專利名稱:一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及半導(dǎo)體的制造領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)制造技術(shù)的發(fā)展，具有更高性能和更強(qiáng)功能的集成電路要求更大的元件密度，而且各個部件、元件之間或各個元件自身的尺寸、大小和空間也需要進(jìn)一步縮小(目前已經(jīng)可以達(dá)到納米級)，隨著半導(dǎo)體器件尺寸的縮小，各種微觀效應(yīng)凸顯出來，為適應(yīng)器件發(fā)展的需要，本領(lǐng)域技術(shù)人員一直在積極探索新的制造工藝。
絕緣體上娃(Silicon-On-1nsulator, SOI)具有較好的介質(zhì)隔離特性,采用SOI制成的集成電路具有寄生電容小、集成密度高、速度快、工藝簡單和短溝道效應(yīng)小等優(yōu)勢，通常SOI襯底包括三層主要結(jié)構(gòu)，分別是體硅層、體硅層之上的氧化埋層(Buried Oxide層，BOX層)和覆蓋在所述BOX層之上的SOI層，所述SOI層的材料通常是單晶硅。
現(xiàn)有技術(shù)工藝中，使用上述SOI襯底生產(chǎn)半導(dǎo)體器件會采用下陷源/漏區(qū)的工藝，如圖1所示半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。形成圖1示出的結(jié)構(gòu)的具體方法是:首先對SOI襯底進(jìn)行刻蝕，具體而言是刻蝕柵極結(jié)構(gòu)15與SOI襯底的隔離區(qū)之間的SOI層10和BOX層11，以形成延伸至BOX層11內(nèi)的溝槽，然后在該溝槽中填充半導(dǎo)體材料，形成半導(dǎo)體層14，最后在該半導(dǎo)體層14內(nèi)形成源/漏區(qū)。
上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)存在以下缺陷，如圖1所示，在后續(xù)工藝中刻蝕介質(zhì)層17形成源/漏區(qū)的接觸塞時，一方面要對準(zhǔn)半導(dǎo)體層14上的源/漏區(qū)，另一方面要避免損傷柵極結(jié)構(gòu)15，因此刻蝕的控制要求較高；對于采用金屬柵極的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)而言，在工作過程中，金屬柵極和接觸塞之間存在一定的電容，會影響半導(dǎo)體器件的工作性能；在形成與源/漏區(qū)的接觸塞時，由于器件尺寸的減小，接觸塞底部與源/漏區(qū)的接觸面積有限，因此接觸電阻較大，也會影響半導(dǎo)體器件的工作性能。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法，以減小源/漏區(qū)的接觸電阻，減小源/漏區(qū)接觸塞與金屬柵極之間的電容，以及降低形成接觸孔的過程中的刻蝕難度。
一方面，本實用新型提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法，該方法包括:
a)提供SOI襯底，并在所述SOI襯底上形成柵極結(jié)構(gòu)；
b)刻蝕所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的所述SOI襯底的SOI層和BOX層，以形成暴露所述BOX層的溝槽，該溝槽部分進(jìn)入所述BOX層；[0011]c)在所述溝槽的側(cè)壁形成金屬側(cè)墻，該金屬側(cè)墻與所述柵極結(jié)構(gòu)下方的所述SOI層相接觸；
d)形成填充部分所述溝槽的絕緣層，并形成覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)和所述絕緣層的介質(zhì)層；
e)刻蝕該介質(zhì)層以形成至少暴露部分所述絕緣層的第一接觸孔，通過該第一接觸孔刻蝕所述絕緣層，以形成至少暴露部分所述金屬側(cè)墻的第二接觸孔；
f)填充所述第一接觸孔和所述第二接觸孔以形成接觸塞，該接觸塞與所述金屬側(cè)墻相接觸。
另一方面，本實用新型還提供了另一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法，該方法包括:
a)提供SOI襯底，在該SOI襯底上覆蓋掩膜，所述掩膜掩蓋的區(qū)域為預(yù)定形成柵極線的區(qū)域；
