專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件及其制造方法，特別涉及沒有基片浮置現(xiàn)象的SOI晶片及其制造方法。
通常，SOI(絕緣層上生長硅)晶片可防止因半導(dǎo)體器件的寄生電容所引起的RC延遲時間，以及接合區(qū)域的漏電流等，從而提供可形成低功耗和高速動作的器件用基片。
通過由形成了絕緣膜的器件晶片和支撐晶片進(jìn)行粘附的方法，及向硅晶片深部注入氧離子而形成SIMOX(由注入的氧進(jìn)行分離)的方法，制造這種SOI晶片。
現(xiàn)有技術(shù)如圖3所示，制備由支撐基片1、絕緣層2及形成器件的硅層3組成的SOI晶片100。其中，硅層3為摻雜第一導(dǎo)電型雜質(zhì)的膜層，為了防止形成于SOI晶片上的MOS(金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管的擊穿及短路現(xiàn)象，應(yīng)形成厚度為約300～1500的硅層3。在該硅層3預(yù)定部分用公知的LOCOS方法形成場氧化膜4，從而限定出有源區(qū)。其中，場氧化膜4下部與絕緣層2接觸，使形成元件的有源區(qū)完全被分隔。在硅層3上部順序形成柵氧化膜5和多晶硅膜，對柵氧化膜5與多晶硅膜構(gòu)圖，從而形成柵電極6。在柵電極6和場氧化膜4之間的硅層3上離子注入第二導(dǎo)電型雜質(zhì)，形成源/漏區(qū)7。其中，源/漏區(qū)7與絕緣層2接觸，因而不會產(chǎn)生接觸電容和泄漏電流。此后，在所得整個結(jié)構(gòu)上部蒸鍍預(yù)定厚度的層間絕緣膜8，進(jìn)行蝕刻以露出源/漏區(qū)7，然后形成與源/漏區(qū)7接觸的金屬布線9。
可是，形成上述器件的硅層厚度為薄膜時，當(dāng)溝道區(qū)完全被耗空之時，溝道區(qū)內(nèi)的電位就會高于普通MOS晶體管的電位。而且，源區(qū)與溝道區(qū)間的電位位壘變低，在漏區(qū)側(cè)的耗盡層中由碰撞離子生成的空穴在溝道區(qū)里暫時地堆積。此時，溝道區(qū)內(nèi)的電位被提升，從源區(qū)開始向溝道區(qū)內(nèi)急劇地注入電子，于是源、漏間的耐壓變低，容易發(fā)生基片浮置現(xiàn)象。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體器件及其制造方法，即在不影響集成度的范圍內(nèi)，形成主體電極區(qū)，從而可防止在SOI基片上發(fā)生的基片浮置現(xiàn)象。
本發(fā)明包括SOI晶片，它具有硅基片、形成于硅基片上部的絕緣膜、第一導(dǎo)電型硅層和在所述硅層與所述絕緣膜之間形成的傳導(dǎo)層；形成于所述硅層，限定出第一和第二有源區(qū)的場氧化膜；形成于所述第一有源區(qū)預(yù)定部位的柵電極；形成于所述柵電極兩側(cè)的第一有源區(qū)的第二導(dǎo)電型源/漏區(qū)；以及形成于所述第二有源區(qū)的預(yù)定導(dǎo)電型主體電極區(qū)。
本發(fā)明半導(dǎo)體器件的制造方法，在SOI晶片上部制造存儲器件的方法中，包括下列步驟提供形成有第一氧化膜的支撐基片；提供形成有場氧化膜的器件基片，該場氧化膜限定出第一有源區(qū)和第二有源區(qū)；在所述器件基片上部形成絕緣膜，以使所述第一和第二有源區(qū)的預(yù)定部位露出；在絕緣膜上部形成傳導(dǎo)層使其包含所述露出部分；在所述傳導(dǎo)層上部形成第二氧化膜；所述器件基片的第二氧化膜與支撐基片的所述第一氧化膜表面接觸，使所述器件基片與所述支撐基片接合；蝕刻器件基片形成硅層，從而由所述支撐基片、硅層和所述基片與硅層之間的第一和第二氧化膜組成SOI晶片；在所述溝道預(yù)定區(qū)域上部形成柵電極；在所述硅層注入第二導(dǎo)電型雜質(zhì)，在第一和第二有源區(qū)分別形成源/漏區(qū)和主體電極區(qū)。
下面，參照


本發(fā)明實施例。
