CN102916047B - 一种利用埋氧腐蚀技术的soi体接触结构及形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的是一种利用埋氧腐蚀技术的SOI体接触结构及形成方法。包括底层半导体衬底(1),隐埋SiO2层(2),顶层硅膜(3),栅氧化层(4),多晶硅栅(5);其特征是:通过离子注入在顶层硅膜(3)表面和内部形成源端(A)和漏端(B);在源端(A)一侧靠近边缘的顶层硅膜(3)和源端(A)之间刻蚀出直至隐埋SiO2层(2)的纵向沟槽(7),对源端(A)下方和保留的顶层硅膜(3a)下方的隐埋SiO2层(2)进行刻蚀,形成从保留的顶层硅膜(3a)下方经过源端(A)下方到中性体区的横向沟槽(8)。本发明提供一种减少工艺步骤,提高器件的可靠性的利用埋氧腐蚀技术的SOI体接触结构的形成方法。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种电子元器件,本发明也涉及一种电子元器件的形成方法。具体的说是一种利用埋氧腐蚀技术的SOI体接触结构及其形成方法。
背景技术
SOI技术作为一种全介质隔离技术,有着许多体硅技术不可比拟的优越性。但是SOI器件本身也存在着一些寄生效应,其中部分耗尽SOI器件的浮体效应是与体硅器件相比最大的一个问题,这也成为制约SOI技术发展与广泛应用的原因之一。浮体效应会产生kink效应、漏击穿电压降低、反常亚阈值斜率等,严重影响器件的性能。
由于浮体效应对器件性能的影响,如何抑制浮体效应成为SOI器件研究的热点。针对浮体效应的抑制方法可分为两类:一类是采用体接触的方式使体区积累的空穴得到释放,一类是从工艺的角度出发通过注入复合中心,控制少子寿命。
体接触是指使隐埋氧化层上方、硅膜底部处于电学浮空状态的中性区域和外部相接触,导致空穴不可能在该区域积累。传统的体接触方法有T型栅、H型栅和BTS结构。但是传统的T型栅、H型栅器件的体接触电阻随沟道宽度的增加而增大,相应的浮体效应越显著,虽然可以采取增加硅膜厚度的方法解决接触电阻偏大的问题,但是随着硅膜厚度的增加,器件的源漏结深加大,使得体寄生电容增大,从而影响器件的性能。BTS结构是直接在源区形成P+区,这种结构使得源漏不对称,导致源漏无法互换,进而使有效沟道宽度减小。
因此如何在实现体接触结构的同时,减小接触电阻和寄生电容成为研究SOI MOSFET器件体接触问题的热点。
现有的通过利用沟槽的方法来实现体接触结构的SOI MOSFET器件中,许多器件是通过在源区或漏区下方形成沟槽,将中性体区与栅电极相接实现将中性体区引出。这种方法固然可以抑制SOI MOSFET器件的浮体效应,但有时会破坏SOI MOSFET器件的隔离效果,同时在形成接触沟槽方面,在形成方法上反复的用到掩膜版与刻蚀技术,这使得器件在制作工艺上复杂化,制作步骤繁琐,不利于降低生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实现体接触结构,达到抗浮体效应的作用的利用埋氧腐蚀技术的SOI体接触结构。本发明的目的还在于提供一种可以减少工艺步骤,减少掩膜版的使用,提高器件的可靠性的利用埋氧腐蚀技术的SOI体接触结构的形成方法。
本发明的目的是这样实现的:
本发明的利用埋氧腐蚀技术的SOI体接触结构为:包括一个底层半导体衬底1;一个位于底层半导体衬底上的隐埋SiO2层2,一个位于隐埋SiO2层上的顶层硅膜3;一个位于顶层硅膜上的栅氧化层4;一个位于栅氧化层上的多晶硅栅5;其特征是:通过离子注入在顶层硅膜3表面和内部形成源端A和漏端B;在源端A一侧靠近边缘的顶层硅膜3和源端A之间刻蚀出直至隐埋SiO2层2的纵向沟槽7,对源端A下方和保留的顶层硅膜3a下方的隐埋SiO2层2进行刻蚀,形成从保留的顶层硅膜3a下方经过源端A下方到中性体区的横向沟槽8。