b)刻蝕所述掩膜兩側(cè)的所述SOI襯底的SOI層和BOX層，以形成暴露所述BOX層的溝槽，該溝槽部分進(jìn)入所述BOX層；
c)在所述溝槽的側(cè)壁形成金屬側(cè)墻，該金屬側(cè)墻與所述掩膜覆蓋的區(qū)域下方的所述SOI層相接觸；
d)移除所述掩膜以暴露其掩蓋的區(qū)域，在該區(qū)域上形成柵極結(jié)構(gòu)，并形成填充部分所述溝槽的絕緣層；
e)形成覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)和所述絕緣層的介質(zhì)層；
f)刻蝕該介質(zhì)層以形成至少暴露部分所述絕緣層的第一接觸孔，通過該第一接觸孔刻蝕所述絕緣層，以形成至少暴露部分所述金屬側(cè)墻的第二接觸孔；
g)填充所述第一接觸孔和所述第二接觸孔以形成接觸塞，該接觸塞與所述金屬側(cè)墻相接觸。
相應(yīng)地，本實用新型還提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括SOI襯底、柵極結(jié)構(gòu)、金屬側(cè)墻、介質(zhì)層和接觸塞，其中:
所述SOI襯底包括SOI層和BOX層；
所述柵極結(jié)構(gòu)形成在所述SOI層之上；
所述金屬側(cè)墻形成在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的所述SOI襯底內(nèi)，該金屬側(cè)墻與所述柵極結(jié)構(gòu)下方的所述SOI層相接觸，并延伸至所述BOX層內(nèi)；
所述介質(zhì)層覆蓋所述SOI襯底和所述金屬側(cè)墻，所述接觸塞貫穿所述介質(zhì)層并延伸至所述BOX層內(nèi)，該接觸塞與所述金屬側(cè)墻相接觸。
本實用新型提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法首先在SOI襯底上形成延伸至BOX層的溝槽，然后在該溝槽的側(cè)壁形成金屬側(cè)墻，最后形成與該金屬側(cè)墻相接觸的接觸塞，其優(yōu)點在于:接觸塞與金屬側(cè)墻直接接觸，因此源/漏區(qū)的接觸電阻較小，有利于提升半導(dǎo)體器件的工作性能；源/漏區(qū)形成在柵極結(jié)構(gòu)下方的SOI層內(nèi)，因此柵極與源/漏區(qū)的距離遠(yuǎn)，兩者之間的電容小，也有利于提升半導(dǎo)體器件的工作性能；此外，在形成接觸塞的過程中實現(xiàn)自對準(zhǔn)，降低了半導(dǎo)體器件的加工難度。


通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細(xì)描述，本實用新型的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
圖1是現(xiàn)有技術(shù)形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2(a)和圖2(b)是根據(jù)本實用新型的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法的一個具體實施方式
的流程圖；
圖3至圖11是根據(jù)本實用新型的一個具體實施方式
按照圖2(a)示出的流程制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)過程中該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)各個制造階段的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖12至圖14是根據(jù)本實用新型的另一個具體實施方式
按照圖2(b)示出的流程制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)過程中該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的個別制造階段的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中相同或相似的附圖標(biāo)記代表相同或相似的部件。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用新型的實施例作詳細(xì)描述。
