太阳城集团

  • / 11
  • 下载费用:30 金币  

接触电极制造方法和半导体器件.pdf

摘要
申请专利号:

CN201010531985.2

申请日:

2010.10.29

公开号:

CN102468326B

公开日:

2015.01.07

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H01L 29/417申请日:20101029|||公开
IPC分类号: H01L29/417; H01L29/78; H01L21/28; H01L21/768 主分类号: H01L29/417
申请人: 中国科学院微电子研究所
发明人: 朱慧珑; 尹海洲; 骆志炯
地址: 100029 北京市朝阳区北土城西路3号
优先权:
专利代理机构: 中科专利商标代理有限责任公司 11021 代理人: 赵伟
PDF完整版下载: PDF下载
法律状态
申请(专利)号:

太阳城集团CN201010531985.2

授权太阳城集团号:

102468326B||||||

法律状态太阳城集团日:

太阳城集团2015.01.07|||2012.07.04|||2012.05.23

法律状态类型:

授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明提出了一种半导体器件,包括:衬底;栅极部分,形成在所述衬底上;源极部分和漏极部分,分别位于所述栅极部分的相对侧;接触电极,与所述源极部分和/或所述漏极部分相接触,其中所述接触电极在与所述源极部分和/或所述漏极部分接触的一端具有增大的端部。在本发明中,由于在与源极部分/漏极部分接触的界面,增大了接触电极的接触面积,实现了接触电阻的降低,从而确保/增强了半导体器件的性能。本发明还提出了用于制造前述半导体器件(尤其是其中的接触电极)的方法。

权利要求书

1: 一种半导体器件, 包括 : 衬底 ; 栅极部分, 形成在所述衬底上 ; 源极部分和漏极部分, 分别位于所述栅极部分的相对侧 ; 接触电极, 与所述源极部分和 / 或所述漏极部分相接触, 其中所述接触电极在与所述源极部分和 / 或所述漏极部分接触的一端具有增大的端 部。
2: 根据权利要求 1 所述的半导体器件, 其特征在于 所述源极部分包括形成在所述衬底内的源极原位掺杂层和位于所述源极原位掺杂层 上的提升源极层, 以及 所述漏极部分包括形成在所述衬底内的漏极原位掺杂层和位于所述漏极原位掺杂层 上的提升漏极层。
3: 根据权利要求 2 所述的半导体器件, 其特征在于 所述接触电极的增大的端部位于所述提升源极层或所述提升漏极层中。
4: 根据权利要求 2 所述的半导体器件, 其特征在于 所述接触电极的增大的端部位于所述提升源极层和所述源极原位掺杂层中 ; 和/或 所述接触电极的增大的端部位于所述提升漏极层和所述漏极原位掺杂层中。
5: 根据权利要求 4 所述的半导体器件, 其特征在于 所述接触电极由应变电极材料形成。
6: 根据权利要求 1 ~ 5 之一所述的半导体器件, 其特征在于 所述衬底是 Si 衬底, 所述 Si 衬底表面的晶面取向为 <100>, 所述提升源极层和 / 或所 述提升漏极层是沿所述 Si 衬底表面的晶面取向 <100> 外延生长形成的, 所述增大的端部是 通过湿法刻蚀形成的。
7: 根据权利要求 1 ~ 5 之一所述的半导体器件, 其特征在于 所述衬底是 Si 衬底, 所述 Si 衬底表面的晶面取向为 <100>, 所述提升源极层和 / 或所 述提升漏极层是沿所述 Si 衬底表面的晶面取向 <100> 外延生长形成的, 所述增大的端部的 侧壁与 Si 晶体的晶面 {111} 平行。
8: 一种接触电极制造方法, 包括 : 在半导体器件结构上形成接触孔, 所述半导体器件结构包括栅极部分、 源极部分和漏 极部分, 所述接触孔的底部暴露出所述源极部分和 / 或所述漏极部分 ; 对暴露在所述接触孔的底部的所述源极部分和 / 或所述漏极部分进行刻蚀, 形成底部 增大的接触孔 ; 以及 在底部增大的接触孔中填充电极材料, 形成与源极部分和 / 或漏极部分相接触的接触 电极, 由此所述接触电极在与源极部分和 / 或漏极部分接触的一端具有增大的端部。
9: 根据权利要求 8 所述的接触电极制造方法, 其特征在于 所述源极部分包括形成在衬底内的源极原位掺杂层和位于源极原位掺杂层上的提升 源极层, 以及 所述漏极部分包括形成在衬底内的漏极原位掺杂层和位于漏极原位掺杂层上的提升 漏极层。 2
10: 根据权利要求 9 所述的接触电极制造方法, 其特征在于 在所述刻蚀步骤中, 仅刻蚀所述源极原位掺杂层和 / 或所述漏极原位掺杂层。
11: 根据权利要求 9 所述的接触电极制造方法, 其特征在于 在所述刻蚀步骤中, 刻蚀所述源极原位掺杂层和所述提升源极层, 和 / 或刻蚀所述漏 极原位掺杂层和所述提升漏极层。
12: 根据权利要求 11 所述的接触电极制造方法, 其特征在于 所述电极材料是应变电极材料。
13: 根据权利要求 8 ~ 12 之一所述的半导体器件, 其特征在于 所述衬底是 Si 衬底, 所述 Si 衬底表面的晶面取向为 <100>, 所述提升源极层和 / 或所 述提升漏极层是沿所述 Si 衬底表面的晶面取向 <100> 外延生长形成的, 所述底部增大的接 触孔是通过湿法刻蚀形成的。
14: 根据权利要求 8 ~ 12 之一所述的半导体器件, 其特征在于 所述衬底是 Si 衬底, 所述 Si 衬底表面的晶面取向为 <100>, 所述提升源极层和 / 或所 述提升漏极层是沿所述 Si 衬底表面的晶面取向 <100> 外延生长形成的, 所述底部增大的接 触孔的侧壁与 Si 晶体的晶面 {111} 平行。

