專利名稱：一種自對準(zhǔn)制備平面碰撞電離場效應(yīng)晶體管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件制備工藝，尤其涉及一種碰撞電離場效應(yīng)晶體管(Impact-Ionization M0S， M0S)的制備方法。
背景技術(shù)：
為了提高超大規(guī)模集成電路的性能和集成度，CMOS器件的特征尺寸在不斷縮小。然而在器件尺寸縮小的過程中，卻面臨著嚴(yán)重的功耗問題。隨著器件尺寸的減小，電源電壓Vdd和閾值電壓Vth不斷減小，驅(qū)動(dòng)電流I。n不斷增大，但是亞閾值斜率(SubthresholdSwing, SS)無法等比例減小，反而會(huì)增大，導(dǎo)致泄漏電流I。ff指數(shù)上升，器件靜態(tài)功耗指數(shù)增大。所以，如何使亞閾值斜率SS減小便成為解決功耗問題的一個(gè)關(guān)鍵所在。此外，由于傳統(tǒng)MOSFET受源端熱發(fā)射注入載流子物理機(jī)制的限制，室溫下的亞閾值斜率(SS)不可能突破60mV/dec。所以，基于新型工作機(jī)制獲得極低亞閾值斜率(SS)的M0SFET，例如碰撞電離場效應(yīng)晶體管(IMOS)，日益引起研究者的關(guān)注。 —個(gè)典型的n溝IMOS沿溝道方向的截面示意圖如圖1所示。從結(jié)構(gòu)上來看，IMOS實(shí)際上是一個(gè)柵控PIN二極管。與傳統(tǒng)的MOSFET相比，結(jié)構(gòu)上主要有以下兩個(gè)區(qū)別(l)MOS的源漏區(qū)的摻雜類型相反，其中，N+摻雜為漏端，工作時(shí)加正向偏置，P+摻雜為源端，工作時(shí)加負(fù)向偏置；(2) IMOS的本征區(qū)只有一部分被柵極覆蓋，源和溝道之間未被柵極覆蓋的這部分區(qū)域?yàn)镸OS的碰撞電離區(qū)，即i區(qū)。下面以n溝IMOS為例簡要說明IMOS的工作原理。當(dāng)M0S處于關(guān)態(tài)時(shí)，如圖2所示，柵壓低于閾值電壓，源和溝道之間的電勢差不足夠大，i區(qū)的電場不足以觸發(fā)載流子雪崩擊穿，流過源漏的電流成分主要是PIN二極管的反向泄漏電流。當(dāng)IM0S處于開態(tài)時(shí)，如圖3所示，柵壓高于閾值電壓，源和溝道之間的電勢差足夠大，i區(qū)的電場大于觸發(fā)雪崩擊穿的閾值電場，i區(qū)發(fā)生雪崩倍增效應(yīng)，形成大量的電子-空穴對，在高場作用下，電子流入溝道，最終被漏區(qū)收集，形成了漏極電流。正是由于源端注入方式的改變，MOS在室溫下可以獲得極低的亞閾值斜率(SS)。 但是，正如圖1中所示，IMOS器件存在柵不覆蓋的i區(qū)和需要反向摻雜的源漏區(qū)，傳統(tǒng)制備平面MOS的方法需要多次光刻來完成這些區(qū)域的制備，由于光刻對準(zhǔn)偏差的影響，采用常規(guī)的非自對準(zhǔn)制備平面IMOS時(shí)對光刻工藝的要求很高。為了克服IMOS的非自對準(zhǔn)問題，可以如文獻(xiàn)Ulrich Abelein.et al. Solid-State Electronics, vol. 51，pp. 1405-1411,2007.和公開號(hào)為CN101542737A的中國專利等所報(bào)道的那樣制備垂直結(jié)構(gòu)的M0S。此外，文獻(xiàn)Woo Young Choi, et al. IEEE Int. Electron Devices Meeting(IEDM)Tech. Dig. ， pp. 975-978,2005.也報(bào)道了一種基于側(cè)墻工藝自對準(zhǔn)制備羅的方法。但是，通過以上這些方法制備出的IMOS柵與漏之間的過覆蓋很大，會(huì)導(dǎo)致大的過覆蓋電容和柵漏電，并且垂直結(jié)構(gòu)的IMOS與現(xiàn)有的平面超大規(guī)模集成電路兼容性差，不利于IMOS與傳統(tǒng)平面MOSFET集成。所以有必要基于傳統(tǒng)的CMOS平面工藝開發(fā)一套自對準(zhǔn)制備IMOS的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于平面工藝自對準(zhǔn)制備IM0S的方法，消除了傳統(tǒng)制備IMOS工藝中由于多次光刻之間對準(zhǔn)偏差的影響而導(dǎo)致器件性能不穩(wěn)定的缺陷。
