專(zhuān)利名稱(chēng)：一種源體歐姆接觸絕緣體上硅晶體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制作技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種源體歐姆接觸絕緣體上硅(SOI)晶體管的制作方法。
背景技術(shù)：
SOI技術(shù)是公認(rèn)的二十一世紀(jì)的主流半導(dǎo)體技術(shù)之一，并且極有可能 替代體硅成為CMOS工藝的首選?？傮w來(lái)說(shuō)，相對(duì)于體硅器件而言，SOI 器件具有寄生電容小，功耗低，速度快，沒(méi)有閂鎖效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，特別是SOI器件更能從容應(yīng)付各種惡劣環(huán)境的挑戰(zhàn)，如輻射環(huán)境。SOI根據(jù)頂層硅膜的厚度被分為部分耗盡SOI (PDSOI)和全耗盡SOI (FDSOI)。由于全耗盡SOI器件具有不易控制閾值電壓等技術(shù)難點(diǎn)，而 部分耗盡SOI易于控制閾值電壓，因此部分耗盡SOI在工業(yè)界得到了廣泛 的應(yīng)用。通常部分耗盡SOI浮體器件由于存在邊緣溝道，導(dǎo)致器件出現(xiàn)邊緣漏 電，使得基于通常部分耗盡SOI浮體器件的電路增加了靜態(tài)功耗。通常部 分耗盡SOI浮體器件也存在著電學(xué)浮空的中性體區(qū)，由于這個(gè)區(qū)域電勢(shì)較 低，電離碰撞所產(chǎn)生的空穴(對(duì)于n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管來(lái)說(shuō))會(huì)聚集在這個(gè) 區(qū)域，由此產(chǎn)生一系列浮體效應(yīng)，比如kink效應(yīng)、寄生雙極晶體管效應(yīng)等。 浮體效應(yīng)對(duì)器件和電路的性能和可靠性產(chǎn)生諸多不利的影響，在器件設(shè)計(jì) 時(shí)一般應(yīng)盡量抑制。通常使用的解決上述問(wèn)題的辦法是通過(guò)對(duì)體區(qū)增加一個(gè)體接觸(Body Contact),把多余的電荷引出去，從而提高電路的可靠性，如H型柵和T 型柵體接觸結(jié)構(gòu)。然而，這兩種結(jié)構(gòu)增加了器件的柵電容，嚴(yán)重降低了電 路的速度，增加了電路的動(dòng)態(tài)功耗。
發(fā)明內(nèi)容(一) 要解決的技術(shù)問(wèn)題有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種源體歐姆接觸SOI晶體管 的制作方法，以消除通常部分耗盡SOI浮體器件中存在的邊緣漏電現(xiàn)象和浮體效應(yīng)。(二) 技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的-一種源體歐姆接觸絕緣體上硅晶體管的制作方法，該方法包括A、 在源體歐姆接觸絕緣體上硅SOI晶體管版圖中，增加一層源漏大劑量雜質(zhì)反注入光刻版60;B、 以源漏大劑量雜質(zhì)注入光刻版40的反版為掩膜進(jìn)行源漏大劑量雜 質(zhì)注入；C、 以增加的源漏大劑量雜質(zhì)反注入光刻版60的反版為掩膜進(jìn)行源漏 大劑量雜質(zhì)反注入，引出柵區(qū)下面的體區(qū)54;D、 濺射鈦層，退火生成源漏硅化物，形成源體歐姆接觸SOI晶體管。 步驟A中所述增加一層源漏大劑量雜質(zhì)反注入光刻版60在SOI晶體管版圖中源區(qū)50兩端進(jìn)行增加；所述源漏大劑量雜質(zhì)反注入光刻版60套準(zhǔn)在SOI晶體管版圖柵區(qū)30 的中間。對(duì)于n型溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管，步驟B中所述進(jìn)行源漏大劑量雜質(zhì)注入 的雜質(zhì)為磷離子和砷離子；對(duì)于p型溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管，步驟B中所述進(jìn)行源漏大劑量雜質(zhì)注入 的雜質(zhì)為氟化硼離子。對(duì)于n型溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管，步驟C中所述進(jìn)行源漏大劑量雜質(zhì)反注 入的雜質(zhì)為氟化硼離子，其注入的劑量和能量與步驟B中所述p型溝道場(chǎng) 效應(yīng)晶體管源漏注入相同；對(duì)于p型溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管，步驟C中所述進(jìn)行源漏大劑量雜質(zhì)反注 入的雜質(zhì)為磷離子和砷離子，其注入的劑量和能量與步驟B中所述n型溝 道場(chǎng)效應(yīng)晶體管源漏注入相同。
