)造一種前面所述的方法，它保證獲得確切地確定下來(lái)的電極形狀，并使半導(dǎo)體元件具有有利的、長(zhǎng)期穩(wěn)定的電學(xué)性質(zhì)，并給出了用該方法制造的半導(dǎo)體元件。
在獨(dú)立權(quán)利要求中描述了本發(fā)明中解決問(wèn)題的方案。相關(guān)的權(quán)利要求中則包含了本發(fā)明的優(yōu)選構(gòu)造。下面借助于制造優(yōu)選的一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管中T形柵極的過(guò)程對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明并不局限于此。
在半導(dǎo)體材料表面的防護(hù)層上、以及通過(guò)挖槽-側(cè)面侵蝕方法在防護(hù)層上為柵極腳侵蝕出來(lái)的開(kāi)孔上，覆蓋整面地進(jìn)行金屬層的沉積，會(huì)形成厚度可精準(zhǔn)控制的均勻金屬層。接下來(lái)在該連續(xù)的金屬膜上進(jìn)行侵蝕獲取電極頭的構(gòu)造。獲得的柵極頭的橫截面，具有平整的側(cè)壁和可精準(zhǔn)控制的寬度。此外，通過(guò)侵蝕工序的參數(shù)還能夠獲得側(cè)壁的確定傾斜度，尤其是當(dāng)柵極頭從上向下至柵極腳逐漸變細(xì)時(shí)同樣能得以實(shí)現(xiàn)。
在整面上連續(xù)地沉積金屬膜、隨后進(jìn)行柵極頭的侵蝕，當(dāng)使用鋁作為金屬柵極時(shí)，具有優(yōu)勢(shì)。原因是沉積獲得高度均勻的連續(xù)膜，并且特別是在CI-等離子體中能夠精準(zhǔn)、容易地確定各向異性的結(jié)構(gòu)。晶體管的柵極引線(xiàn)因此可以在整體長(zhǎng)度范圍上精準(zhǔn)地構(gòu)造，使之區(qū)別于A(yíng)l導(dǎo)通帶的不均勻性，后者對(duì)于鋁來(lái)說(shuō)，在剝離過(guò)程中在遮蓋層的開(kāi)孔中生長(zhǎng)時(shí)是典型的。
在制造過(guò)程的一個(gè)早期階段中，優(yōu)先為元件制備的保護(hù)層，相對(duì)于半導(dǎo)體材料和柵極金屬來(lái)說(shuō)，發(fā)生選擇性的溶解。由此產(chǎn)生的、圍繞著柵極腳的挖槽的裸露半導(dǎo)體表面上，制備有一個(gè)被動(dòng)膜，它對(duì)于元件性能的長(zhǎng)期穩(wěn)定性很重要。此外，該被動(dòng)膜對(duì)于槽區(qū)的半導(dǎo)體表面在隨后的元件制造過(guò)程進(jìn)行保護(hù)。被動(dòng)膜可以?xún)?yōu)選包含氮化物、尤其是Si3N4。被動(dòng)膜最好被沉積于柵極金屬上，這樣，特別是使用鋁制作金屬柵極時(shí)，能夠避免金屬表面發(fā)生無(wú)法控制的氧化。
可以根據(jù)對(duì)半導(dǎo)體表面、其上面已經(jīng)形成的晶體管的源極的漏極的接點(diǎn)的防護(hù)功能的需求，選擇不同的適宜材料來(lái)制作保護(hù)層，其中也包括膠層。特別好的情形是由氮化物、尤其是Si3N4作為保護(hù)層，其厚度可以很精準(zhǔn)地控制，從而使得柵極頭的底側(cè)與挖槽中的半導(dǎo)體表面之間的垂直距離、以及與其側(cè)面的間距，能夠準(zhǔn)確地、可重復(fù)地控制。該距離對(duì)于一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管中源極與柵極之間、以及柵極與漏極之間的寄生電容具有重要意義。