所述的底层半导体衬底1材料为硅、锗、Ⅲ~Ⅴ族化合物半导体材料、Ⅱ~Ⅵ族化合物半导体材料或其他化合物半导体材料,也能采用单晶材料。
所述的单晶材料可通过掺杂使其成为n型衬底或p型衬底。
本发明的利用埋氧腐蚀技术的SOI体接触结构形成方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤1、对典型SOI结构进行光刻有源区,生长栅氧化层4,淀积多晶硅栅5,源漏端注入形成源端A和漏端B;
步骤2、对源端A一侧靠近边缘的顶层硅膜3表面、源端A表面、多晶硅栅5表面和漏端B表面进行涂胶6保护,利用STI技术,在源端A一侧靠近边缘的顶层硅膜3和源端A之间刻蚀出垂直水平面的直至隐埋SiO2层2的纵向沟槽7,将源端A与保留的顶层硅膜3a分隔开;步骤3、通过步骤2中形成的纵向沟槽7,对源端A下方和保留的顶层硅膜3a下方的隐埋SiO2层2进行STI刻蚀,形成从保留的顶层硅膜3a下方直到中性体区的横向沟槽8;
步骤4、选择物理性质与顶层硅膜3相同的材料,通过外延生长的方法填充位于保留的顶层硅膜3下方直到中性体区的横向沟槽8以及保留的顶层硅膜3与源端A之间的纵向沟槽7;通过化学机械抛光去除多余的部分,去除光刻胶,在源端A表面、多晶硅栅5表面和漏端B表面淀积金属电极,其中源端A表面的金属电极覆盖小面积的顶层硅膜3。
本发明的方法的主要特点如下:
本发明提出了一种利用埋氧腐蚀技术的SOI体接触结构及形成方法。与传统的利用掩膜版腐蚀技术从器件顶层开始,逐步向下刻蚀形成体接触结构的方法相比,本发明利用STI技术与外延生长方法形成SOI MOSFET体接触结构。特别地,通过STI技术,去除源区下方的部分隐埋SiO2层,利用外延生长的方法填充半导体材料,在源区下方形成体接触引出通道,将中性体区与源电极相连,实现体接触结构,达到抗浮体效应的作用。本发明在实现体接触结构的同时,减少掩膜版的使用,达到简化制作过程的目的。
附图说明
图1是典型SOI材料的结构示意图;
图2是对图1所示结构经行光刻有源区、生长栅氧化层、淀积多晶硅栅、源漏端注入形成源端和漏端后结构示意图;
图3是进行STI技术,形成顶层硅膜与源端之间的纵向沟槽结构的截面图;
图4是在图3所示基础上,通过STI技术形成从保留的顶层硅膜直到中性体区的横向沟槽结构的截面图;
图5是在刻蚀所得的沟槽中通过外延生长的到填充的顶层硅膜、P和P+离子注入,淀积金属电极后器件最终结构的简略示意图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做详细的描述:
结合图1。所示典型的SOI材料结构中包含:底层半导体衬底1,隐埋SiO2层2,顶层硅膜3。其中底层半导体衬底1材料可自由选择,例如:硅、锗、Ⅲ~Ⅴ族化合物半导体材料、Ⅱ~Ⅵ族化合物半导体材料或其他化合物半导体材料等,也可以采用单晶材料,对于单晶材料也可通过掺杂使其成为n型衬底或p型衬底。
结合图2。在顶层硅膜3上,光刻形成有源区、生长栅氧化层4、淀积多晶硅栅5、源漏端注入形成源端A和漏端B。
结合图3。对源端A一侧靠近边缘的顶层硅膜3表面、源端A表面、多晶硅栅5表面和漏端B表面进行涂胶6保护,利用STI技术,在源端A一侧靠近边缘的顶层硅膜3和源端A之间刻蚀出直至隐埋SiO2层2的纵向沟槽7,将源端A与保留的顶层硅膜3a分隔开。