本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)
—種自對準(zhǔn)制備平面IMOS的方法，包括以下步驟 1)在襯底上通過淺槽隔離定義有源區(qū)，然后依次生長柵介質(zhì)、淀積多晶硅，并進(jìn)行多晶硅柵注入； 2)在多晶硅柵上淀積并刻蝕硬介質(zhì)I，形成兩條平行的硬介質(zhì)I掩膜，其中第一條掩膜定義了溝道區(qū)，第二條掩膜和兩條掩膜之間的間隔區(qū)域定義了碰撞電離區(qū)；
該步驟中溝道區(qū)的長度Lg由第一條掩膜的寬度直接定義，而碰撞電離區(qū)的長度Li包括第二條掩膜的寬度和兩條掩膜之間的間距，所以器件的溝道區(qū)和碰撞電離區(qū)是由同一次光刻準(zhǔn)確的定義出來的，不存在對準(zhǔn)偏差。 3)覆蓋有源區(qū)淀積硬介質(zhì)II，并以硬介質(zhì)I掩膜的上表面為停止層化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)硬介質(zhì)II ; 該步驟中，兩側(cè)的硬介質(zhì)II掩膜(非兩條硬介質(zhì)I掩膜之間的硬介質(zhì)II掩膜部分)分別定義了漏區(qū)和源區(qū)，即第一條硬介質(zhì)I掩膜外側(cè)(圖4(c)所示的左側(cè))的硬介質(zhì)II掩膜定義了器件的漏區(qū)，第二條硬介質(zhì)I掩膜外側(cè)(圖4(c)所示的右側(cè))的硬介質(zhì)II掩膜定義了器件的源區(qū)，其中硬介質(zhì)I和硬介質(zhì)II是不同的材料，要求這兩種介質(zhì)材料之間有很高的濕法腐蝕選擇比，例如氮化硅和氧化硅，這樣就可以通過使用不同的化學(xué)試劑對它們形成的硬掩膜進(jìn)行選擇性腐蝕。 4)在硬介質(zhì)I和II形成的掩膜上涂光刻膠，在即將形成漏區(qū)的區(qū)域上方光刻定義一通孔，通過該通孔濕法腐蝕去掉該區(qū)域上方的硬介質(zhì)II，再去掉光刻膠，隨后刻蝕去掉該區(qū)域上方的多晶硅，進(jìn)行n型離子摻雜注入形成器件的漏區(qū)； 5)在漏區(qū)上方淀積硬介質(zhì)II，并以硬介質(zhì)I掩膜的上表面為停止層化學(xué)機(jī)械拋光硬介質(zhì)II，從而在漏區(qū)上形成硬掩膜，將漏區(qū)保護(hù)起來； 6)在硬介質(zhì)I和II形成的掩膜上涂光刻膠，在即將形成源區(qū)的區(qū)域上方光刻定義一通孔，通過該通孔濕法腐蝕去掉該區(qū)域上方的硬介質(zhì)II，再去掉光刻膠，隨后刻蝕去掉該區(qū)域上方的多晶硅，進(jìn)行P型離子摻雜注入形成器件的源區(qū)； 7)在源區(qū)上方淀積多晶硅，以硬介質(zhì)I掩膜的上表面為停止層化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)多晶硅，再進(jìn)一步刻蝕該區(qū)域的多晶硅至硬介質(zhì)I掩膜的下表面；
8)在源區(qū)上方淀積硬介質(zhì)II，并以硬介質(zhì)I掩膜的上表面為停止層化學(xué)機(jī)械拋光硬介質(zhì)II ; 9)在硬介質(zhì)I和II形成的掩膜上淀積一多晶硅薄層，目的是在后續(xù)選擇性腐蝕硬介質(zhì)I過程中起到防護(hù)作用，避免由于光刻膠也被腐蝕而導(dǎo)致的對未選定區(qū)域的硬介質(zhì)I的腐蝕； 10)在步驟9)淀積的多晶硅薄層上涂光刻膠，在源區(qū)上方光刻定義一通孔，并通過干法刻蝕將通孔圖形轉(zhuǎn)移到多晶硅薄層上，通過該通孔選擇性濕法腐蝕依次去掉源區(qū)上方的硬介質(zhì)n、碰撞電離區(qū)上方的硬介質(zhì)I和碰撞電離區(qū)上方的硬介質(zhì)II，然后去掉光刻膠；