這種寄生電容可以?xún)?yōu)先采用下面方法來(lái)降低由挖槽的半導(dǎo)體表面、柵極腳以及柵極頭的底側(cè)從多面包圍的中空空間，在去除掉防護(hù)層后、在其背對(duì)柵極腳的一側(cè)呈敞開(kāi)狀，對(duì)此空間既不要用被動(dòng)層材料進(jìn)行完全填充，也不能不進(jìn)行填充而讓其敞開(kāi)著，而是一定要始終用一種具有低介電常數(shù)的電介質(zhì)填充起來(lái)。
例如，根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，因?yàn)橹锌湛臻g的入口非常狹窄，被動(dòng)層在其中的生長(zhǎng)速度，典型性地低于此中空空間的外部。當(dāng)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間、并在這樣的范圍內(nèi)沉積，使得開(kāi)孔為被動(dòng)層所封閉后，中空空間并未被被動(dòng)層材料所填滿(mǎn)。該中空空間中總是充滿(mǎn)了氣體，這樣保持其寄生電容很低。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，被動(dòng)層的沉積厚度很小，特別是保持通往中空空間的入口敞開(kāi)著。所殘留的中空空間用一種具有低介電常數(shù)ε、尤其是ε＜3.0的電介質(zhì)進(jìn)行填充，后者永久性地留在中空空間內(nèi)。這樣的電介質(zhì)特別要能夠在液態(tài)下進(jìn)行填充、并隨后固化。而B(niǎo)CB(苯并環(huán)丁烯benzocyclobuten)則是特別適宜的電介質(zhì)。遺落在中空空間外部的電介質(zhì)，可以根據(jù)其材料的不同通過(guò)適當(dāng)?shù)姆椒ㄈコ?。其中，所使用的介質(zhì)對(duì)于處于中空空間內(nèi)的電介質(zhì)的侵蝕必須進(jìn)行限制，使得它僅僅在中空空間開(kāi)孔區(qū)域內(nèi)去除掉位于中空空間外部的電介質(zhì)。以具有低介電常數(shù)的一種確定的固體電介質(zhì)成功地對(duì)中空空間進(jìn)行填充后，能可靠地避免后續(xù)加工工序中，那些通常情況下也可能是具有較高介電常數(shù)的物質(zhì)不受控制地沉積于中空空間內(nèi)。
被動(dòng)層，可以是由多種不同材料組成，和/或者是各分層逐層沉積獲得的，優(yōu)先通過(guò)CVD(化學(xué)氣相沉積)過(guò)程、尤其是輔助等離子支持(等離子加強(qiáng)的，PECVD)來(lái)沉積。
半導(dǎo)體表面、柵極腳和柵極頭的幾何形狀，最好按照下列方式進(jìn)行調(diào)節(jié)在去除掉了防護(hù)層后獲得的中空空間，與電極腳之間具有一個(gè)最小間距，在電極頭與半導(dǎo)體表面之間，作為開(kāi)孔，其開(kāi)孔寬度最好小于中空空間在垂直和/或水平方向上的最大伸展尺寸。在這種意義上，從柵極頭的下側(cè)寬度看，柵極頭的尺寸，相對(duì)于純粹的金屬柵極來(lái)說(shuō)增大了，因?yàn)樵谌コ雷o(hù)層之前，在電極頭受侵蝕的側(cè)壁上，沉積有側(cè)面的輔助層(分隔器)。它永久性地留在側(cè)壁上，并且也能為被動(dòng)層所遮蓋住。這樣的側(cè)面輔助層特別能與自身向下逐漸變細(xì)所金屬柵極頭相連接組合，由此，一方面通過(guò)減小金屬的底側(cè)，另一方面通過(guò)在金屬和側(cè)面輔助層的下面可靠地形成中空空間，而獲得特別低的寄生電容。柵極頭最好在柵極腳的周?chē)哂幸粋€(gè)下表面，它平行于半導(dǎo)體層的層面伸展。在這種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)中，一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極和發(fā)射極以及漏極之間的電容特別關(guān)鍵。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，電極腳的開(kāi)孔構(gòu)造能夠由一個(gè)沉積于輔助層的側(cè)壁上的分隔器來(lái)確定。為大家已知的分隔器—技術(shù)使得人們能夠?qū)τ陂L(zhǎng)度特別小的柵極的極腳的寬度進(jìn)行特別精準(zhǔn)的調(diào)節(jié)設(shè)定。