说明书


接触电极制造方法和半导体器件

    【技术领域】
     本发明涉及半导体领域, 尤其涉及半导体器件及其制造方法, 更具体地, 涉及一种 接触电极制造方法以及一种包含按照前述接触电极制造方法制造的接触电极的半导体器 件。背景技术
     随着半导体器件的尺寸越来越小, 用于源极部分 / 漏极部分的接触电极的尺寸也 越来越小。在这种情况下, 接触电极与源极部分 / 漏极部分之间的接触电阻存在变大的趋 势, 接触电阻的增大将导致半导体器件的性能下降。 发明内容
     考虑到传统工艺的上述缺陷, 本发明提出了一种接触电极制造方法, 通过增大接 触电极与源极部分 / 漏极部分之间的接触面积来达到降低接触电阻的目的。根据本发明制 造的接触电极具有与源极部分 / 漏极部分接触的增大端部, 根据本发明的工艺特征, 所述 增大端部具有钻石形截面。此外, 本发明还提出了一种包含按照前述接触电极制造方法制 造的接触电极的半导体器件。
     根据本发明的第一方案, 提出了一种半导体器件, 包括 : 衬底 ; 栅极部分, 形成在 所述衬底上 ; 源极部分和漏极部分, 分别位于所述栅极部分的相对侧 ; 接触电极, 与所述源 极部分和 / 或所述漏极部分相接触, 其中所述接触电极在与所述源极部分和 / 或所述漏极 部分接触的一端具有增大的端部。
     优选地, 所述源极部分包括形成在所述衬底内的源极原位掺杂层和位于所述源极 原位掺杂层上的提升源极层, 以及所述漏极部分包括形成在所述衬底内的漏极原位掺杂层 和位于所述漏极原位掺杂层上的提升漏极层。
     优选地, 所述接触电极的增大的端部位于所述提升源极层或所述提升漏极层中。
     优选地, 所述接触电极的增大的端部位于所述提升源极层和所述源极原位掺杂层 中; 和 / 或所述接触电极的增大的端部位于所述提升漏极层和所述漏极原位掺杂层中。
     优选地, 所述接触电极由应变电极材料形成。
     优选地, 所述衬底是 Si 衬底, 所述 Si 衬底表面的晶面取向为 <100>, 所述提升源极 层和 / 或所述提升漏极层是沿所述 Si 衬底表面的晶面取向 <100> 外延生长形成的, 所述增 大的端部是通过湿法刻蚀形成的。
     优选地, 所述衬底是 Si 衬底, 所述 Si 衬底表面的晶面取向为 <100>, 所述提升源极 层和 / 或所述提升漏极层是沿所述 Si 衬底表面的晶面取向 <100> 外延生长形成的, 所述增 大的端部的侧壁与 Si 晶体的晶面 {111} 平行。
     根据本发明的第二方案, 提出了一种接触电极制造方法, 包括 : 在半导体器件结构 上形成接触孔, 所述半导体器件结构包括栅极部分、 源极部分和漏极部分, 所述接触孔的底 部暴露出所述源极部分和 / 或所述漏极部分 ; 对暴露在所述接触孔的底部的所述源极部分和 / 或所述漏极部分进行刻蚀, 形成底部增大的接触孔 ; 以及在底部增大的接触孔中填充 电极材料, 形成与源极部分和 / 或漏极部分相接触的接触电极, 由此所述接触电极在与源 极部分和 / 或漏极部分接触的一端具有增大的端部。
     优选地, 所述源极部分包括形成在衬底内的源极原位掺杂层和位于源极原位掺杂 层上的提升源极层, 以及所述漏极部分包括形成在衬底内的漏极原位掺杂层和位于漏极原 位掺杂层上的提升漏极层。
     优选地, 在所述刻蚀步骤中, 仅刻蚀所述源极原位掺杂层和 / 或所述漏极原位掺 杂层。
     优选地, 在所述刻蚀步骤中, 刻蚀所述源极原位掺杂层和所述提升源极层, 和/或 刻蚀所述漏极原位掺杂层和所述提升漏极层。
     优选地, 所述电极材料是应变电极材料。