5
11)刻蝕除去多晶硅薄層與源區(qū)和碰撞電離區(qū)上方的多晶硅，再淀積硬介質(zhì)II，并以硬介質(zhì)I掩膜上表面為停止層化學(xué)機(jī)械拋光硬介質(zhì)II，將源區(qū)和碰撞電離區(qū)通過硬掩膜保護(hù)起來； 12)退火激活雜質(zhì)，最后采用常規(guī)的CMOS工藝進(jìn)行晶體管制作的后道工序，得到所述碰撞電離場效應(yīng)晶體管。 優(yōu)選的，上述方法中，淀積多晶硅采用化學(xué)氣相沉積法，刻蝕多晶硅采用各向異性刻蝕技術(shù)，硬介質(zhì)I和II的淀積方法一般也是采用化學(xué)氣相沉積法，刻蝕硬掩膜采用各向異性干法刻蝕技術(shù)。 上述方法的步驟1)中，可以通過干氧氧化法生長一層氧化硅作為柵介質(zhì)層，在柵介質(zhì)層上采用化學(xué)氣相沉積淀積多晶硅。 上述步驟2)和3)中，硬介質(zhì)I可以選用氮化硅，硬介質(zhì)II可以選用氧化硅，反之亦可。優(yōu)選的，步驟2)通過光刻和刻蝕硬掩膜來定義溝道區(qū)和碰撞電離區(qū)在淀積硬介質(zhì)I形成硬掩膜后，在其上涂一層光刻膠，光刻定義溝道區(qū)和碰撞電離區(qū)，然后通過刻蝕將光刻膠上的圖形轉(zhuǎn)移到該硬掩膜上，隨后去掉光刻膠。 上述步驟4) 、6)和10)中，如果硬介質(zhì)I和II中一個(gè)是氮化硅、另一個(gè)是氧化硅
的話，可以采用氫氟酸濕法腐蝕去除氧化硅，濃磷酸濕法腐蝕去除氮化硅。 上述步驟5) 、8)和/或11)中，最好是采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(PECVD)
來淀積硬介質(zhì)II，以減小淀積過程中雜質(zhì)的擴(kuò)散。 進(jìn)一步的，在上述步驟11)和12)之間可以增加下述步驟通過濕法腐蝕去除溝道區(qū)上方的硬介質(zhì)I，再在此區(qū)域淀積硬介質(zhì)II并平坦化，使整個(gè)有源區(qū)都通過硬介質(zhì)II形成的硬掩膜保護(hù)起來。 上述步驟12)在氮?dú)庵锌焖贌嵬嘶?RTP)激活雜質(zhì)；所述后道工序包括通過光刻和刻蝕形成柵、源和漏的引線孔，然后生長一層導(dǎo)電薄膜，再光刻和刻蝕導(dǎo)電薄膜形成電極和互連，其中所生長的導(dǎo)電薄膜，一般為金屬材料，如鋁、鈦、銅等，或多種金屬材料的疊層，如先生長一層鈦，然后再生長鋁。 由于IMOS器件存在柵不覆蓋的碰撞電離區(qū)和需要反向摻雜的源漏區(qū)，傳統(tǒng)制備平面M0S的方法需要多次光刻來完成這些區(qū)域的制備，這種非自對準(zhǔn)的工藝制備流程對光刻工藝提出了很高的要求。而在本發(fā)明的方法中，IM0S的源漏區(qū)、溝道區(qū)與碰撞電離區(qū)是由一次光刻定義出來的，不存在對準(zhǔn)偏差的影響。其中碰撞電離區(qū)和源漏區(qū)不是通過光刻直接定義，而是由它們上方的介質(zhì)膜定義的，通過在后續(xù)工藝中選擇性濕法腐蝕源區(qū)、漏區(qū)和碰撞電離區(qū)上方的介質(zhì)膜，可以依次自對準(zhǔn)的將它們制備出來，消除了傳統(tǒng)制備IM0S工藝中由于多次光刻之間對準(zhǔn)偏差的影響而導(dǎo)致的器件特性的不穩(wěn)定。本發(fā)明緩解了平面IM0S制備過程中對光刻對準(zhǔn)偏差的苛刻要求，有利于制備出特性穩(wěn)定可靠的平面IM0S器件。