圖1是按照本發(fā)明實施例在SOI晶片上形成的MOS晶體管(金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管)的剖面圖；圖2A-2C是按照本發(fā)明實施例在SOI晶片上制造MOS晶體管的制造方法剖面圖；圖3是現(xiàn)有SOI晶片上形成MOS晶體管的剖面圖。
參見圖1，在SOI基片200硅層的預(yù)定部分上，即硅層40的預(yù)定部分上形成場氧化膜31，該SOI晶片配置有硅支撐基片10、硅支撐基片10上部的氧化膜20和形成MOS晶體管的硅層40，從而限定出形成MOS晶體管的第一有源區(qū)AA和應(yīng)形成主體電極區(qū)的第二有源區(qū)BB。其中，限定為第一有源區(qū)AA和第二有源區(qū)BB的硅層中摻有第一導(dǎo)電型、例如N型或P型雜質(zhì)中的一種雜質(zhì)。
在場氧化膜31之間的第一有源區(qū)AA形成柵氧化膜41和柵電極42。在柵電極兩側(cè)的第一有源區(qū)形成具有第二導(dǎo)電型的源/漏區(qū)43A、43B，在第二有源區(qū)形成主體電極區(qū)43C。其中，主體電極區(qū)43C與源/漏區(qū)43A、43B為同一種導(dǎo)電型，但其它實施例中也可為相反的導(dǎo)電型。
在硅層40與氧化膜20之間形成傳導(dǎo)層33，由絕緣膜與硅支撐基片10絕緣。并且，傳導(dǎo)層33由源/漏區(qū)43A、43B下部的絕緣膜32而與源/漏區(qū)43A、43B絕緣，源/漏區(qū)43A、43B之間的溝道區(qū)與主體電極區(qū)43C接觸，即溝道區(qū)與主體電極區(qū)通過傳導(dǎo)層33電氣連接。其中，傳導(dǎo)層33與形成器件的硅層40為含有同樣的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)的硅層、多晶硅層或硅化物層。
圖2示出按本發(fā)明實施例在SOI晶片上制造MOS晶體管的方法，因而，首先參見圖2A，提供硅(Si)支撐基片10和器件基片30，硅支撐片形成有第一氧化膜20A、器件基片30具有預(yù)定的傳導(dǎo)型。在由Si或GaAs組成的器件基片30的周邊面的預(yù)定部分通過例如公知的LOCOS方法形成場氧化膜31。其中，按如下方式形成場氧化膜31，亦即可以限定形成有器件的第一有源區(qū)AA以及以后將形成主體電極的第二有源區(qū)BB。
在形成了場氧化膜31的器件基片30表面上，利用化學(xué)汽相淀積法淀積預(yù)定厚度的氧化膜32，然后，進(jìn)行蝕刻，露出在第一有源區(qū)AA的器件溝道的預(yù)定區(qū)域和第二有源區(qū)BB的主體電極形成區(qū)域部分。
隨后，形成傳導(dǎo)層33，以使露出的器件基片30的溝道預(yù)定區(qū)和第二有源區(qū)BB的本體電極區(qū)域部分接觸，該傳導(dǎo)層33為與器件基片有同樣導(dǎo)電類型，最好為硅層、多晶硅層、非晶硅或硅化物層。
在傳導(dǎo)層33上部形成預(yù)定厚度的第二氧化膜20B，該氧化膜20B用作為形成SOI晶片的器件基片的埋置絕緣層，并為了使器件基片平坦化，對該露出的表面進(jìn)行拋光。
本發(fā)明中，在支撐基片10上部形成用作SOI晶片埋置絕緣膜的第一氧化膜20A，在器件基片30上部形成用作SOI晶片埋置絕緣膜的第二氧化膜20B。
其它方法是，在器件基片30上部形成用作SOI基片埋置絕緣層的第一氧化膜20A，和在支撐基片10上部形成用作傳導(dǎo)層33和SOI晶片的埋置絕緣膜的第二氧化膜20B。
如圖2B所示，放置器件基片30和硅基片10，使器件基片的第二氧化膜20B和支撐基片的第一氧化膜20A接觸，之后通過熱處理工藝進(jìn)行接合。接著，除去器件基片30，以使場氧化膜31A、31B的表面露出為止，從而形成器件用硅層40，即形成SOI基片200。不僅腐蝕器件基片30，并且進(jìn)行化學(xué)的、機(jī)械的研磨清除，以使其表面平坦，從而形成硅層40。
如圖2C所示，為了在硅層40形成器件，離子注入第一導(dǎo)電型、例如P或N型雜質(zhì)，使其有導(dǎo)電性。然后，在硅層40上部形成厚150～200的柵氧化膜41，和在柵氧化膜上部形成預(yù)定厚度的多晶硅膜，接著，使多晶硅膜和柵氧化膜41構(gòu)圖，形成柵電極42。