本發(fā)明的關(guān)鍵性工藝步驟，能夠優(yōu)先集中于涉及到制造柵極的工藝步驟上。因此，在其它的工藝流程中，能夠完全地將傳統(tǒng)的、經(jīng)受了檢驗(yàn)的工藝步驟原封不動(dòng)地移植過(guò)來(lái)。
以下借助于優(yōu)選的實(shí)施例及其圖例再對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
圖中所示為

圖1根據(jù)本發(fā)明的元件制造方法的幾個(gè)步驟，圖2制造金屬材質(zhì)柵極的局部放大圖，圖3展寬的電極頭的制造，圖4圖3所示的實(shí)施例的另一個(gè)變例，圖5具有被填充起來(lái)的中空空間的實(shí)施例，圖6電極腳構(gòu)造的制造。
在圖1中以草圖給出了通過(guò)多個(gè)步驟、在GaAs化合物半導(dǎo)體材料上制造一個(gè)HEMT(高電子遷移率晶體管)的過(guò)程。從GaAs襯底21開(kāi)始，步驟22-25確定了晶體管的垂直輪廓，其厚度和元件構(gòu)造都強(qiáng)烈取決于其應(yīng)用要求。原則上，22代表了過(guò)渡層，23構(gòu)成了兩維的電子氣(通道)，24是一個(gè)阻擋層，它的貢獻(xiàn)是限定了挖槽的侵蝕，而25為高摻雜濃度的接點(diǎn)層(圖1a)。根據(jù)圖1b，在為源極和漏極確定了歐姆接點(diǎn)26后，通過(guò)PEVCD沉積Si3N4層27來(lái)作為防護(hù)層，其中侵蝕出一個(gè)開(kāi)孔28，它具有柵極腳的構(gòu)造(圖1c)。接下來(lái)進(jìn)行一次濕法或干法化學(xué)侵蝕，如圖1d所示，通過(guò)對(duì)接點(diǎn)層25中的開(kāi)孔28進(jìn)行側(cè)面侵蝕來(lái)獲得挖槽29的構(gòu)造，并隨后在整個(gè)面上沉積柵極金屬30。在優(yōu)選的實(shí)施例中，柵極金屬主要由蒸發(fā)或者濺射的Al與一個(gè)附著層和鈦的覆蓋層組成。根據(jù)使用要求可以制備額外的防擴(kuò)散層，如TaN、WTi或TiN。不過(guò)，它們應(yīng)當(dāng)以能夠通過(guò)干法化學(xué)處理過(guò)程完成造型為佳。為了制成金屬材質(zhì)的柵極頭，在感光抗蝕劑31的遮蓋(圖1e)下，對(duì)柵極金屬30進(jìn)行后續(xù)造型，因此，在去掉膠后就形成了作為金屬柵極頭的構(gòu)造30a(圖1f)。柵極腳用30b標(biāo)示。接下來(lái)通過(guò)干法化學(xué)方法采用含氟的等離子體(CF4/O2，SF6/O2)去除掉防護(hù)層27。隨后，整體裝置用被動(dòng)層32進(jìn)行覆蓋。通過(guò)上方懸掛的柵極構(gòu)造形成中空空間33(圖1g)，它們減弱了柵極與源極和漏極之間的反向耦合電容。
柵極—電極具有平行于半導(dǎo)體層面的柵極頭底側(cè)，該形狀具有特殊優(yōu)勢(shì)。該形狀通過(guò)沉積柵極金屬而形成，后者沉積于一個(gè)將柵極腳周?chē)陌雽?dǎo)體層遮蓋起來(lái)的層或多層序列上，并在該區(qū)域中具有平整的表面。與此相反，在Y形或者彎頭玻璃形狀下，底面基本上通過(guò)圓滑的側(cè)壁來(lái)確定一個(gè)周邊層。