下面詳細(xì)描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本實用新型，而不能解釋為對本實用新型的限制。
下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現(xiàn)本實用新型的不同結(jié)構(gòu)。為了簡化本實用新型的公開，下文中對特定例子的部件和設(shè)置進(jìn)行描述。當(dāng)然，它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本實用新型。此外，本實用新型可以在不同例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設(shè)置之間的關(guān)系。此外，本實用新型提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識到其他工藝的可應(yīng)用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的結(jié)構(gòu)可以包括第一和第二特征形成為直接接觸的實施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之間的實施例，這樣第一和第二特征可能不是直接接觸。
以下首先給出本實用新型提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選具體實施方式
，請參考圖11，圖11是根據(jù)本實用新型的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的一個具體實施方式
的剖視結(jié)構(gòu)示意圖，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括SOI襯底、柵極結(jié)構(gòu)200、金屬側(cè)墻160、介質(zhì)層300和接觸塞330，其中:
所述SOI襯底包括SOI層100和BOX層110 ;
所述柵極結(jié)構(gòu)200形成在所述SOI層100之上；
所述金屬側(cè)墻160形成在所述柵極結(jié)構(gòu)200兩側(cè)的所述SOI襯底內(nèi)，該金屬側(cè)墻160與所述柵極結(jié)構(gòu)200下方的所述SOI層100相接觸，并延伸至所述BOX層110內(nèi)；
所述介質(zhì)層300覆蓋所述SOI襯底和所述金屬側(cè)墻160，所述接觸塞330貫穿所述介質(zhì)層300并延伸至所述BOX層110內(nèi)，該接觸塞330與所述金屬側(cè)墻160相接觸。
通常，柵極結(jié)構(gòu)200還包括側(cè)墻210，側(cè)墻210形成在柵極結(jié)構(gòu)200的兩側(cè)。
在另一實施例中，接觸塞330與所述SOI襯底的隔離區(qū)120之間也存在金屬側(cè)墻160。
所述SOI襯底至少具有三層結(jié)構(gòu)，分別是:體硅層130、體硅層130之上的BOX層110，以及覆蓋在BOX層110之上的SOI層100。其中，所述BOX層110的材料通常選用SiO2,BOX層的厚度通常大于IOOnm ；S0I層100的材料是單晶硅、Ge或II1-V族化合物，本具體實施方式
中選用的SOI襯底是具有UltrathinSOI層100的SOI襯底，因此該SOI層100的厚度通常小于lOOnm，例如50nm。通常該SOI襯底中還形成有隔離區(qū)120，用于將所述SOI層100分割為獨(dú)立的區(qū)域，用于后續(xù)加工形成晶體管結(jié)構(gòu)所用，隔離區(qū)120的材料是絕緣材料，例如可以選用Si02、Si3N4或其組合，隔離區(qū)120的寬度可以視半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的設(shè)計需求決定。
柵極結(jié)構(gòu)200包括柵極介質(zhì)層和柵極堆疊。側(cè)墻210可以由氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、碳化硅和/或其他合適的材料形成。側(cè)墻210可以具有多層結(jié)構(gòu)。側(cè)墻210可以通過沉積-刻蝕工藝形成，其厚度范圍大約是10nm-100nm。