步驟B和步驟C中所述反版通過(guò)采用負(fù)性光刻膠實(shí)現(xiàn)。步驟D中所述濺射鈦層的厚度為20nm至50nm，所述退火生成源漏 硅化物釆用兩步退火工藝實(shí)現(xiàn)，所述形成源體歐姆接觸SOI晶體管將體區(qū) 54和源區(qū)50固定在同一電位上。(三)有益效果從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果1、 利用本發(fā)明，由于在源體歐姆接觸SOI晶體管版圖中增加了一層 源漏大劑量雜質(zhì)反注入光刻版，以增加的源漏大劑量雜質(zhì)反注入光刻版的 反版為掩膜進(jìn)行源漏大劑量雜質(zhì)反注入，將柵下面的體區(qū)引出；并濺射鈦 層，退火生成源漏硅化物，從而將體區(qū)和源區(qū)固定在同一電位上，因而消 除了器件的浮體效應(yīng)。同時(shí)源區(qū)兩端的源漏大劑量雜質(zhì)反注入消除了邊緣 漏電溝道，解決了邊緣漏電問(wèn)題。2、 利用本發(fā)明提供的方法制作源體歐姆接觸SOI晶體管，有效的抑 制了通常部分耗盡SOI浮體器件中存在的邊緣漏電現(xiàn)象和浮體效應(yīng)，并且 降低了漏致勢(shì)壘降低效應(yīng)，提高了器件的擊穿電壓。源體歐姆接觸SOI晶 體管器件柵電容和相同尺寸的通常部分耗盡SOI浮體器件一致，因此速度 較之H型柵和T型柵體接觸結(jié)構(gòu)有很大的提高，動(dòng)態(tài)功耗較之它們有所降 低。3、 本發(fā)明與互補(bǔ)金屬一氧化物一半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(CMOS)工藝 完全兼容，適用于低壓、低功耗、高可靠性集成電路領(lǐng)域，可以用于商業(yè) 化生產(chǎn)。


圖1為可用于本發(fā)明的初始SOI硅片結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為依照本發(fā)明實(shí)施實(shí)例提供的晶體管版圖示意圖； 圖3為本發(fā)明提供的制作源體歐姆接觸SOI晶體管的方法流程圖； 圖4為依照本發(fā)明實(shí)施實(shí)例提供的n型溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管沿BB'的剖 面示意圖；圖5為采用本發(fā)明和沒(méi)有采用本發(fā)明的部分耗盡SOI晶體管背柵亞閾 值特性曲線圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí) 施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明源體歐姆接觸SOI晶體管的工作原理在于，在源體歐姆接觸 SOI晶體管版圖中增加了一層源漏大劑量雜質(zhì)反注入光刻版60;以光刻版 40的反版為掩膜進(jìn)行源漏大劑量雜質(zhì)注入；以源漏大劑量雜質(zhì)反注入光刻 版60的反版為掩膜進(jìn)行源漏大劑量雜質(zhì)反注入，將柵下面的體區(qū)54引出； 濺射鈦層，退火生成源漏硅化物，從而將體區(qū)和源區(qū)固定在同一電位上， 因而消除了器件的浮體效應(yīng)。同時(shí)源區(qū)兩端的源漏大劑量雜質(zhì)反注入消除 了邊緣漏電溝道，解決了邊緣漏電問(wèn)題。如圖1所示，圖1為可用于本發(fā)明的初始SOI硅片結(jié)構(gòu)示意圖。該 SOI硅片包含頂層硅膜1、氧化物埋層2和硅襯底3，其中，氧化物埋層2， 使得硅襯底3和頂層硅膜1電學(xué)隔離。頂層硅膜l，在其中可以形成有源 器件區(qū)。SOI硅片的制作可以利用本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員所知的常規(guī)氧離子注 入隔離(SIMOX)工藝，也可以采用其他常規(guī)工藝包括，例如，熱鍵合和 切割工藝等來(lái)制作。如圖2所示，圖2為依照本發(fā)明實(shí)施實(shí)例提供的晶體管版圖示意圖， 包括柵區(qū)30，源區(qū)50，漏區(qū)IO，接觸孔20，源漏大劑量雜質(zhì)注入光刻 版40和源漏大劑量雜質(zhì)反注入光刻版60。如圖3所示，圖3為本發(fā)明提供的制作源體歐姆接觸SOI晶體管的方 法流程圖，該方法包括步驟301:在源體歐姆接觸SOI晶體管版圖中，增加一層源漏大劑量 雜質(zhì)反注入光刻版60;在本步驟中，所述增加一層源漏大劑量雜質(zhì)反注入光刻版60在SOI 晶體管版圖中源區(qū)50兩端進(jìn)行增加；所述源漏大劑量雜質(zhì)反注入光刻版 60套準(zhǔn)在SOI晶體管版圖柵區(qū)30的中間。步驟302:以源漏大劑量雜質(zhì)注入光刻版40的反版為掩膜進(jìn)行源漏大