在圖2a至2c中，給出了相應(yīng)于圖1f中的柵極頭30a完成侵蝕后的下一個(gè)加工步驟的放大圖。其尺寸不是真實(shí)的數(shù)值。在被侵蝕的挖槽內(nèi)，在柵極腳30b、挖槽29和防護(hù)層27之間形成一個(gè)中空空間40，其中挖槽的半導(dǎo)體表面裸露著。而防護(hù)層27如上所述被去除掉。因此，圖2中在柵極頭30a、柵極腳30b和挖槽29的半導(dǎo)體表面之間存在著一個(gè)中空空間H1，它在其背對(duì)柵極腳的一側(cè)上具有一個(gè)開(kāi)孔，最小張開(kāi)寬度為OW。該開(kāi)口寬度OW最好小于中空空間在與半導(dǎo)體層相平行和相垂直方向上的最大伸展尺寸。
一個(gè)從氣相中、尤其在PEVCD之后沉積下來(lái)的被動(dòng)層32，沉落于中空空間H1之中及其外部。其中，在中空空間H1的內(nèi)部，層的生長(zhǎng)速度明顯低于其在中空空間的外部，原因是開(kāi)口寬度OW很小，而通過(guò)開(kāi)孔的生長(zhǎng)也會(huì)很快地繼續(xù)降低。被動(dòng)層經(jīng)過(guò)一段時(shí)間、并在這樣的范圍內(nèi)沉積，使得被動(dòng)層在中空空間的開(kāi)口處從兩側(cè)一起生長(zhǎng)，形成一個(gè)被封閉起來(lái)的有所縮小的中空空間H2，它永久性地被封閉起來(lái)并且充滿(mǎn)氣體。
在圖2c中，被動(dòng)層也可以由不同的材料構(gòu)成，如作為分層逐層沉積。首先沉積的第一層最好選擇氮化物。
圖3中，作為本發(fā)明的擴(kuò)展，在對(duì)金屬柵極頭(圖3a、圖1f、圖2a)進(jìn)行侵蝕、與去除防護(hù)層27之間，增加了一道額外的處理工序。其中，在完成對(duì)柵極頭的侵蝕后，在其側(cè)壁上制備介電性的輔助層，例如被稱(chēng)作分隔器類(lèi)型的層。它們將這種展寬的柵極頭的底側(cè)水平伸展范圍，從圖3a中的尺寸d擴(kuò)大為圖3c中的尺寸e。為此，可以將圖3b中所示的制備于整個(gè)面上的層34、如氧化物層，通過(guò)各向異性的侵蝕，如同已知的制備分隔器所采用的方法，一直去除到陡峭的側(cè)壁上的剩余層34a為止。去除掉防護(hù)層27后，在柵極頭下面形成具有很大深度e的中空空間H1，使得其中只能沉積厚度很小的被動(dòng)層15，因此保留下來(lái)一個(gè)很大的中空空間H2，從而相應(yīng)地使得寄生電容很弱。側(cè)面輔助層的生長(zhǎng)，對(duì)于金屬質(zhì)的柵極頭的形狀具有特殊優(yōu)勢(shì)。從連續(xù)的金屬層30中對(duì)金屬柵極頭進(jìn)行侵蝕成形時(shí)，通過(guò)對(duì)侵蝕參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，使得金屬柵極頭向下、并一直到柵極腳逐漸變細(xì)，如圖4所示。這里，首要的是柵極頭的底側(cè)上，僅僅是中空空間上面的寬度范圍c對(duì)于寄生電容有影響。這種影響，通過(guò)中空空間H1在分隔器34a下面的水平深度b(它最好大于1.5c)，通過(guò)被動(dòng)層在中空空間內(nèi)很小的厚度，進(jìn)一步減弱。當(dāng)發(fā)生強(qiáng)烈的側(cè)面腐蝕時(shí)，側(cè)面輔助層也會(huì)被局限于懸掛區(qū)的投影區(qū)，并通過(guò)垂直的各向異性侵蝕而生成。在分隔器的生成過(guò)程中，半導(dǎo)體表面受到防護(hù)層27的保護(hù)。