金屬側(cè)墻160的材料包括W、Al、TiAl、TiN或其組合等導(dǎo)電性好的金屬材料，接觸塞330的材料優(yōu)選為Al，也可以包括W、Al、TiAl、TiN或其組合。所述金屬側(cè)墻160可作為形成的晶體管結(jié)構(gòu)的源漏區(qū)，甚至于與所述金屬側(cè)墻160直接接觸的那一部分接觸塞也可以認(rèn)為是源漏區(qū)的一部分。
優(yōu)選地，柵極結(jié)構(gòu)200的上平面與接觸塞330的上平面齊平(本實用新型中的術(shù)語“齊平”指的是兩者之間的聞度差在工藝誤差允許的范圍內(nèi))。
在同一個半導(dǎo)體器件之中，根據(jù)制造需要可以包括上述實施例或其他合適的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
下文中將結(jié)合本實用新型提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法對上述實施例進(jìn)行進(jìn)一步的闡述。
請參考圖2(a)，圖2(a)是根據(jù)本實用新型的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法的一個具體實施方式
的流程圖，該方法包括:
步驟SlOl，提供SOI襯底，并在所述SOI襯底上形成柵極結(jié)構(gòu)；
步驟S102，刻蝕所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的所述SOI襯底的SOI層和BOX層，以形成暴露所述BOX層的溝槽，該溝槽部分進(jìn)入所述BOX層；
步驟S103，在所述溝槽的側(cè)壁形成金屬側(cè)墻，該金屬側(cè)墻與所述柵極結(jié)構(gòu)下方的所述SOI層相接觸；
步驟S104，形成填充部分所述溝槽的絕緣層，并形成覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)和所述絕緣層的介質(zhì)層；
步驟S105，刻蝕該介質(zhì)層以形成至少暴露部分所述絕緣層的第一接觸孔，通過該第一接觸孔刻蝕所述絕緣層，以形成至少暴露部分所述金屬側(cè)墻的第二接觸孔；
步驟S106，填充所述第一接觸孔和所述第二接觸孔以形成接觸塞，該接觸塞與所述金屬側(cè)墻相接觸。
下面結(jié)合圖3至圖11對步驟SlOl至步驟S106進(jìn)行說明，圖3至圖11是根據(jù)本實用新型的一個具體實施方式
按照圖1示出的流程制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)過程中該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)各個制造階段的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。需要說明的是，本實用新型各個實施例的附圖僅是為了示意的目的，因此沒有完全按比例繪制。
參考圖3和圖4，執(zhí)行步驟S101，提供SOI襯底，并在所述SOI襯底上形成柵極結(jié)構(gòu) 200。[0060]首先參考圖3，其中，所述SOI襯底至少具有三層結(jié)構(gòu)，分別是:體硅層130、體硅層130之上的BOX層110，以及覆蓋在BOX層110之上的SOI層100。其中，所述BOX層110的材料通常選用SiO2,BOX層的厚度通常大于IOOnm ；S0I層100的材料是單晶硅、Ge或II1-V族化合物，本具體實施方式
中選用的SOI襯底是具有UltrathinSOI層100的SOI襯底，因此該SOI層100的厚度通常小于lOOnm，例如50nm。通常該SOI襯底中還形成有隔離區(qū)120，用于將所述SOI層100分割為獨(dú)立的區(qū)域，用于后續(xù)加工形成晶體管結(jié)構(gòu)所用，隔離區(qū)120的材料是絕緣材料，例如可以選用Si02、Si3N4或其組合，隔離區(qū)120的寬度可以視半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的設(shè)計需求決定。