圖1是n溝IMOS沿溝道方向的截面示意圖，圖中 1-襯底；2-柵介質(zhì)層；3-重?fù)诫s多晶硅；4-N+漏區(qū)；5-P+源區(qū)。 圖2是n溝IM0S關(guān)態(tài)時(shí)的能帶結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是n溝IMOS開態(tài)時(shí)的能帶結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4(a)-4(v)是本發(fā)明實(shí)施例自對準(zhǔn)制備n溝IMOS的流程示意圖。圖中各層材料情況如下 1-體硅襯底；2_柵介質(zhì)；3_多晶硅；4_氮化硅；5_氧化硅；6_光刻膠；7_N+摻硅，
即器件漏區(qū)；8-P+摻雜硅，即器件源區(qū)；9-金屬引線。
工藝流程的簡要說明如下 圖4(a)在Si襯底上制備柵介質(zhì)，淀積多晶硅，多晶硅柵注入，淀積氮化硅；圖4(b)在氮化硅上定義出IMOS的溝道區(qū)(Lg)和碰撞電離區(qū)(Li);圖4(c)淀積氧化硅，然后以氮化硅作為停止層化學(xué)機(jī)械拋光氧化硅；圖4(d)通過光刻在漏區(qū)上方定義通孔；圖4(e)濕法腐蝕去掉漏區(qū)上方氧化硅；圖4(f)去掉光刻膠；圖4(g)通過刻蝕將漏區(qū)上方的多晶硅去掉；圖4(h)漏注入，淀積氧化硅，然后以氮化硅作為停止層化學(xué)機(jī)械拋光氧化硅；圖4(i)通過光刻在源區(qū)上方定義通孔；圖4(j)濕法腐蝕去掉源區(qū)上方氧化硅，并去掉光刻膠；圖4(k)源注入，淀積多晶硅，然后以氮化硅作為停止層化學(xué)機(jī)械拋光多晶硅；圖4(1)刻蝕多晶硅；圖4(m)淀積氧化硅，然后以氮化硅作為停止層化學(xué)機(jī)械拋光氧化硅；圖4(n)淀積一薄層多晶硅；圖4(o)通過光刻在源區(qū)上方定義通孔，刻蝕多晶硅，濕法腐蝕去掉源區(qū)上方的氧化硅；圖4(p)濕法腐蝕去掉碰撞電離區(qū)(Li)上方的氮化硅；圖4(q)濕法腐蝕去掉碰撞電離區(qū)(Li)上方的氧化硅；圖4(r)去掉光刻膠，干法刻蝕去掉多晶硅薄層；圖4(s)通過刻蝕多晶硅形成器件的碰撞電離區(qū)(Li);圖4(t)淀積氧化硅，然后以氮化硅作為停止層化學(xué)機(jī)械拋光氧化硅；圖4(u)為濕法腐蝕去掉溝道區(qū)上方的氮化硅，淀積氧化硅并平坦化；圖4(v)后道工序最終實(shí)現(xiàn)自對準(zhǔn)IMOS。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，具體給出一實(shí)現(xiàn)本發(fā)明提出自對準(zhǔn)n溝IMOS的工藝方案，但不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
根據(jù)下列步驟制備n溝IMOS : 1.襯底為體硅襯底，采用傳統(tǒng)的淺槽隔離(STI-shallow trench isolation)定義有源區(qū)； 2.柵氧氧化形成氧化硅，即柵介質(zhì)層，厚50 A; 3.在柵介質(zhì)層上低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)多晶硅，厚2000 A; 4.對多晶硅As注入，注入能量50Kev，劑量4X 1015/cm2 ; 5.在多晶硅上低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)氮化硅，厚2000 A，如圖4 (a)所示；
6.在氮化硅上涂光刻膠，光刻定義IMOS的溝道區(qū)(Lg)和碰撞電離區(qū)(Li);
7.通過反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)(RIE)刻蝕氮化硅2000 A，將光刻膠上的圖形轉(zhuǎn)移到該氮化硅膜上，并去膠清洗，如圖4(b)所示； 8.覆蓋有源區(qū)低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)氧化硅，厚約2500 A;; 9.以氮化硅為停止層化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)氧化硅，如圖4(c)所示； 10.在氮化硅和氧化硅上涂光刻膠，在漏區(qū)上方光刻定義一通孔，如圖4(d)所示； 11.氫氟酸過腐蝕漏區(qū)上方氧化硅，如圖4(e)所示； 12.去膠清洗，如圖4(f)所示;