在另一個(gè)優(yōu)勢(shì)性的實(shí)施例中，由柵極頭、柵極腳和挖槽從多個(gè)側(cè)面包圍的中空空間H1，不會(huì)因開(kāi)孔的生長(zhǎng)而被封閉起來(lái)，而是如圖5所示那樣，生長(zhǎng)出厚度很小的被動(dòng)層55，尤其是背對(duì)柵極腳的開(kāi)口仍保持敞開(kāi)，使得具有低介電常數(shù)ε、尤其是ε＜3.0的電介質(zhì)能夠從下面進(jìn)入中空空間H3內(nèi)、基本上將其填滿(mǎn)并在那里固化。最好選用BCB作為電介質(zhì)。在沉積了很薄的被動(dòng)層55、最好是氮化物層后，液態(tài)的電介質(zhì)被置于裝置的表面上，并浸入到中空空間內(nèi)。電介質(zhì)可以通過(guò)溫度的變化進(jìn)行固化。對(duì)于沉積于中空空間外部的電介質(zhì)的去除，可以控制使電介質(zhì)56完全地保留在中空空間內(nèi)，如圖5所示那樣。
較佳方式是在填充了中空空間之后，如果需要，還要使中空空間內(nèi)的電介質(zhì)硬化，和/或者去除掉中空空間外部的電介質(zhì)后，制備另一個(gè)被動(dòng)層57，它同樣可以包含氮化物和/或者氧化物。由它們對(duì)于中空空間H3中沉積的電介質(zhì)進(jìn)行保護(hù)，使之在后續(xù)加工中免受溶劑和侵蝕劑的作用。
在圖6中給出了確定電極腳構(gòu)造的工藝步驟的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例。由GaAs襯底1開(kāi)始，層2至5代表了晶體管的垂直輪廓。其厚度結(jié)構(gòu)和元件構(gòu)造都取決于其應(yīng)用要求。原則上，2代表了過(guò)渡層，3形成了兩維的電子氣(通道)，4為一個(gè)阻擋層，它的貢獻(xiàn)是限定了挖槽的侵蝕，而5為高摻雜濃度的接點(diǎn)層(圖6a)。在確定了圖6b中的歐姆接點(diǎn)6后，優(yōu)先通過(guò)PEVCD-Si3N4來(lái)完成防護(hù)層7的沉積，并制備出金屬阻擋層8(見(jiàn)圖6c)。接下來(lái)是制備熱穩(wěn)定的膠層9(如PMGI、PMMA或者尼龍)，以及制備無(wú)機(jī)層10，透過(guò)感光抗蝕劑掩膜11b，通過(guò)反應(yīng)離子侵蝕(RIE)將構(gòu)造10b傳遞到這些層內(nèi)。此后，由掩膜10來(lái)對(duì)熱穩(wěn)定的膠層9的干法化學(xué)等離子侵蝕進(jìn)行遮蓋，并因此確定下結(jié)構(gòu)9b，它的特點(diǎn)是一個(gè)高的側(cè)壁陡峭度，并且沒(méi)有向阻擋層8過(guò)渡的膠腳(見(jiàn)圖6d和1e)。這兩個(gè)特征可以通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)置所使用的RIE侵蝕參數(shù)獲得。在去除掉掩膜10b后，進(jìn)行氧化物層12a的PEVCD沉積。后者通過(guò)后續(xù)的各向異性侵蝕，在膠邊沿上形成一個(gè)分隔器12b。根據(jù)歐姆接點(diǎn)6的形貌，可能形成其它的次分隔器12c(圖6f和1g)。在去掉熱穩(wěn)定膠層9后(圖6h)，通過(guò)一個(gè)曝光工序(FOTOSCHRITT)對(duì)區(qū)域13進(jìn)行保護(hù)，其中氧化物分隔器應(yīng)當(dāng)保留下來(lái)，而將次分隔器去除掉。而從13到12b的結(jié)構(gòu)尺寸及調(diào)整(JUSTAGE)是很次要的。
另一個(gè)膠層14將表面平整化，并且在均勻地進(jìn)行干法化學(xué)膠減薄后，保留下反向侵蝕的膠層14b，從它上面自由豎立著分隔器12b的上部(圖6j)。該分隔器也可能被部分地一起去除掉。接下來(lái)選擇性地將分隔器相對(duì)于感光抗蝕劑14b去除，從而在感光抗蝕劑14b中形成凹槽12d(圖6k)。在接下來(lái)對(duì)阻擋層8和防護(hù)層7進(jìn)行侵蝕時(shí)，它就作為產(chǎn)生開(kāi)孔12e的掩膜。在去除掉殘留的感光抗蝕劑14b后，得到圖6l所示的情況。接下來(lái)執(zhí)行的是在主專(zhuān)利中給出的各處理工序整面進(jìn)行金屬層沉積，對(duì)其用電極頭的結(jié)構(gòu)進(jìn)行遮掩并對(duì)金屬層圍繞電極頭進(jìn)行自由侵蝕直到防護(hù)層7。