接下來參考圖4，在所述SOI襯底上形成柵極結(jié)構(gòu)200，在前柵工藝中，該柵極結(jié)構(gòu)200的形成過程如下:形成覆蓋SOI層100和隔離區(qū)120的柵極介質(zhì)層、覆蓋柵極介質(zhì)層的柵金屬層、覆蓋柵金屬層的柵電極層、覆蓋柵電極層的氧化物層、覆蓋氧化物層的氮化物層、以及覆蓋氮化物層并用于繪圖以刻蝕出柵極堆疊的光刻膠層，其中，柵極介質(zhì)層的材料可以是熱氧化層，包括氧化硅、氮氧化硅，也可為高K介質(zhì)，例如Hf02、HfSi0、HfSi0N、HfTa0、HfTi0、HfZr0、Al203、La203、Zr02、LaAlO中的一種或其組合，其厚度在Inm 4nm之間；柵金屬層的材料可以選用 TaC、TiN, TaTbN, TaErN, TaYbN, TaSiN, HfSiN, MoSiN, RuTax, NiTa 中的一種或其組合，其厚度在5nm 20nm之間；柵電極層的材料可以選用Poly-Si,其厚度在20nm 80nm之間；氧化物層的材料是SiO2,其厚度在5nm IOnm之間；氮化物層的材料是Si3N4，其厚度在IOnm 50nm之間；光刻膠層的材料可是烯類單體材料、含有疊氮醌類化合物的材料或聚乙烯月桂酸酯材料等。上述多層結(jié)構(gòu)中除所述光刻膠層以外，可以通過化學(xué)氣相沉積、高密度等離子體CVD、ALD、等離子體增強(qiáng)原子層淀積、脈沖激光沉積或其他合適的方法依次形成在SOI層100上。光刻膠層構(gòu)圖后可以刻蝕上述多層結(jié)構(gòu)形成如圖3所示的柵極結(jié)構(gòu)200。
在后柵工藝中，柵極結(jié)構(gòu)200包括偽柵和承載偽柵的柵介質(zhì)層，可以在隨后的步驟中進(jìn)行替代柵工藝，移除偽柵以形成所需的柵極堆疊結(jié)構(gòu)。
通常地，柵極結(jié)構(gòu)200還包括側(cè)墻210，側(cè)墻210形成在該柵極結(jié)構(gòu)200的兩側(cè)，用于將柵極結(jié)構(gòu)200隔開。側(cè)墻210可以由氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、碳化硅和/或其他合適的材料形成。側(cè)墻210可以具有多層結(jié)構(gòu)。側(cè)墻210可以通過沉積-刻蝕工藝形成，其厚度范圍大約是10nm-100nm。
請參考圖5，執(zhí)行步驟S102，刻蝕柵極結(jié)構(gòu)200兩側(cè)的所述SOI襯底的SOI層100和BOX層110，以形成暴露BOX層110的溝槽140，該溝槽140至少部分進(jìn)入BOX層110。具體而言，使用合適的刻蝕工藝首先移除柵極結(jié)構(gòu)200兩側(cè)的SOI層100，然后移除暴露出來的一部分BOX層110，以形成溝槽140，因此溝槽140不僅暴露了 BOX層110余下的部分，在空間上部分地替代未經(jīng)刻蝕的BOX層110，溝槽140部分進(jìn)入BOX層110。溝槽140的深度是刻蝕掉的SOI層100的厚度與刻蝕掉的BOX層110的厚度之和，就本具體實施方式
選用的SOI襯底而言，通常BOX層110的厚度大于lOOnm，Ultrathin SOI層100的厚度為20nm 30nm,因此溝槽140的深度范圍在50nm 150nm之間。
請參考圖6，執(zhí)行步驟S103，在溝槽140的側(cè)壁形成金屬側(cè)墻160，該金屬側(cè)墻160與柵極結(jié)構(gòu)200下方的SOI層100相接觸。在本實施例中，溝槽140的寬度較大，并暴露部分隔離區(qū)120。如圖6所示，金屬側(cè)墻160在本實施例中形成在溝槽140臨近柵極結(jié)構(gòu)200的側(cè)壁上，以及暴露的隔離區(qū)120的側(cè)壁上。在另一實施例中，形成的溝槽140寬度有限，并未暴露隔離區(qū)120，因此金屬側(cè)墻160只形成在溝槽140臨近柵極結(jié)構(gòu)200的側(cè)壁上?？梢赃x用合適的沉積方法形成金屬側(cè)墻160，優(yōu)選地，金屬側(cè)墻160的材料包括W、Al、TiAUTiN或其組合等導(dǎo)電性好的金屬材料。