结合图4。通过纵向沟槽7利用STI技术对源端A下方和保留的顶层硅膜3a下方的隐埋SiO2层2进行刻蚀,形成从保留的顶层硅膜3a下方经过源端A下方到中性体区的横向沟槽8。
结合图5。通过外延生长的方法,在横向沟槽8以及纵向沟槽7中填充补全顶层硅膜3,利用化学机械抛光的方法去除多余的部分,P离子注入形成P区9,P+离子注入形成P+区10。去除多余的光刻胶6,在源端A表面、多晶硅栅5表面和漏端B表面淀积金属电极11,其中源端A表面的金属电极覆盖一部分顶层硅膜3。
以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果经行了进一步详细说明,应注意到的是,以上所述仅为本发明的具体实施例,并不限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的调制和优化,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种利用埋氧腐蚀技术的SOI体接触结构为:包括一个底层半导体衬底(1);一个位于底层半导体衬底上的隐埋SiO2层(2),一个位于隐埋SiO2层上的顶层硅膜(3);一个位于顶层硅膜上的栅氧化层(4);一个位于栅氧化层上的多晶硅栅(5);其特征是:通过离子注入在顶层硅膜(3)表面和内部形成源端(A)和漏端(B);在源端(A)一侧靠近边缘的顶层硅膜(3)和源端(A)之间刻蚀出直至隐埋SiO2层(2)的纵向沟槽(7),对源端(A)下方和保留的顶层硅膜(3a)下方的隐埋SiO2层(2)进行刻蚀,形成从保留的顶层硅膜(3a)下方经过源端(A)下方到中性体区的横向沟槽(8)。
2.根据权利要求1所述的利用埋氧腐蚀技术的SOI体接触结构,其特征在于,所述的底层半导体衬底(1)材料为硅、锗、Ⅲ~Ⅴ族化合物半导体材料、Ⅱ~Ⅵ族化合物半导体材料或其他化合物半导体材料,也能采用单晶材料。
3.根据权利要求2所述的利用埋氧腐蚀技术的SOI体接触结构,其特征在于,所述的单晶材料可通过掺杂使其成为n型衬底或p型衬底。
4.一种利用埋氧腐蚀技术的SOI体接触结构形成方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤1、对典型SOI结构进行光刻有源区,生长栅氧化层(4),淀积多晶硅栅(5),源漏端注入形成源端(A)和漏端(B);
步骤2、对源端(A)一侧靠近边缘的顶层硅膜(3)表面、源端(A)表面、多晶硅栅(5)表面和漏端(B)表面进行涂胶(6)保护,利用STI技术,在源端(A)一侧靠近边缘的顶层硅膜(3)和源端(A)之间刻蚀出垂直水平面的直至隐埋SiO2层(2)的纵向沟槽(7),将源端(A)与保留的顶层硅膜(3a)分隔开;
步骤3、通过步骤2中形成的纵向沟槽(7),对源端(A)下方和保留的顶层硅膜(3a)下方的隐埋SiO2层(2)进行STI刻蚀,形成从保留的顶层硅膜(3a)下方直到中性体区的横向沟槽(8);
步骤4、选择物理性质与顶层硅膜(3)相同的材料,通过外延生长的方法填充位于保留的顶层硅膜(3)下方直到中性体区的横向沟槽(8)以及保留的顶层硅膜(3)与源端(A)之间的纵向沟槽(7);通过化学机械抛光去除多余的部分,去除光刻胶,在源端(A)表面、多晶硅栅(5)表面和漏端(B)表面淀积金属电极,其中源端(A)表面的金属电极覆盖小面积的顶层硅膜(3)。
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