所有特征，包括上面所述的、在權(quán)利要求中給出的、以及可以從圖例中獲得的，其實(shí)施方式既可以是單獨(dú)的，也可以進(jìn)行不同的組合。本發(fā)明并不局限于所給出的實(shí)施例，而是可以在專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的能力框架范圍內(nèi)按某些方式進(jìn)行演變。尤其可以使用其它材料來(lái)替代在具體例子中所給出的材料，以及選擇另外的形狀尺寸。
權(quán)利要求
1.一種制造半導(dǎo)體元件的方法，其中通過(guò)防護(hù)層上的一個(gè)開(kāi)孔，在一個(gè)位于其下方的半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)挖槽，并通過(guò)防護(hù)層上的該開(kāi)孔制備一個(gè)狹窄的電極腳，并在它上面制備一個(gè)金屬電極的展寬電極頭，其特征為電極腳和電極頭的電極金屬被連續(xù)地沉積于整面的防護(hù)層及其開(kāi)孔上，在金屬層內(nèi)一直到防護(hù)層上，侵蝕出電極頭的構(gòu)造，之后去除掉防護(hù)層，并至少用一個(gè)被動(dòng)層將挖槽的半導(dǎo)體表面遮蓋起來(lái)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征為防護(hù)層由氮化物、尤其是由Si3N4構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征為被動(dòng)層至少部分地由氮化物、特別是Si3N4組成。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征為被動(dòng)層通過(guò)一個(gè)CVD過(guò)程、尤其是一個(gè)PE-CVD過(guò)程進(jìn)行沉積。
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其特征為電極腳和/或電極頭至少主要由鋁制成。
6.如權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其特征為被動(dòng)層也沉積于電極的表面上。
7.如權(quán)利要求1至6之一所述的方法，其特征為被動(dòng)層生長(zhǎng)的時(shí)間及厚度，應(yīng)當(dāng)使得由半導(dǎo)體區(qū)域、電極腳及電極頭從多面包圍、并在背對(duì)電極腳的一側(cè)上起初敞開(kāi)的空間，被材料所封閉起來(lái)，并具有一個(gè)未填充被動(dòng)層材料的中空空間。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征為中空空間內(nèi)包含∈＜3.0的介電性填充材料。
9.如權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征為中空空間基本上填滿(mǎn)氣體。
10.如權(quán)利要求1至7之一所述的方法，其特征為生長(zhǎng)被動(dòng)層的區(qū)域進(jìn)行限制，使得由半導(dǎo)體區(qū)域、電極腳及電極頭從多面包圍的中空空間，在朝向背對(duì)電極腳的一側(cè)保持敞開(kāi)，而通過(guò)該開(kāi)口向中空空間內(nèi)填入介電性的填充材料。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征為位于中空空間外部的填充材料被重新去除掉。
