專利名稱：一種利用埋氧腐蝕技術(shù)的soi體接觸結(jié)構(gòu)及形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種電子元器件，本發(fā)明也涉及一種電子元器件的形成方法。具體的說是一種利用埋氧腐蝕技術(shù)的SOI體接觸結(jié)構(gòu)及其形成方法。
背景技術(shù)：
SOI技術(shù)作為一種全介質(zhì)隔離技術(shù)，有著許多體硅技術(shù)不可比擬的優(yōu)越性。但是SOI器件本身也存在著一些寄生效應(yīng)，其中部分耗盡SOI器件的浮體效應(yīng)是與體硅器件相比最大的一個(gè)問題，這也成為制約SOI技術(shù)發(fā)展與廣泛應(yīng)用的原因之一。浮體效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生kink效應(yīng)、漏擊穿電壓降低、反常亞閾值斜率等，嚴(yán)重影響器件的性能。由于浮體效應(yīng)對(duì)器件性能的影響，如何抑制浮體效應(yīng)成為SOI器件研究的熱點(diǎn)。針對(duì)浮體效應(yīng)的抑制方法可分為兩類一類是采用體接觸的方式使體區(qū)積累的空穴得到釋 放，一類是從工藝的角度出發(fā)通過注入復(fù)合中心，控制少子壽命。體接觸是指使隱埋氧化層上方、硅膜底部處于電學(xué)浮空狀態(tài)的中性區(qū)域和外部相接觸，導(dǎo)致空穴不可能在該區(qū)域積累。傳統(tǒng)的體接觸方法有T型柵、H型柵和BTS結(jié)構(gòu)。但是傳統(tǒng)的T型柵、H型柵器件的體接觸電阻隨溝道寬度的增加而增大，相應(yīng)的浮體效應(yīng)越顯著，雖然可以采取增加硅膜厚度的方法解決接觸電阻偏大的問題，但是隨著硅膜厚度的增力口，器件的源漏結(jié)深加大，使得體寄生電容增大，從而影響器件的性能。BTS結(jié)構(gòu)是直接在源區(qū)形成P+區(qū)，這種結(jié)構(gòu)使得源漏不對(duì)稱，導(dǎo)致源漏無法互換，進(jìn)而使有效溝道寬度減小。因此如何在實(shí)現(xiàn)體接觸結(jié)構(gòu)的同時(shí)，減小接觸電阻和寄生電容成為研究SOIMOSFET器件體接觸問題的熱點(diǎn)?，F(xiàn)有的通過利用溝槽的方法來實(shí)現(xiàn)體接觸結(jié)構(gòu)的SOI MOSFET器件中，許多器件是通過在源區(qū)或漏區(qū)下方形成溝槽，將中性體區(qū)與柵電極相接實(shí)現(xiàn)將中性體區(qū)引出。這種方法固然可以抑制SOI MOSFET器件的浮體效應(yīng)，但有時(shí)會(huì)破壞SOI MOSFET器件的隔離效果，同時(shí)在形成接觸溝槽方面，在形成方法上反復(fù)的用到掩膜版與刻蝕技術(shù)，這使得器件在制作工藝上復(fù)雜化，制作步驟繁瑣，不利于降低生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)體接觸結(jié)構(gòu)，達(dá)到抗浮體效應(yīng)的作用的利用埋氧腐蝕技術(shù)的SOI體接觸結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的目的還在于提供一種可以減少工藝步驟，減少掩膜版的使用，提高器件的可靠性的利用埋氧腐蝕技術(shù)的SOI體接觸結(jié)構(gòu)的形成方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的利用埋氧腐蝕技術(shù)的SOI體接觸結(jié)構(gòu)為包括一個(gè)底層半導(dǎo)體襯底I ;一個(gè)位于底層半導(dǎo)體襯底上的隱埋SiO2層2，一個(gè)位于隱埋SiO2層上的頂層硅膜3 個(gè)位于頂層硅膜上的柵氧化層4 ;一個(gè)位于柵氧化層上的多晶硅柵5 ;其特征是通過離子注入在頂層硅膜3表面和內(nèi)部形成源端A和漏端B ;在源端A —側(cè)靠近邊緣的頂層硅膜3和源端A之間刻蝕出直至隱埋SiO2層2的縱向溝槽7，對(duì)源端A下方和保留的頂層硅膜3a下方的隱埋SiO2層2進(jìn)行刻蝕，形成從保留的頂層硅膜3a下方經(jīng)過源端A下方到中性體區(qū)的橫向溝槽8。所述的底層半導(dǎo)體襯底I材料為硅、鍺、III V族化合物半導(dǎo)體材料、II VI族化合物半導(dǎo)體材料或其他化合物半導(dǎo)體材料，也能采用單晶材料。所述的單晶材料可通過摻雜使其成為η型襯底或P型襯底。本發(fā)明的利用埋氧腐蝕技術(shù)的SOI體接觸結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于包括以下步驟步驟I、對(duì)典型SOI結(jié)構(gòu)進(jìn)行光刻有源區(qū)，生長(zhǎng)柵氧化層4，淀積多晶硅柵5，源漏端注入形成源端A和漏端B;步驟2、對(duì)源端A —側(cè)靠近邊緣的頂層硅膜3表面、源端A表面、多晶硅柵5表面和漏端B表面進(jìn)行涂膠6保護(hù)，利用STI技術(shù)，在源端A —側(cè)靠近邊緣的頂層硅膜3和源端A·之間刻蝕出垂直水平面的直至隱埋SiO2層2的縱向溝槽7，將源端A與保留的頂層硅膜3a分隔開；步驟3、通過步驟2中形成的縱向溝槽7，對(duì)源端A下方和保留的頂層硅膜3a下方的隱埋SiO2層2進(jìn)行STI刻蝕，形成從保留的頂層硅膜3a下方直到中性體區(qū)的橫向溝槽8 ；步驟4、選擇物理性質(zhì)與頂層硅膜3相同的材料，通過外延生長(zhǎng)的方法填充位于保留的頂層硅膜3下方直到中性體區(qū)的橫向溝槽8以及保留的頂層硅膜3與源端A之間的縱向溝槽7 ;通過化學(xué)機(jī)械拋光去除多余的部分，去除光刻膠，在源端A表面、多晶硅柵5表面和漏端B表面淀積金屬電極，其中源端A表面的金屬電極覆蓋小面積的頂層硅膜3。本發(fā)明的方法的主要特點(diǎn)如下本發(fā)明提出了一種利用埋氧腐蝕技術(shù)的SOI體接觸結(jié)構(gòu)及形成方法。與傳統(tǒng)的利用掩膜版腐蝕技術(shù)從器件頂層開始，逐步向下刻蝕形成體接觸結(jié)構(gòu)的方法相比，本發(fā)明利用STI技術(shù)與外延生長(zhǎng)方法形成SOI MOSFET體接觸結(jié)構(gòu)。特別地，通過STI技術(shù)，去除源區(qū)下方的部分隱埋SiO2層，利用外延生長(zhǎng)的方法填充半導(dǎo)體材料，在源區(qū)下方形成體接觸引出通道，將中性體區(qū)與源電極相連，實(shí)現(xiàn)體接觸結(jié)構(gòu)，達(dá)到抗浮體效應(yīng)的作用。本發(fā)明在實(shí)現(xiàn)體接觸結(jié)構(gòu)的同時(shí)，減少掩膜版的使用，達(dá)到簡(jiǎn)化制作過程的目的。


圖I是典型SOI材料的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是對(duì)圖I所示結(jié)構(gòu)經(jīng)行光刻有源區(qū)、生長(zhǎng)柵氧化層、淀積多晶硅柵、源漏端注入形成源端和漏端后結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是進(jìn)行STI技術(shù)，形成頂層硅膜與源端之間的縱向溝槽結(jié)構(gòu)的截面圖；圖4是在圖3所示基礎(chǔ)上，通過STI技術(shù)形成從保留的頂層硅膜直到中性體區(qū)的橫向溝槽結(jié)構(gòu)的截面圖；圖5是在刻蝕所得的溝槽中通過外延生長(zhǎng)的到填充的頂層硅膜、P和P+離子注入，淀積金屬電極后器件最終結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)略示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)的描述
結(jié)合圖I。所示典型的SOI材料結(jié)構(gòu)中包含底層半導(dǎo)體襯底1，隱埋SiO2層2，頂層硅膜3。其中底層半導(dǎo)體襯底I材料可自由選擇，例如硅、鍺、III V族化合物半導(dǎo)體材料、II VI族化合物半導(dǎo)體材料或其他化合物半導(dǎo)體材料等，也可以采用單晶材料，對(duì)于單晶材料也可通過摻雜使其成為η型襯底或P型襯底。結(jié)合圖2。在頂層硅膜3上，光刻形成有源區(qū)、生長(zhǎng)柵氧化層4、淀積多晶硅柵5、源漏端注入形成源端A和漏端B。結(jié)合圖3。對(duì)源端A —側(cè)靠近邊緣的頂層硅膜3表面、源端A表面、多晶硅柵5表面和漏端B表面進(jìn)行涂膠6保護(hù)，利用STI技術(shù)，在源端A —側(cè)靠近邊緣的頂層硅膜3和源端A之間刻蝕出直至隱埋SiO2層2的縱向溝槽7，將源端A與保留的頂層硅膜3a分隔開。結(jié)合圖4。通過縱向溝槽7利用STI技術(shù)對(duì)源端A下方和保留的頂層硅膜3a下方的隱埋SiO2層2進(jìn)行刻蝕，形成從保留的頂層硅膜3a下方經(jīng)過源端A下方到中性體區(qū)的橫向溝槽8。
結(jié)合圖5。通過外延生長(zhǎng)的方法，在橫向溝槽8以及縱向溝槽7中填充補(bǔ)全頂層硅膜3，利用化學(xué)機(jī)械拋光的方法去除多余的部分，P離子注入形成P區(qū)9，P+離子注入形成P+區(qū)10。去除多余的光刻膠6，在源端A表面、多晶硅柵5表面和漏端B表面淀積金屬電極11，其中源端A表面的金屬電極覆蓋一部分頂層硅膜3。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果經(jīng)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)注意到的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，并不限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的調(diào)制和優(yōu)化，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種利用埋氧腐蝕技術(shù)的SOI體接觸結(jié)構(gòu)為包括一個(gè)底層半導(dǎo)體襯底(I);一個(gè)位于底層半導(dǎo)體襯底上的隱埋SiO2層(2)，一個(gè)位于隱埋SiO2層上的頂層硅膜(3); —個(gè)位于頂層硅膜上的柵氧化層(4);一個(gè)位于柵氧化層上的多晶硅柵(5);其特征是通過離子注入在頂層硅膜(3)表面和內(nèi)部形成源端(A)和漏端(B);在源端(A) —側(cè)靠近邊緣的頂層硅膜(3)和源端(A)之間刻蝕出直至隱埋SiO2層(2)的縱向溝槽(7)，對(duì)源端(A)下方和保留的頂層硅膜(3a)下方的隱埋SiO2層(2)進(jìn)行刻蝕，形成從保留的頂層硅膜(3a)下方經(jīng)過源端(A)下方到中性體區(qū)的橫向溝槽(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用埋氧腐蝕技術(shù)的SOI體接觸結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的底層半導(dǎo)體襯底(I)材料為硅、鍺、III V族化合物半導(dǎo)體材料、II VI族化合物半導(dǎo)體材料或其他化合物半導(dǎo)體材料，也能采用單晶材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用埋氧腐蝕技術(shù)的SOI體接觸結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的單晶材料可通過摻雜使其成為η型襯底或P型襯底。
4.一種利用埋氧腐蝕技術(shù)的SOI體接觸結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于包括以下步驟 步驟I、對(duì)典型SOI結(jié)構(gòu)進(jìn)行光刻有源區(qū)，生長(zhǎng)柵氧化層(4)，淀積多晶硅柵(5)，源漏端注入形成源端(A)和漏端(B); 步驟2、對(duì)源端(A) —側(cè)靠近邊緣的頂層硅膜(3)表面、源端(A)表面、多晶硅柵(5)表面和漏端(B)表面進(jìn)行涂膠(6)保護(hù)，利用STI技術(shù)，在源端(A)—側(cè)靠近邊緣的頂層硅膜(3)和源端(A)之間刻蝕出垂直水平面的直至隱埋SiO2層(2)的縱向溝槽(7)，將源端(A)與保留的頂層硅膜(3a)分隔開； 步驟3、通過步驟2中形成的縱向溝槽(7)，對(duì)源端(A)下方和保留的頂層硅膜(3a)下方的隱埋SiO2層(2)進(jìn)行STI刻蝕，形成從保留的頂層硅膜(3a)下方直到中性體區(qū)的橫向溝槽(8)； 步驟4、選擇物理性質(zhì)與頂層硅膜(3)相同的材料，通過外延生長(zhǎng)的方法填充位于保留的頂層硅膜(3)下方直到中性體區(qū)的橫向溝槽(8)以及保留的頂層硅膜(3)與源端(A)之間的縱向溝槽(7);通過化學(xué)機(jī)械拋光去除多余的部分，去除光刻膠，在源端(A)表面、多晶硅柵(5)表面和漏端(B)表面淀積金屬電極，其中源端(A)表面的金屬電極覆蓋小面積的頂層硅膜(3)。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種利用埋氧腐蝕技術(shù)的SOI體接觸結(jié)構(gòu)及形成方法。包括底層半導(dǎo)體襯底(1)，隱埋SiO2層(2)，頂層硅膜(3)，柵氧化層(4)，多晶硅柵(5)；其特征是通過離子注入在頂層硅膜(3)表面和內(nèi)部形成源端(A)和漏端(B)；在源端(A)一側(cè)靠近邊緣的頂層硅膜(3)和源端(A)之間刻蝕出直至隱埋SiO2層(2)的縱向溝槽(7)，對(duì)源端(A)下方和保留的頂層硅膜(3a)下方的隱埋SiO2層(2)進(jìn)行刻蝕，形成從保留的頂層硅膜(3a)下方經(jīng)過源端(A)下方到中性體區(qū)的橫向溝槽(8)。本發(fā)明提供一種減少工藝步驟，提高器件的可靠性的利用埋氧腐蝕技術(shù)的SOI體接觸結(jié)構(gòu)的形成方法。
文檔編號(hào)H01L29/78GK102916047SQ20121040726
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月23日
發(fā)明者王穎, 包夢(mèng)恬, 曹菲, 劉云濤 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)