     优选地, 所述衬底是 Si 衬底, 所述 Si 衬底表面的晶面取向为 <100>, 所述提升源极 层和 / 或所述提升漏极层是沿所述 Si 衬底表面的晶面取向 <100> 外延生长形成的, 所述底 部增大的接触孔是通过湿法刻蚀形成的。
     优选地, 所述衬底是 Si 衬底, 所述 Si 衬底表面的晶面取向为 <100>, 所述提升源极 层和 / 或所述提升漏极层是沿所述 Si 衬底表面的晶面取向 <100> 外延生长形成的, 所述底 部增大的接触孔的侧壁与 Si 晶体的晶面 {111} 平行。 在本发明中, 由于在与源极部分 / 漏极部分接触的界面, 增大了接触电极的接触 面积, 实现了接触电阻的降低, 从而确保 / 增强了半导体器件的性能。
     附图说明 通过下面结合附图说明本发明的优选实施例, 将使本发明的上述及其它目的、 特 征和优点更加清楚, 其中 :
     图 1 ~ 6 示出了本发明第一实施例所提出的接触电极制造方法的各个步骤的示意 图, 其中图 6 示出了包含根据本发明第一实施例所提出的接触电极制造方法制造完成的接 触电极在内的半导体器件 ; 以及
     图 1 ~ 4、 7 和 8 示出了本发明第一实施例所提出的接触电极制造方法的各个步骤 的示意图, 其中图 8 示出了包含根据本发明第二实施例所提出的接触电极制造方法制造完 成的接触电极在内的半导体器件。
     应当注意的是, 本说明书附图并非按照比例绘制, 而仅为示意性的目的, 因此, 不 应被理解为对本发明范围的任何限制和约束。在附图中, 相似的组成部分以相似的附图标 号标识。
     具体实施方式
     下面参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明, 在描述过程中省略了对于本 发明来说是不必要的细节和功能, 以防止对本发明的理解造成混淆。
     【第一实施例】
     首先, 参考图 6, 对包含根据本发明第一实施例所提出的接触电极制造方法制造完 成的接触电极在内的半导体器件进行详细描述。图 6 示出了包含根据本发明第一实施例所提出的接触电极制造方法制造完成的接触电极在内的半导体器件的示意图。
     如图 6 所示, 包含根据本发明第一实施例所提出的接触电极制造方法制造完成的 接触电极在内的半导体器件主要包括 : 衬底 100(Si 晶片、 SOI 等 ) ; 栅极部分 800, 形成在衬 底 100 上 ; 源极部分 (S) 和漏极部分 (D), 分别位于栅极部分 800 的相对侧, 源极部分包括形 成在衬底 100 内的源极原位掺杂层 (n 型或 p 型 )310 和位于源极原位掺杂层 310 上方的提 升源极层 (n 型或 p 型掺杂 Si)210, 漏极部分包括形成在衬底 100 内的漏极原位掺杂层 (n 型或 p 型 )320 和位于漏极原位掺杂层 320 上方的提升漏极层 (n 型或 p 型掺杂 Si)220 ; 氮 化物层 400, 覆盖栅极部分 800、 源极部分和漏极部分 ; 氧化物层 500, 覆盖氮化物层 400 ; 源 极接触电极 610, 穿透氧化物层 500 和氮化物层 400, 与源极部分的提升源极层 210 相接触 ; 以及漏极接触电极 620, 穿透氧化物层 500 和氮化物层 400, 与漏极部分的提升漏极层 220 相接触, 其中源极接触电极 610 和漏极接触电极 620 位于提升源极层 210 和提升漏极层 220 中的端部具有增大的截面 ( 钻石形截面 )。在上述方案中, 氧化物层 500 和氮化物层 400 也 可以由本领域技术人员熟知的其他介质材料替代, 本发明对此不做限制。