在柵電極40兩側(cè)的第一有源區(qū)AA，離子注入第二導(dǎo)電型雜質(zhì)，就形成源/漏區(qū)43A、43B，與此同時，在第二有源區(qū)BB離子注入第二導(dǎo)電型雜質(zhì)，就形成主體電極區(qū)43C。因此，形成SOI晶片200上的MOS晶體管。
本發(fā)明實施例中，若硅層4和傳導(dǎo)層33為N型，則源/漏區(qū)43A、43B就為P型。另一方面，若硅層40和傳導(dǎo)層33為P型，則源/漏區(qū)43A、43B就為N型。此時，雖然主體電極區(qū)43C與源/漏區(qū)43A、43B為相同導(dǎo)電型，但在其它實施例中它們也可具有不同的傳導(dǎo)型。
圖2D是用于電連接上述MOS晶體管的金屬布線工序的示意圖，在形成MOS晶體管的硅層40上部形成預(yù)定厚度的層間絕緣膜44，進(jìn)行刻蝕后，露出源、漏區(qū)43A、43B和主體電極區(qū)43C。然后，在該獲得物表面上形成金屬膜，以使金屬膜與源、漏區(qū)43A、43B和主體電極區(qū)43C接觸，對預(yù)定金屬膜部分構(gòu)圖，于是形成電極布線45。
本發(fā)明中，雖然利用雜質(zhì)摻雜的硅作連接溝道區(qū)和連接主體電極區(qū)的傳導(dǎo)層，但是，使用可摻雜導(dǎo)電型物質(zhì)，如多晶硅、非晶硅、硅化物膜等，也能獲得與本發(fā)明相同的效果。
以上對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，即在不影響集成度的范圍內(nèi)，形成主體電極區(qū)，防止了SOI晶片上發(fā)生的基片浮置現(xiàn)象，從而改善了SOI器件特性。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于包括SOI晶片，它包括硅基片、在硅基片上部形成的絕緣膜、第一導(dǎo)電型硅層和在所述硅層與所述絕緣膜之間形成的傳導(dǎo)層；場氧化膜，它形成于所述硅層，并限定出第一有源區(qū)與第二有源區(qū)；柵電極，它形成于所述第一有源區(qū)的所述硅層的預(yù)定部分；第二導(dǎo)電型源/漏區(qū)，它形成于所述柵電極兩側(cè)的第一有源區(qū)；和形成于所述第二有源區(qū)的所述硅層、與所述傳導(dǎo)層接觸的預(yù)定導(dǎo)電型的主體電極區(qū)。
2.如權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述SOI基片的傳導(dǎo)層為摻有預(yù)定導(dǎo)電型雜質(zhì)的材料。
3.如權(quán)利要求2的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述傳導(dǎo)層具有與所述硅層相同的導(dǎo)電型。
4.如權(quán)利要求2的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述傳導(dǎo)層為選自硅層、多晶硅層、非晶硅和硅化物層中的一種。
5.如權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述傳導(dǎo)層為N型、所述源/漏區(qū)為P型。
6.如權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述傳導(dǎo)層為P型、所述源/漏區(qū)為N型。
7.如權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述主體電極區(qū)與所述源/漏區(qū)有相同的導(dǎo)電型。
8.如權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述SOI晶片還包括形成于源/漏區(qū)下部、使源/漏區(qū)與傳導(dǎo)層分離的絕緣膜。