13.反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)(RIE)刻蝕除去漏區(qū)上方的多晶硅，如圖4(g)所示； 14.對漏區(qū)區(qū)域進(jìn)行As注入，注入能量10Kev，劑量4X1015/0112 ; 15.覆蓋漏區(qū)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積(PECVD)氧化硅，厚約4500 A; 16.以氮化硅為停止層化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)氧化硅，如圖4(h)所示； 17.氮化硅和氧化硅上涂光刻膠，在源區(qū)上方光刻定義一通孔，如圖4(i)所示； 18.氫氟酸過腐蝕源區(qū)上方的氧化硅； 19.去膠清洗，如圖4(j)所示; 20.反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)(RIE)刻蝕去掉源區(qū)上方的多晶硅； 21.對源區(qū)區(qū)域進(jìn)行BF2注入，注入能量10Kev，劑量3X1015/0112 ; 22.覆蓋源區(qū)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積(PECVD)多晶硅，厚約4500 A; 23.以氮化硅為停止層化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)多晶硅，如圖4(k)所示； 24.反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)(RIE)刻蝕多晶硅，如圖4(1)所示； 25.覆蓋源區(qū)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積(PECVD)氧化硅，厚約2500 A; 26.以氮化硅為停止層化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)氧化硅，如圖4(m)所示； 27.在氮化硅和氧化硅上等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積(PECVD) —薄層多晶硅，厚
200 A，如圖4(n)所示； 28.在多晶硅薄層上涂光刻膠，通過光刻在源區(qū)上方定義一通孔； 29.反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)(RIE)刻蝕多晶硅薄層，將通孔圖形轉(zhuǎn)移到多晶硅薄層上； 30.氫氟酸過腐蝕去除源區(qū)上方的氧化硅，如圖4(o)所示； 31.濃磷酸過煮去除碰撞電離區(qū)(Li)上方的氮化硅，如圖4(p)所示； 32.氫氟酸過腐蝕去除碰撞電離區(qū)(Li)上方的氧化硅，如圖4(q)所示； 33.去膠清洗； 34.反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)(RIE)刻蝕去除多晶硅薄層200 A，如圖4(r)所示； 35.反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)(RIE)刻蝕去除碰撞電離區(qū)上方的多晶硅2000 A，制備出器件的碰撞電離區(qū)(Li)，如圖4(s)所示； 36.覆蓋源區(qū)和碰撞電離區(qū)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積(PECVD)氧化硅，厚約4500 A; 37.以氮化硅為停止層化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)氧化硅，如圖4(t)所示； 38.