12.如權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征為填充材料在中空空間內(nèi)固化。
13.如權(quán)利要求8或10至12之一所述的方法，其特征為選擇BCB(苯并環(huán)丁烯Benzocyclobuten)作為填充材料。
14.如權(quán)利要求1至13之一所述的方法，其特征為在去除防護(hù)層之前，在電極頭的側(cè)面上沉積介電層。
15.如權(quán)利要求1至14之一所述的方法，其特征為為處于防護(hù)層上的電極腳制備開(kāi)孔，在一個(gè)第一中間層(9b)上的垂直材料沿上制備一個(gè)分隔器(12b)，圍繞該分隔器沉積一個(gè)第二中間層(14b)，將分隔器從第二中間層中去除，并將在第二中間層中形成的開(kāi)孔(12d)作為在防護(hù)層(7，8)中制造開(kāi)孔(12e)的掩膜。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征為在防護(hù)層(7)上沉積一個(gè)侵蝕阻擋層(8)，并且在該侵蝕阻擋層上制備出分隔器，其中，去除分隔器時(shí)，相對(duì)于侵蝕阻擋層來(lái)說(shuō)，可以選擇性地對(duì)分隔器材料進(jìn)行侵蝕。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征為作為侵蝕阻擋層沉積一個(gè)金屬層。
18.如權(quán)利要求15至17之一所述的方法，其特征為第一個(gè)中間層在進(jìn)行第二個(gè)中間層沉積之前被去除掉。
19.如權(quán)利要求15至18之一所述的方法，其特征為第二層從其初始層厚開(kāi)始減薄，減低后的厚度小于分隔器的高度。
20.如權(quán)利要求1至19之一所述的方法，其特征為電極頭構(gòu)造的侵蝕方式，使得電極頭向下逐漸變細(xì)。
21.半導(dǎo)體元件，在半導(dǎo)體區(qū)域中具有一個(gè)挖槽和一個(gè)制備于它上面的金屬電極，后者具有狹窄的電極腳和展寬的電極頭，尤其是利用如權(quán)利要求1至20之一所述的方法來(lái)制造的，其特征為至少挖槽的半導(dǎo)體上表面為一個(gè)被動(dòng)層所覆蓋。
22.如權(quán)利要求21所述的元件，其特征為由半導(dǎo)體區(qū)域、電極腳和電極頭從多面包圍的中空空間，和沒(méi)有為被動(dòng)層填充的中空空間，用一種電介質(zhì)進(jìn)行填充，其介電常數(shù)(∈)比被動(dòng)層材料的介電常數(shù)至少低30％。
23.如權(quán)利要求22所述的元件，其特征為中空空間在其背對(duì)電極腳的一側(cè)上封閉起來(lái)，并至少主要填充著空氣。
24.如權(quán)利要求22所述的元件，其特征為中空空間中至少主要為∈＜3.0的固態(tài)電介質(zhì)所填充。
25.如權(quán)利要求24所述的元件，其特征為以BCB作為電介質(zhì)。
全文摘要
為了制造包含至少一個(gè)近似呈T形電極的半導(dǎo)體元件，本發(fā)明提供了一種制造柵極頭的方法，該柵極頭能夠精準(zhǔn)地標(biāo)度并減小寄生電容。
文檔編號(hào)H01L21/285GK1653592SQ03810568
公開(kāi)日2005年8月10日 申請(qǐng)日期2003年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月11日
發(fā)明者D·貝哈姆爾 申請(qǐng)人:單片集成電路半導(dǎo)體有限公司