     在本发明中, 由于源极接触电极 610/ 漏极接触电极 620 在与源极部分 / 漏极部分 接触的一端具有增大的端部, 增大了源极接触电极 610/ 漏极接触电极 620 与源极部分 / 漏 极部分之间的接触面积, 实现了接触电阻的降低, 从而确保 / 增强了半导体器件的性能。
     接下来, 将结合图 1 ~ 6, 对根据本发明第一实施例的接触电极制造方法的各个步 骤进行详细描述。
     首先, 如图 1 所示, 按照传统工艺, 在衬底 100(Si 晶片、 SOI 等或其他能够用于半导 体制造中的衬底结构 ) 上形成栅极叠层 800’ 。对于本发明的实施例来说, 可选地, 衬底 100 可以采用其表面的晶面取向为 <100> 的 Si 衬底。栅极叠层 800 由栅极电介质层 810、 栅极 导体 820 和氮化物盖层 830 自下而上排列构成。
     然后, 如图 2 所示, 按照传统工艺, 在衬底 100 内形成源极原位掺杂层 (n 型或 p 型 )310 和漏极原位掺杂层 (n 型或 p 型 )320, 并进行退火以激活注入的离子。之后, 形成围 绕栅极叠层 800’ 四周的侧墙 840。此后, 可选地, 可以进一步进行源 / 漏重掺杂。
     接着, 在源极原位掺杂层 310 和漏极原位掺杂层 320 上形成提升源极层 (n 型或 p 型掺杂 Si)210 和提升漏极层 (n 型或 p 型掺杂 Si)220, 从而形成半导体器件的源极部分和 漏极部分。 例如, 提升源极层 210 和提升漏极层 220 可以是与衬底 100 不同的半导体层。 优 选地, 对于本发明的实施例, 可以沿其表面的晶面取向为 <100> 的 Si 衬底 100 的晶面取向 <100> 外延生长 Si 或掺杂 Si 来形成提升源极层 210 和提升漏极层 220。例如, 可以采用传 统的延伸离子注入和退火方法来形成上述结构。
     以下, 为了行文方便和图示清楚, 省略了对栅极部分 800 的细节结构 (810、 820、 830、 840、 800’ ) 的详细描述, 存在多种工艺可以形成具有上述结构的栅极部分 800。此外, 栅极部分 800 并不局限于说明书附图所图示的结构, 也可以是按照传统工艺得到的其他结 构的栅极部分 800。
     接下来, 如图 3 所示, 按照传统工艺, 在图 2 所示的结构上保形地顺序沉积氮化物 层 400 和氧化物层 500, 并对氧化物层 500 进行平坦化 ( 可以采用化学机械平坦化 (CMP) 等 工艺 )。 其中, 氧化物层 500 和氮化物层 400 也可以由本领域技术人员熟知的其他介质材料 替代, 本发明对此不做限制。之后, 如图 4 所示, 按照传统工艺, 在图 3 所示的结构上形成用于容纳接触电极的 接触孔, 接触孔的底部暴露出源极部分 / 漏极部分。例如, 可以采用传统的光刻工艺等。
     接下来, 如图 5 所示, 形成下端部增大的接触孔。例如, 可以采用各向同性的干法 刻蚀或湿法刻蚀, 或者采用各向异性的湿法刻蚀 ( 接触孔的侧壁与 Si 晶体的晶面 {111} 平 行 )。例如, 可以利用 KOH 或 TMAH 溶液, 对图 4 所示的结构中暴露在接触孔底部的提升源极 层 210 和提升漏极层 220 进行湿法刻蚀, 形成底部增大的接触孔 ( 钻石形截面 )。