劑量雜質(zhì)注入；在本步驟中，以源漏大劑量雜質(zhì)注入光刻版40的反版為掩膜進(jìn)行源 漏大劑量雜質(zhì)注入。對(duì)于n型溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管，源漏注入為磷(P)離 子和砷(As)離子；對(duì)于p型溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管，源漏注入為氟化硼(BF》離 子；所述反版通過(guò)采用負(fù)性光刻膠實(shí)現(xiàn)。步驟303:以增加的源漏大劑量雜質(zhì)反注入光刻版60的反版為掩膜進(jìn) 行源漏大劑量雜質(zhì)反注入，引出柵區(qū)下面的體區(qū)54;在本步驟中，以源漏大劑量雜質(zhì)反注入光刻版60的反版為掩膜進(jìn)行 源漏大劑量雜質(zhì)反注入，將柵下面的體區(qū)54引出。對(duì)于n型溝道場(chǎng)效應(yīng) 晶體管，注入為氟化硼(BF2)離子，其注入的劑量和能量與p型溝道場(chǎng)效 應(yīng)晶體管源漏注入相同；對(duì)于p型溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管，注入為磷(P)離 子和砷(As)離子，其注入的劑量和能量與n型溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管源漏注入 相同；所述反版通過(guò)釆用負(fù)性光刻膠實(shí)現(xiàn)。步驟304:濺射鈦層，退火生成源漏硅化物，形成源體歐姆接觸SOI 晶體管。在本步驟中，所述濺射鈦層的厚度為20nm至50nm，所述退火生成源 漏硅化物采用兩步退火工藝實(shí)現(xiàn)，所述形成源體歐姆接觸SOI晶體管將體 區(qū)54和源區(qū)50固定在同一電位上。基于圖3所述的制作源體歐姆接觸SOI晶體管的方法流程圖，圖4示 出了本發(fā)明實(shí)施實(shí)例提供的n型溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管沿BB'的剖面示意圖。 如圖4所示，在本發(fā)明源體歐姆接觸絕緣體上硅晶體管中，邊緣雜質(zhì)類(lèi)型 由P+變化到P再變化到N+型，因而不存在邊緣寄生晶體管，也就消除 了邊緣漏電現(xiàn)象。表1為本發(fā)明源體歐姆接觸絕緣體上硅晶體管和通常部分耗盡SOI 浮體器件8 nm/0.8 nm性能對(duì)比。
浮體nMOS本發(fā)明nMOS閾值電壓(V)0.81.02DIBL (mV/V)172.46.9開(kāi)態(tài)電流(mA)0.8860.686關(guān)態(tài)電流(pA)5.44.9擊穿電壓(V)4.212表l從表1可以看出，源體歐姆接觸絕緣體上硅晶體管性能全面優(yōu)于通常部分耗盡SOI浮體器件抑制了邊緣漏電現(xiàn)象(表現(xiàn)為關(guān)態(tài)電流降低了) 和浮體效應(yīng)(表現(xiàn)為降低了漏致勢(shì)壘降低效應(yīng)，即DIBL)，并且提高了器 件的擊穿電壓。雖然本發(fā)明源體歐姆接觸絕緣體上硅晶體管較之通常部分 耗盡SOI浮體器件開(kāi)態(tài)電流有所降低，但是這將大大提高了電路的可靠 性?；趫D3所述的制作源體歐姆接觸SOI晶體管的方法流程圖和圖4所 述的本發(fā)明實(shí)施實(shí)例提供的n型溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管沿BB'的剖面示意圖， 圖5示出了采用本發(fā)明和沒(méi)有采用本發(fā)明的部分耗盡SOI晶體管背柵亞閾 值特性曲線圖。如圖5所示，說(shuō)明了本發(fā)明源體歐姆接觸絕緣體上硅晶體 管優(yōu)秀的背柵亞閾值特性。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行 了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而 已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修 改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種源體歐姆接觸絕緣體上硅晶體管的制作方法，其特征在于，該方法包括A、在源體歐姆接觸絕緣體上硅SOI晶體管版圖中，增加一層源漏大劑量雜質(zhì)反注入光刻版(60)；B、以源漏大劑量雜質(zhì)注入光刻版(40)的反版為掩膜進(jìn)行源漏大劑量雜質(zhì)注入；C、以增加的源漏大劑量雜質(zhì)反注入光刻版(60)的反版為掩膜進(jìn)行源漏大劑量雜質(zhì)反注入，引出柵區(qū)下面的體區(qū)(54)；D、濺射鈦層，退火生成源漏硅化物，形成源體歐姆接觸SOI晶體管。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的源體歐姆接觸SOI晶體管的制作方法，其 特征在于，步驟A中所述增加一層源漏大劑量雜質(zhì)反注入光刻版(60)在 SOI晶體管版圖中源區(qū)(50)兩端進(jìn)行增加；所述源漏大劑量雜質(zhì)反注入光刻版(60)套準(zhǔn)在SOI晶體管版圖柵區(qū) (30)的中間。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的源體歐姆接觸SOI晶體管的制作方法，其 特征在于，對(duì)于n型溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管，步驟B中所述進(jìn)行源漏大劑量雜質(zhì)注入 的雜質(zhì)為磷離子和砷離子；對(duì)于p型溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管，步驟B中所述進(jìn)行源漏大劑量雜質(zhì)注入 的雜質(zhì)為氟化硼離子。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的源體歐姆接觸SOI晶體管的制作方法，其特征在于，對(duì)于n型溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管，步驟C中所述進(jìn)行源漏大劑量雜質(zhì)反注 入的雜質(zhì)為氟化硼離子，其注入的劑量和能量與步驟B中所述p型溝道場(chǎng) 效應(yīng)晶體管源漏注入相同；對(duì)于p型溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管，步驟C中所述進(jìn)行源漏大劑量雜質(zhì)反注 入的雜質(zhì)為磷離子和砷離子，其注入的劑量和能量與步驟B中所述n型溝 道場(chǎng)效應(yīng)晶體管源漏注入相同。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的源體歐姆接觸SOI晶體管的制作方法，其特征在于，步驟B和步驟C中所述反版通過(guò)采用負(fù)性光刻膠實(shí)現(xiàn)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的源體歐姆接觸SOI晶體管的制作方法，其 特征在于，步驟D中所述濺射鈦層的厚度為20nm至50nm，所述退火生 成源漏硅化物采用兩步退火工藝實(shí)現(xiàn)，所述形成源體歐姆接觸SOI晶體管 將體區(qū)(54)和源區(qū)(50)固定在同一電位上。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種源體歐姆接觸SOI晶體管的制作方法，該方法包括A.在源體歐姆接觸SOI晶體管版圖中，增加一層源漏大劑量雜質(zhì)反注入光刻版；B.以源漏大劑量雜質(zhì)注入光刻版的反版為掩膜進(jìn)行源漏大劑量雜質(zhì)注入；C.以增加的源漏大劑量雜質(zhì)反注入光刻版的反版為掩膜進(jìn)行源漏大劑量雜質(zhì)反注入，引出柵區(qū)下面的體區(qū)；D.濺射鈦層，退火生成源漏硅化物，形成源體歐姆接觸SOI晶體管。利用本發(fā)明，消除通常部分耗盡SOI浮體器件中存在的邊緣漏電現(xiàn)象和浮體效應(yīng)。本發(fā)明與互補(bǔ)金屬—氧化物—半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(CMOS)工藝完全兼容，適用于低壓、低功耗、高可靠性集成電路領(lǐng)域，可以用于商業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)H01L21/336GK101162696SQ20061011372
公開(kāi)日2008年4月16日 申請(qǐng)日期2006年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月13日
發(fā)明者畢津順, 海潮和 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所