熱濃磷酸腐蝕掉溝道區(qū)上方的氮化硅； 39.覆蓋溝道區(qū)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積(PECVD)氧化硅，并化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)氧化硅，最大厚度棚A，如圖4(u)所示; 40.將器件至于氮?dú)庵?05(TC快速熱退火(RTP)5秒鐘，激活雜質(zhì)； 41.在氧化硅介質(zhì)保護(hù)層上涂光刻膠，光刻定義器件引線孔的形狀； 42. RIE刻蝕氧化硅，形成引線孔； 43.采用緩沖氫氟酸(BHF)將引線孔內(nèi)的氧化硅腐蝕干凈； 44.去膠清洗； 45.依次濺射金屬鈦和鋁，厚度分別為700 A和lym，形成導(dǎo)電金屬薄膜； 46.在導(dǎo)電金屬薄膜上涂光刻膠，光刻定義器件金屬引線的形狀； 47. RIE依次刻蝕金屬鋁和金屬鈦，形成引線；
48.去膠清洗； 49.合金化N2+H2中43(TC下退火30分鐘，形成如圖4 (v)所示結(jié)構(gòu)。 上面描述的實(shí)施例并非用于限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)
明的精神和范圍內(nèi)，可做各種的更動(dòng)和潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍視權(quán)利要求范圍所界定。
權(quán)利要求
一種自對準(zhǔn)制備平面碰撞電離場效應(yīng)晶體管的方法，包括以下步驟1)在襯底上通過淺槽隔離定義有源區(qū)，然后依次生長柵介質(zhì)、淀積多晶硅，并進(jìn)行多晶硅柵注入；2)在多晶硅柵上淀積并刻蝕硬介質(zhì)I，形成兩條平行的硬介質(zhì)I掩膜，其中第一條掩膜定義了溝道區(qū)，第二條掩膜和兩條掩膜之間的間隔區(qū)域定義了碰撞電離區(qū)；3)覆蓋有源區(qū)淀積硬介質(zhì)II，并以硬介質(zhì)I掩膜的上表面為停止層化學(xué)機(jī)械拋光硬介質(zhì)II，其中硬介質(zhì)I和硬介質(zhì)II是不同的材料，可以通過不同的化學(xué)試劑進(jìn)行選擇性腐蝕；4)在硬介質(zhì)I和II形成的掩膜上涂光刻膠，在即將形成漏區(qū)的區(qū)域上方光刻定義一通孔，通過該通孔濕法腐蝕去掉該區(qū)域上方的硬介質(zhì)II，再去掉光刻膠，隨后刻蝕去掉該區(qū)域上方的多晶硅，進(jìn)行n型離子摻雜注入形成器件的漏區(qū)；5)在漏區(qū)上方淀積硬介質(zhì)II，并以硬介質(zhì)I掩膜的上表面為停止層化學(xué)機(jī)械拋光硬介質(zhì)II，形成保護(hù)漏區(qū)的硬掩膜；6)在硬介質(zhì)I和II形成的掩膜上涂光刻膠，在即將形成源區(qū)的區(qū)域上方光刻定義一通孔，通過該通孔濕法腐蝕去掉該區(qū)域上方的硬介質(zhì)II，再去掉光刻膠，隨后刻蝕去掉該區(qū)域上方的多晶硅，進(jìn)行p型離子摻雜注入形成器件的源區(qū)；7)在源區(qū)上方淀積多晶硅，以硬介質(zhì)I掩膜的上表面為停止層化學(xué)機(jī)械拋光多晶硅，再進(jìn)一步刻蝕源區(qū)上方多晶硅至硬介質(zhì)I掩膜的下表面；8)在源區(qū)上方淀積硬介質(zhì)II，并以硬介質(zhì)I掩膜的上表面為停止層化學(xué)機(jī)械拋光硬介質(zhì)II；9)在硬介質(zhì)I和II形成的掩膜上淀積一多晶硅薄層；10)在步驟9)淀積的多晶硅薄層上涂光刻膠，在源區(qū)上方光刻定義一通孔，并通過干法刻蝕將通孔圖形轉(zhuǎn)移到多晶硅薄層上，通過該通孔選擇性濕法腐蝕依次去掉源區(qū)上方的硬介質(zhì)II、碰撞電離區(qū)上方的硬介質(zhì)I和碰撞電離區(qū)上方的硬介質(zhì)II，然后去掉光刻膠；11)刻蝕除去多晶硅薄層與源區(qū)和碰撞電離區(qū)上方的多晶硅，再淀積硬介質(zhì)II，并以硬介質(zhì)I掩膜上表面為停止層化學(xué)機(jī)械拋光硬介質(zhì)II，形成保護(hù)源區(qū)和碰撞電離區(qū)的硬掩膜；12)退火激活雜質(zhì)，完成晶體管制作的后道工序。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟11)和12)之間增加下述步驟通過濕法腐蝕去除溝道區(qū)上方的硬介質(zhì)I，再在此區(qū)域淀積硬介質(zhì)II并平坦化，形成保護(hù)整個(gè)有源區(qū)的硬介質(zhì)II掩膜。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述硬介質(zhì)I是氮化硅，硬介質(zhì)II是氧化硅；或者，硬介質(zhì)I是氧化硅，硬介質(zhì)II是氮化硅。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，濕法腐蝕去除氧化硅采用的化學(xué)試劑是氫氟酸，濕法腐蝕去除氮化硅采用的化學(xué)試劑是濃磷酸。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，淀積多晶硅、硬介質(zhì)I和硬介質(zhì)II采用化學(xué)氣相淀積法，刻蝕多晶硅和硬介質(zhì)I采用采用各向異性干法刻蝕技術(shù)。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述步驟l)中通過干氧氧化法生長一層氧化硅作為柵介質(zhì)，在柵介質(zhì)上采用化學(xué)氣相沉積淀積多晶硅。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2)中定義溝道區(qū)和碰撞電離區(qū)的具體方法是淀積硬介質(zhì)I并在其上涂一層光刻膠，光刻定義溝道區(qū)和碰撞電離區(qū)，然后通過刻蝕將光刻膠上的圖形轉(zhuǎn)移到硬介質(zhì)I掩膜上，隨后去掉光刻膠。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟5)、8)和/或11)中采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法淀積硬介質(zhì)II。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟12)在氮?dú)庵锌焖贌嵬嘶鸺せ铍s質(zhì)。
10. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟12)中所述后道工序是通過光刻和刻蝕形成柵、源和漏的引線孔，然后生長導(dǎo)電薄膜，再光刻和刻蝕導(dǎo)電薄膜形成電極和互連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自對準(zhǔn)制備平面碰撞電離場效應(yīng)晶體管(IMOS)的方法，降低了制備平面IMOS對光刻工藝的要求。該方法中，IMOS的源漏區(qū)、溝道區(qū)與碰撞電離區(qū)是由一次光刻定義出來的，不存在對準(zhǔn)偏差的影響，通過在后續(xù)工藝中選擇性濕法腐蝕源區(qū)、漏區(qū)和碰撞電離區(qū)上方的介質(zhì)膜，可以依次自對準(zhǔn)的將它們制備出來，由此消除了傳統(tǒng)制備IMOS工藝中多次光刻之間對準(zhǔn)偏差的影響，有利于制備出特性穩(wěn)定可靠的平面IMOS器件。
文檔編號(hào)H01L21/329GK101789374SQ20101010017
公開日2010年7月28日 申請日期2010年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月22日
發(fā)明者云全新, 浦雙雙, 王潤聲, 艾玉杰, 范春暉, 郝志華, 黃如 申請人:北京大學(xué)