     最后, 如图 6 所示, 按照传统工艺, 在图 5 所示的接触孔中填充电极金属, 形成源极 接触电极 610/ 漏极接触电极 620。源极接触电极 610/ 漏极接触电极 620 具有接触孔的形 状, 即, 在与提升源极层 210/ 提升漏极层 220 接触的一端具有增大的端部 ( 该增大的端部 具有钻石形截面 ), 增大了源极接触电极 610/ 漏极接触电极 620 与提升源极层 210/ 提升漏 极层 220( 源极部分 / 漏极部分 ) 之间的接触面积。
     在本发明中, 由于源极接触电极 610/ 漏极接触电极 620 在与源极部分 / 漏极部分 接触的一端具有增大的端部, 增大了源极接触电极 610/ 漏极接触电极 620 与源极部分 / 漏 极部分之间的接触面积, 实现了接触电阻的降低, 从而确保 / 增强了半导体器件的性能。
     【第二实施例】 首先, 参考图 8, 对包含根据本发明第二实施例所提出的接触电极制造方法制造完 成的接触电极在内的半导体器件进行详细描述。图 8 示出了包含根据本发明第二实施例所 提出的接触电极制造方法制造完成的接触电极在内的半导体器件的示意图。
     如图 8 所示, 包含根据本发明第二实施例所提出的接触电极制造方法制造完成的 接触电极在内的半导体器件主要包括 : 衬底 100(Si 晶片、 SOI 等 ) ; 栅极部分 800, 形成在衬 底 100 上 ; 源极部分 (S) 和漏极部分 (D), 分别位于栅极部分 800 的相对侧, 源极部分包括形 成在衬底 100 内的源极原位掺杂层 (n 型或 p 型 )310 和位于源极原位掺杂层 310 上方的提 升源极层 (n 型或 p 型掺杂 Si)210, 漏极部分包括形成在衬底 100 内的漏极原位掺杂层 (n 型或 p 型 )320 和位于漏极原位掺杂层 320 上方的提升漏极层 (n 型或 p 型掺杂 Si)220 ; 氮 化物层 400, 覆盖栅极部分 800、 源极部分和漏极部分 ; 氧化物层 500, 覆盖氮化物层 400 ; 源 极接触电极 710, 穿透氧化物层 500、 氮化物层 400 和提升源极层 210, 与源极部分的源极原 位掺杂层 310 相接触 ; 以及漏极接触电极 720, 穿透氧化物层 500、 氮化物层 400 和提升漏极 层 220, 与漏极部分的漏极原位掺杂层 320 相接触, 其中源极接触电极 710 和漏极接触电极 720 位于源极部分 ( 提升源极层 210 和源极原位掺杂层 310) 和漏极部分 ( 提升漏极层 220 和漏极原位掺杂层 320) 中的端部具有增大的截面 ( 钻石形截面 )。在上述方案中, 氧化物 层 500 和氮化物层 400 也可以由本领域技术人员熟知的其他介质材料替代, 本发明对此不 做限制。
     在本发明中, 由于源极接触电极 710/ 漏极接触电极 720 在与源极部分 / 漏极部分 接触的一端具有增大的端部, 增大了源极接触电极 710/ 漏极接触电极 720 与源极部分 / 漏 极部分之间的接触面积, 实现了接触电阻的降低, 从而确保 / 增强了半导体器件的性能。
     此外, 图 8 所示的源极接触电极 710/ 漏极接触电极 720 可以由应变电极材料形 成, 由此对周围的其他结构 ( 尤其是位于衬底 100 内的漏极原位掺杂层 320/ 漏极原位掺杂 层 320) 产生拉应力 (n 型半导体器件 ) 或压应力 (p 型半导体器件 ), 提高电子迁移率 (n 型 半导体器件 ) 或空穴迁移率 (p 型半导体器件 ), 从而进一步增强半导体器件的性能。
     接下来, 将结合图 1 ~ 4、 7 和 8, 对根据本发明第二实施例的接触电极制造方法的 各个步骤进行详细描述。
     图 1 ~ 4 的步骤与根据本发明第一实施例的接触电极制造方法相同, 为了行文简 洁起见, 这里省略了对图 1 ~ 4 的详细描述, 具体内容可参考前述 【第一实施例】 中的详细 描述。
     如图 4 所示, 形成了用于容纳接触电极的接触孔, 接触孔的底部暴露出源极部分 / 漏极部分。
     接下来, 如图 7 所示, 形成下端部增大的接触孔。例如, 可以采用各向同性的干法 刻蚀或湿法刻蚀, 或者采用各向异性的湿法刻蚀 ( 接触孔的侧壁与 Si 晶体的晶面 {111} 平 行 )。例如, 可以利用 KOH 或 TMAH 溶液, 对图 4 所示的结构中暴露在接触孔底部的源极部 分 / 漏极部分进行湿法刻蚀。在第一实施例中, 提升源极层 210 和提升漏极层 220 未被刻 蚀穿透 ( 例如, 通过控制溶液的浓度和温度、 刻蚀的太阳城集团等 )。 与第一实施例不同, 在第二实 施例中, 刻蚀穿透提升源极层 210 和提升漏极层 220, 并进一步刻蚀源极原位掺杂层 310 和 漏极原位掺杂层 320, 形成底部增大的接触孔 ( 钻石形截面 )。在第二实施例中, 可以得到 比第一实施例底部增大更多的接触孔。 最后, 如图 8 所示, 按照传统工艺, 在图 7 所示的接触孔中填充电极金属, 形成源极 接触电极 710/ 漏极接触电极 720。源极接触电极 710/ 漏极接触电极 720 具有接触孔的形 状, 即, 在与源极部分 ( 提升源极层 210 和源极原位掺杂层 310)/ 漏极部分 ( 提升漏极层 220 和漏极原位掺杂层 320) 接触的一端具有增大的端部 ( 该增大的端部具有钻石形截面 ), 增 大了源极接触电极 710/ 漏极接触电极 720 与源极部分 / 漏极部分之间的接触面积。
     在本发明中, 由于源极接触电极 710/ 漏极接触电极 720 在与源极部分 / 漏极部分 接触的一端具有增大的端部, 增大了源极接触电极 710/ 漏极接触电极 720 与源极部分 / 漏 极部分之间的接触面积, 实现了接触电阻的降低, 从而确保 / 增强了半导体器件的性能。
     此外, 在图 8 所示步骤中, 可以填充应变电极金属来形成源极接触电极 710/ 漏极 接触电极 720, 由此对周围的其他结构 ( 尤其是位于衬底 100 内的漏极原位掺杂层 320/ 漏 极原位掺杂层 320) 产生拉应力 (n 型半导体器件 ) 或压应力 (p 型半导体器件 )( 通过控制 沉积时的工艺参数来控制应力的产生 ), 提高电子迁移率 (n 型半导体器件 ) 或空穴迁移率 (p 型半导体器件 ), 从而进一步增强半导体器件的性能。
     至此已经结合优选实施例对本发明进行了描述。应该理解, 本领域技术人员在不 脱离本发明的精神和范围的情况下, 可以进行各种其它的改变、 替换和添加。因此, 本发明 的范围不局限于上述特定实施例, 而应由所附权利要求所限定。
    

关 键 词:
接触 电极 制造 方法 半导体器件
  专利查询网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
太阳城集团本文
本文标题:接触电极制造方法和半导体器件.pdf
链接地址:http://zh228.com/p-6420479.html
太阳城集团我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们

copyright@ 2017-2018 zhuanlichaxun.net网站版权所有
经营许可证编号:粤ICP备17046363号-1 
 


收起
展开
葡京赌场|welcome document.write ('');