參考圖7至圖8，執(zhí)行步驟S104，形成填充部分溝槽140的絕緣層150，并形成覆蓋柵極結(jié)構(gòu)200和絕緣層150的介質(zhì)層300。具體地，如圖7所示，可以通過化學(xué)氣相沉積、高密度等離子體CVD、ALD、等離子體增強(qiáng)原子層淀積、脈沖激光沉積或其他合適的方法先形成絕緣層150，絕緣層150通常只填滿溝槽140的下半部分，并停止在金屬側(cè)墻160的表面，絕緣層的材料通常可以選用Si02。然后如圖8所示，再選用CVD、高密度等離子體CVD、旋涂或其他合適的方法形成介質(zhì)層300，介質(zhì)層300填滿溝槽140的上半部分，并覆蓋絕緣層150和柵極結(jié)構(gòu)200，介質(zhì)層300的材料可以包括SiO2、碳摻雜Si02、BPSG、PSG、UGS、氮氧化硅、氮化硅、低k材料或其組合。在本實施例中，形成介質(zhì)層300后，可以對該介質(zhì)層300進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的平坦化處理，使得介質(zhì)層300的上平面與柵極結(jié)構(gòu)200的上平面齊平，對該介質(zhì)層300進(jìn)行CMP處理后，通常介質(zhì)層300的厚度范圍可以是40nm-150nm，如80nm、IOOnm或 120nmo
優(yōu)選地，絕緣層150的材料和介質(zhì)層的材料300不同，并且兩者具有不同的刻蝕速率。這種選用材料的安排是為了方便在步驟S105中的刻蝕。
基于上述安排，請參考圖9至圖10，執(zhí)行步驟S105，刻蝕介質(zhì)層300以形成至少暴露部分絕緣層150的第一接觸孔310，通過第一接觸孔310刻蝕絕緣層150，以形成至少暴露部分金屬側(cè)墻160的第二接觸孔320。先參考圖9，由于介質(zhì)層300與絕緣層150的材料不同，刻蝕介質(zhì)層300形成第一接觸孔310時，刻蝕大致會停止在絕緣層150的上平面，第一接觸孔310暴露至少部分絕緣層150?？涛g介質(zhì)層300形成第一接觸孔310的工藝可以采用常規(guī)的光刻工藝，并采用干法刻蝕。接下來參考圖10，通過第一接觸孔310進(jìn)行濕法刻蝕，選擇性刻蝕并移除至少部分絕緣層150，移除至少部分絕緣層150后，原來絕緣層150占據(jù)的空間形成第二接觸孔320，該第二接觸孔320至少暴露部分原本被絕緣層150覆蓋住的金屬側(cè)墻160。
請參考圖11，執(zhí)行步驟S106，填充第一接觸孔310和第二接觸孔320以形成接觸塞330，接觸塞330與所述金屬側(cè)墻160相接觸。具體地，選用金屬材料填充第一接觸孔310和第二接觸孔320，優(yōu)選地，所述金屬材料可以選用Al，加熱使Al融為流體態(tài)，由第一接觸孔310進(jìn)入第二接觸孔320內(nèi)，并依次灌滿第二接觸孔320和第一接觸孔310，形成嵌于介質(zhì)層300并部分進(jìn)入BOX層110中的接觸塞330，由于第二接觸孔320暴露金屬側(cè)墻160，因此接觸塞330與金屬側(cè)墻160相接觸。在其他實施例中，可以選用其他合適的金屬材料形成接觸塞330，例如W、Al、TiAl、TiN或其組合。
在本實施例中，總是通過第一接觸孔310刻蝕掉絕緣層150形成第二接觸孔320，再填入金屬形成與金屬側(cè)墻160接觸的接觸塞330，因此只要第二接觸孔320暴露金屬側(cè)墻160，接觸塞330在形成過程很容易就與金屬側(cè)墻160接觸并實現(xiàn)電聯(lián)通，因此形成接觸塞330時，相比現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)了自對準(zhǔn)，降低了難度。
請參考圖2(b)，圖2(b)是根據(jù)本實用新型的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法的另一個具體實施方式
的流程圖，該方法包括:[0072]步驟S201，提供SOI襯底，在該SOI襯底上覆蓋掩膜，所述掩膜掩蓋的區(qū)域為預(yù)定形成柵極線的區(qū)域；
步驟S202，刻蝕所述掩膜兩側(cè)的所述SOI襯底的SOI層和BOX層，以形成暴露所述BOX層的溝槽，該溝槽部分進(jìn)入所述BOX層；
步驟S203，在所述溝槽的側(cè)壁形成金屬側(cè)墻，該金屬側(cè)墻與所述掩膜覆蓋的區(qū)域下方的所述SOI層相接觸；
步驟S204，移除所述掩膜以暴露其掩蓋的區(qū)域，在該區(qū)域上形成柵極結(jié)構(gòu)，并形成填充部分所述溝槽的絕緣層；
步驟S205，形成覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)和所述絕緣層的介質(zhì)層；
步驟S206，刻蝕該介質(zhì)層以形成至少暴露部分所述絕緣層的第一接觸孔，通過該第一接觸孔刻蝕所述絕緣層，以形成至少暴露部分所述金屬側(cè)墻的第二接觸孔；