9.如權(quán)利要求8的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述絕緣膜為氧化膜。
10.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于在SOI晶片上部制造存儲器件的方法中包括下列步驟提供有形成第一氧化膜的支撐基片；提供形成了場氧化膜的器件基片，該場氧化膜限定出第一有源區(qū)和第二有源區(qū)；在所述器件基片上部形成絕緣膜，以使所述第一和第二有源區(qū)的預(yù)定部分露出；在絕緣膜上部形成傳導(dǎo)層，使該傳導(dǎo)層包含所述露出部分；在所述傳導(dǎo)層上部形成第二氧化膜；使所述器件基片的第二氧化膜與支撐基片的所述第一氧化膜的表面接觸，將所述器件基片與所述支撐基片接合；蝕刻器件基片形成硅層，從而由所述支撐基片、硅層和所述基片與硅層之間的第一和第二氧化膜組成SOI晶片；在所述溝道預(yù)定區(qū)域上部形成柵電極；在所述硅層注入第二導(dǎo)電型雜質(zhì)，在所述第一和第二有源區(qū)分別形成源/漏區(qū)和主體電極區(qū)。
11.如權(quán)利要求10的半導(dǎo)體器件制造方法，其特征在于，所述傳導(dǎo)層與硅層具有相同的導(dǎo)電型。
12.如權(quán)利要求10的半導(dǎo)體器件制造方法，其特征在于，所述傳導(dǎo)層由選自硅層、多晶硅層、非晶硅層和硅化物層中之一種形成的。
13.如權(quán)利要求10的半導(dǎo)體器件制造方法，其特征在于，在形成所述第二氧化膜的步驟與使所述器件基片和支撐基片接觸的接合步驟之間，還包括附加的步驟，即使第二氧化膜平坦的平坦化工藝步驟。
14.如權(quán)利要求10的半導(dǎo)體器件制造方法，其特征在于，通過腐蝕工藝使所述第二氧化膜平坦化。
15.如權(quán)利要求10的半導(dǎo)體器件制造方法，其特征在于，通過化學(xué)的、機(jī)械的研磨方法使所述第二氧化膜平坦化。
16.如權(quán)利要求10的半導(dǎo)體器件制造方法，其特征在于，在形成所述S0I晶片的步驟與形成柵電極的步驟之間，還包括下面附加的步驟，即在SOI晶片的硅層上摻雜第一導(dǎo)電型雜質(zhì)。
17.如權(quán)利要求10的半導(dǎo)體器件制造方法，其特征在于，在形成所述源/漏區(qū)和主體電極區(qū)的步驟之后，還包括下列步驟在硅層上部形成層間絕緣膜；蝕刻層間絕緣膜，使所述源/漏區(qū)和主體電極區(qū)露出；形成金屬布線，使所述露出的源/漏區(qū)與主體電極區(qū)接觸。
18.如權(quán)利要求10的半導(dǎo)體器件制造方法，其特征在于，所述第一導(dǎo)電型為P型雜質(zhì)，第二導(dǎo)電型為N型雜質(zhì)。
19.如權(quán)利要求10的半導(dǎo)體器件制造方法，其特征在于，所述第一導(dǎo)電型為N型雜質(zhì)，第二導(dǎo)電型為P型雜質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種半導(dǎo)體器件及其制造方法。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件包括SOI晶片，它包括硅基片、形成于硅基片上部的絕緣膜、第一導(dǎo)電型硅層和形成于所述硅層與所述絕緣膜之間的傳導(dǎo)層；形成于所述硅層的場氧化膜，它限定出第一和第二有源區(qū)；在所述第一有源區(qū)預(yù)定部分形成的柵電極；在所述柵電極兩側(cè)的第一有源區(qū)形成的第二導(dǎo)電型的源/漏區(qū)；在所述第二有源區(qū)形成的預(yù)定導(dǎo)電型的主體電極區(qū)。
文檔編號H01L27/12GK1160293SQ9612393
公開日1997年9月24日 申請日期1996年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月30日
發(fā)明者金載甲 申請人:現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)株式會社