步驟S207，填充所述第一接觸孔和所述第二接觸孔以形成接觸塞，該接觸塞與所述金屬側(cè)墻相接觸。
下面結(jié)合圖12至圖14對步驟S201至步驟S204進(jìn)行說明，圖12至圖14是根據(jù)本實用新型的一個具體實施方式
按照圖2(b)示出的流程制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)過程中該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)某些制造階段的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。需要說明的是，本實用新型各個實施例的附圖僅是為了示意的目的，因此沒有必要按比例繪制。
圖2(b)所示出的方法與圖2(a)所示出的方法的區(qū)別在于:圖2(a)中的流程，先在襯底上形成柵極結(jié)構(gòu)，然后進(jìn)行刻蝕形成溝槽140，在溝槽140內(nèi)形成金屬側(cè)墻160，之后進(jìn)行形成填充部分溝槽140的絕緣層150等后續(xù)工藝；而圖2(b)中所示出的方法流程，是先在襯底上形成掩膜400，將需要形成柵極結(jié)構(gòu)的區(qū)域掩蓋起來，之后進(jìn)行刻蝕形成溝槽140，在溝槽140內(nèi)形成金屬側(cè)墻160，區(qū)別在于，形成金屬側(cè)墻160后去除掩膜，在去除掩膜的區(qū)域形成柵極結(jié)構(gòu)200，之后再進(jìn)行形成填充部分溝槽140的絕緣層150等后續(xù)工藝。
下面具體介紹形成掩膜以及去除掩膜的步驟，其余與圖2(a)中所示出方法流程一樣的步驟可以參考前文部分的相關(guān)說明，在此不再贅述。
如圖12所示，在SOI襯底上覆蓋掩膜400，通常選用光刻膠為掩膜。然后，通過光刻工藝，將光刻膠掩膜圖案化，進(jìn)而，利用圖案化的光刻膠掩膜，通過刻蝕工藝，形成希望的形狀，本實用新型中即為柵極線的形狀。之后進(jìn)行刻蝕，形成溝槽140，所述溝槽140的深度的范圍是50nm 150nm。所述溝槽140暴露部分所述SOI襯底的隔離區(qū)120。
如圖13所示，在溝槽140內(nèi)形成金屬側(cè)墻160。所述金屬側(cè)墻160的材料包括W、Al、TiAl、TiN或其組合。
如圖14所示，在前述掩膜覆蓋的區(qū)域上形成柵極結(jié)構(gòu)200，并形成填充部分所述溝槽140的絕緣層150。在形成柵極結(jié)構(gòu)200中需要注意，首先在SOI上形成了柵極線，然后需要將所述柵極線切斷以獲得柵極結(jié)構(gòu)200?？蛇x的，還可以在柵極結(jié)構(gòu)200的兩側(cè)形成側(cè)墻210。
步驟S205 步驟S207與圖2(a)中所示步驟S104 S106相同或相似，所需的材料、工藝、流程等均在前文中有所論述，在此就不再贅述。
本實用新型提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法首先在SOI襯底上形成延伸至BOX層110的溝槽140，然后在該溝槽140的側(cè)壁形成金屬側(cè)墻160，最后形成與該金屬側(cè)墻160相接觸的接觸塞330，其優(yōu)點在于:接觸塞330與金屬側(cè)墻160直接接觸，因此源/漏區(qū)的接觸電阻較小，有利于提升半導(dǎo)體器件的工作性能；源/漏區(qū)形成在柵極結(jié)構(gòu)200下方的SOI層100內(nèi)，因此柵極與源/漏區(qū)的距離遠(yuǎn)，兩者之間的電容小，也有利于提升半導(dǎo)體器件的工作性能；此外，在形成接觸塞330的過程中實現(xiàn)自對準(zhǔn)，因此降低了半導(dǎo)體器件的加工難度。
雖然關(guān)于示例實施例及其優(yōu)點已經(jīng)詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解在不脫離本實用新型的精神和所附權(quán)利要求
限定的保護(hù)范圍的情況下，可以對這些實施例進(jìn)行各種變化、替換和修改。對于其他例子，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)容易理解在保持本實用新型保護(hù)范圍內(nèi)的同時，工藝步驟的次序可以變化。
此外，本實用新型的應(yīng)用范圍不局限于說明書中描述的特定實施例的工藝、機(jī)構(gòu)、制造、物質(zhì)組成、手段、方法及步驟。從本實用新型的公開內(nèi)容，作為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將容易地理解，對于目前已存在或者以后即將開發(fā)出的工藝、機(jī)構(gòu)、制造、物質(zhì)組成、手段、方法或步驟，其中它們執(zhí)行與本實用新型描述的對應(yīng)實施例大體相同的功能或者獲得大體相同的結(jié)果，依照本實用新型可以對它們進(jìn)行應(yīng)用。因此，本實用新型所附權(quán)利要求
旨在將這些工藝、機(jī)構(gòu)、制造、物質(zhì)組成、手段、方法或步驟包含在其保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括SOI襯底、柵極結(jié)構(gòu)(200)、金屬側(cè)墻(160)、介質(zhì)層(300)和接觸塞(330)，其中: 所述SOI襯底包括SOI層(100)和BOX層(110); 所述柵極結(jié)構(gòu)(200 )形成在所述SOI層(100 )之上； 所述金屬側(cè)墻(160)形成在所述柵極結(jié)構(gòu)(200)兩側(cè)的所述SOI襯底內(nèi)，該金屬側(cè)墻(160)與所述柵極結(jié)構(gòu)(200)下方的所述SOI層(100)相接觸，并延伸至所述BOX層(110)內(nèi)； 所述介質(zhì)層(300)覆蓋所述SOI襯底和所述金屬側(cè)墻(160)，所述接觸塞(330)貫穿所述介質(zhì)層(300)并延伸至所述BOX層(110)內(nèi)，該接觸塞(330)與所述金屬側(cè)墻(160)相接觸； 其中，所述柵極結(jié)構(gòu)(200)的上平面與所述接觸塞(330)的上平面齊平。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于: 所述接觸塞(330 )與所述SOI襯底的隔離區(qū)(120 )之間也存在金屬側(cè)墻(160 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于: 所述金屬側(cè)墻(160)的材料包括W、Al、TiAl或TiN。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于: 所述接觸塞(330)的材料包括W、Al、TiAl或TiN。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于: 所述柵極結(jié)構(gòu)還包括側(cè)墻(210)，該側(cè)墻(210)形成在所述柵極結(jié)構(gòu)(200)的兩側(cè)。
專利摘要
本實用新型提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括SOI襯底、柵極結(jié)構(gòu)、金屬側(cè)墻、介質(zhì)層和接觸塞，其中所述SOI襯底包括SOI層和BOX層；所述柵極結(jié)構(gòu)形成在所述SOI層之上；所述金屬側(cè)墻形成在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的所述SOI襯底內(nèi)，該金屬側(cè)墻與所述柵極結(jié)構(gòu)下方的所述SOI層相接觸，并延伸至所述BOX層內(nèi)；所述介質(zhì)層覆蓋所述SOI襯底和所述金屬側(cè)墻，所述接觸塞貫穿所述介質(zhì)層并延伸至所述BOX層內(nèi)，該接觸塞與所述金屬側(cè)墻相接觸；其中，所述柵極結(jié)構(gòu)的上平面與所述接觸塞的上平面齊平。本實用新型提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)能提升半導(dǎo)體器件的性能和減小加工難度。
文檔編號H01L29/78GKCN203038894 U發(fā)布類型授權(quán) 專利申請?zhí)朇N 201190000058
公開日2013年7月3日 申請日期2011年8月25日
發(fā)明者尹海洲, 朱慧瓏, 駱志炯 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所, 北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan