TW419717B - Semiconductor device and method for manufacturing the same - Google Patents

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41 扣 17 Λ7 s—-~~~—-_______ Β7 五、發明説明~~ ----— [發明所屬之技術領域] 本發明係關於具有在實際之電路動作中不需要的虛設闊 散層區域和虛設閘極的半導體裝置及其製造方法。 [習知之技術] I 年來’尤其是在邏輯 LSI(Large Scale Integrated Circuit ·· 大型積體電路）方面，必會在LSI晶片内混合有密集存在電 晶體的印为、及獨立存在電.晶體的部分。該種電晶體配置 之疏选差’會影響到電晶體之閘極尺寸的加工製程，例如 光蝕刻步驟或蝕刻步驟，且會使加工後之閘極尺寸的不均 等擴大。又，在形成電晶體之後，雖係使用CMP(Chemicai_ Mechanical Polishing ··化學機械式研磨）技術等以使已堆積的 層間絕緣膜平坦化，但是該種在平坦化後之層間絕緣膜的 厚度’最後會大幅依存於基底之電晶體配置的疏密差。 有鑒於該問題點，有提案了各種在實際的LSI動作中雖不 需要’但是藉由在晶片全體上均等配置虛設閘極，以抑制 該等製程不均等的技術。 [發明所欲解決之問題] 經淺部中央標準局只工消费合作社印f n - *- - n H - I - - - -i 丁 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 然而，上述虛設之閘極，雖是在實際L s I動作中不需要， 但是若預先保持浮動狀態的話，則會發生所謂L s I動作不 穩定的問題。又，爲了規避該浮動狀態，當欲將虛設閘極 之电位固疋在某處時’就會隨著配線面積之增加，而發生 所謂晶片面積增大的問題。 本發明係有鑒於上述問題而成者，作爲其目的係在於提 供一種將虛設閘極形成於虛設擴散層區域（虛設元件區域） -4 ™ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2〗0\297公釐） 419717 at ___ Β7 五、發明説明（2 ) 上，且藉由使用自對準碎化物步蝶在不增加配線面積下使 虛，閘極和虛設擴散層區域短路，藉以將虛設閑極固定在 預定的电位上，以確保LSI之穩定動作，且步驟邊際寬的 半導體裝置及其製造方法。 [解決問題之手段] 馬了達成上述目的，依據本發明第—態樣的半導體裝置 ，其特徵爲：具有半導體基板、形成於上述半導體基板上 的虚設元件區域'以及在上述虛設元件區域之至少一部分 上介以閘極氧化膜而形成的虛設多晶矽閘極，藉由在上述 虚設元件區域和上述虚設多晶矽閘極之至少一部分的面上 ，形成尚熔點金屬矽化物，並利用上述高熔點金屬矽化物 以使孩虛設元件區域和虛設多晶矽閘極短路。 經浐部中央標準局另Η消费合作社印褽 I I In - -1- I - — · I I— i —ί I I ^^1 X ^、-'0 {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 依據第二態樣的半導體裝置之製造方法，其特徵爲：具 有在半導體基板上劃定虛設元件區域的步驟；在上述虚設 疋件區域之至少一部分上，介以閘極絕緣膜形成虛設多晶 矽閘極的步驟；在上述虛設多晶矽閘極之側面上形成絕緣 膜的步縣.在上述虛設多晶石夕閘極之上面、和上述虚設元 件區域上’選擇性形成高熔點金屬矽化物的步驟，其係藉 由上述高熔點金屬矽化物以使上述虛設多晶矽閘極與上述 虛設元件區域短路者β 依據第三態樣的半導體裝置之製造方法，其特徵爲：具 有在半導體基板上劃定虛設元件區域的步驟；在上述虚設 兀件區域之至少一部分上，介以閘極絕緣膜形成虚設多晶 砂閉極的步驟；在上述虚設多晶矽閘極之全側面上形成絕 -5- 不林人度_宁國國家標率（CNS ) Α4規格〇⑽祕疫 五 419717 --—、發明説明（ A7 B7 經济部中央標準局只工消贽合作社印焚 緣膜的步驟；將上述虛設元件區域上之上述虛設多晶矽閘 極i多晶矽的—部分，蝕刻至其下層之虛設元件區域的半 導體基板暴露出爲止的步驟；以及在上述半導體基板暴露 出之上述虛之多晶砂閘極的側面及上面、和上述半導體 基板暴格出之虛設元件區域上選擇性形成高溶點金屬矽化 物的步驟。 依據第四態樣的半導體裝置之製造方法，其特徵爲：具 有在半導體基板上劃定虛設元件區域的步驟；在上述虚設 兀*件區域i至少一部分上，介以閘極絕緣膜形成虛設多晶 夕閘極的步驟，在上述虛設多晶矽閘極之全側面上形成絕 緣膜的步驟’ ·藉由剝離上述虛設元件區域上之上述虛設多 晶矽間極之侧面絕緣膜的至少一部分，以使該虛設多晶矽 閘極之側面的多晶矽暴露出的步驟；以及在上述虛設多晶 夕閘極上面、该多晶矽已暴露出之上述虛設多晶矽閘極的 側面、和上述虛設元件區域上，選擇性形成高熔點金屬矽 化物的步驟。 依據第五態樣的半導體裝E之製造方法，其特徵爲：具 有在半導基板上劃定虚設元件區域的步驟；在上述虛設 兀件區域（至少—邵分上，介以閘極絕緣膜形成虛設多晶 石夕閘極的步驟；在上述虛設多晶砂閉極之表面上形成絕緣 膜的步戰；預先剝離声本p & 雕匕σ上述虛設元件區域上之上述虛設 多晶妙閘極之至少側面形忐认 _ 成於—郅分表面之絕緣膜的步驟 ，藉由將上述絕緣膜之全面报t u 时進仃異万性蝕刻，以除去該絕 緣膜被預先剥離之上述虛設吝g访Μ上 風"又^ BE(矽閘極之一部分的侧面， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) -6- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 装·
,1T A7 B7 41971 五、發明説明（4 ) 且利用絕緣膜包圍住該虚設多晶矽閘極之側面的步驟；以 及在上述虚設多晶矽閘極之上面、上述絕緣膜預先被剝離 且多晶矽已暴露出之該虛設多晶矽閘極的侧面、和上述虛 設元件區域上，選擇性形成高熔點金屬矽化物的步驟。 依據第六態樣的半導體裝置之製造方法，其特徵爲·具 有在半導體基板上劃定虛設元件區域的步驟；在上述虚設 元件區域之至少一部分上，介以閘極絕緣膜形成虛設多晶 砂閘極的步驟；在上述虛設多晶矽閘極之全側面上形成絕 緣膜的步驟；在上述虛設元件區域上之上述虛設多晶矽閘 極之至少一部分側面的絕緣膜上，導入預定量以上之矽的 步驟；以及在上述虚設多晶矽閘極之上面、該矽被導入之 上述虛設多晶妙閘極之侧面的絕緣膜上、和上述虛設元件 區域上’選擇性形成高熔點金屬矽化物的步驟。 亦即’若依據該等第一至第六之態樣的話，則藉由在實 際的LSI動作中不需要的虛設多晶矽閘極及虛設元件區域 上選擇性形成高熔點金屬矽化物，以使該等虛設之多晶矽 閉極和虛設之元件區域短路，就可達到規避浮動狀態，且 可防止LSI之誤動作的作用。 [發明乏實施形態] 以下’參考圖面説明本發明之實施形態。 首先，就第一實施形態加以説明。 如圖2 (c)所示，關於第一實施形態的半導體裝置，係形 成具有P型矽基板1 ;形成於該p型矽基板1上之實際的LSI 動作中不需要的虚設元件區域32之P +擴散層11 ;以及在該 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210x297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁} 裝
*1T A7 B7 419717 五、發明説明（5 ) 虛設无件區域32之至少一部分上，介以閘極氧化膜4而形 成之實際的LSI動作中不需要的P+虛設閘極72的構成。接 著，其特徵係在於：藉由在上述虛設元件區域32之p +擴散 層1 1和上述P +虛設閘極7 2之至少一部分的面上，選擇性 形成鈦矽化物1 2，並利用上述鈦矽化物丨2以使該虚設元件 區域32之P +擴散層11和P +虛設閘極72短路。 以下’參考圖1及圖2，説明關於本發明第一實施形態的 半導體裝置之製造方法。 首先’如圖1 (a)所示，在p型矽基板1上利用通常的 STI(Shallow Trench Isolation :淺的通渠絕緣）法形成元件隔 離絕緣膜2，以絕緣隔離元件區域。此時，在劃定l § I動作 所需要的元件區域31的同時，亦會劃定在l多I動作中不需 要的虚設元件區域32。 之後’在P型矽基板1，利用熱氧化法等，形成例如厚度 爲6〇[A]的閘極氧化膜4，且只形成厚度爲25〇〇[A]之未包含 雜質的多晶矽（以下，稱爲未摻雜多晶矽）層。 接著’在利用通常的光蚀刻技術塗佈抗蚀劑、曝光、圖 型化之後，將上述抗蝕劑當作光罩’且將上述閘極氧化膜4 、元件隔離絕緣膜2當作蝕刻之擋膜以選擇性蝕刻非择雜多 晶碎並在閘極6 1加工。 此時，虚設閘極62亦同時形成於虛設元件區域32上。藉 由該虛設閘極6 2之存在’閘極加工，可在光蝕刻步驟和轴 刻步驟中非常均勻地進行加工。在此，虛設閘極6 2之所有 的區域亦可存在於虛設元件區域32内，亦可一部分形成於 -8- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規210X297公楚） n n t n It rr--良------丁 、τ -請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經沪部中戎#準局只工消贽合作社印繁 經漭部中央標準局tJ-J工消资合作杜印¾ 419717 A7 ______B7五、發明説明（6 ) ~ ' 虛設元件區域32内。 其次，如圖1 [b]所示，在堆積200[i]的LPCVD(Low Pressure C VD :低壓化學氣相沈積）氧化膜7之後，利用抗 蝕劑被覆LSI動作中所需要的元件區域以外的部分，離子 注入加速電壓6 0 [keV]、劑量3el4[ 1 /era2]的砷’且爲了活 性化而藉由以 95〇°C 進行 3 0 秒的 RTA( Rapid-Thermal-Anneal : 高速熱退火）’以形成淺的擴充構造之擴散層8(深度〜 800 [i])。此時’虛設閘極62、虛設元件區域32會受抗独劑 被覆’而畔則未被離子注入。 之後，堆積1000[i]的LPCVD氮化矽膜，將LPCVD氧化膜7 當作擋膜’並全面異方性蝕刻只有1000[i]的氮化膜。此時 ’堆積在閘極6 1及虛設閘極6 2之側面上的氮化砂，對於該 蝕刻所執行的膜厚會變厚，且只有該部分會在進行全面異 方性蝕刻後殘留’而閘極.側壁9 2大約被形成l〇〇〇[ A ]左右。 其次’如圖1(c)所示，其包含存在於虛設元件區域32内 的虚設閘極6 2之一邵分且如圖所示利用抗姓劑2 〇加以被覆 。接著’關於未利用抗姓劑2 0加以被覆的虛設閑極6 2部分 ’係在利用氟酸處理蝕刻LPCVD氧化膜7之後，將閘極氧化 膜4當作擋膜再利用HBr氣體之反應性離子蚀刻（RjE : Reactive Ion Etching)除去已暴露出的矽。此時，由於矽RIE 無法與閘極氧化膜4取得選擇比，所以亦可在基板1上產生 未圖示的溝。 其次’如圖2(a)所示’一旦剥劑抗蝕劑，就會再次利用 抗蝕劑被覆L S I動作中所需要的元件區域3 以外的部分， ^^1 ^^1 ^^1 i^^ii * :1 - - » «*6^ I _ _ ^^1 TJ 、τ (請先聞讀背面之注意事項再填巧本頁) -9- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格了2丨0X297公屋） 419717 A7 ______ B7 五、發明説明（7 ) 並JL離子注入加速電壓65[ keV]、劑量5ei 5 [ 1 / cm2]的坤。 此時虛設閘極62、虛設元件區域域32會受抗蝕劑被覆， 而坤則未被離子注入。之後，一旦剝離抗姓劑，下次就會 利用抗蚀劑被覆L SI動作中所需要的元件區域3 i，丑在虛 wc閘極62、虛設元件區域32上離予注入加速電壓45 [keV ] 、劑量4el5[l/cm2]的二氟化硼。 之後，爲了活性化，以1050-C進行1 〇秒的RTA(Rapid Thermal Anneal :高速熱退火），以形成NM〇SFE1^較深的 N擴散層1〇(深度〜i5〇〇[i])、和虛設元件區域32之p +擴 散層1 1 (深度〜2000[A])，且進行N+閘極7 1和P +虛設電極 72的雜質導入。如上所述，虚設元件區域32之p +擴散層 1 1，被固定在P型矽基板1的電位上。但是，在該階段中， P +虛設閉極72和虛設元件區域32之P +擴散層11，由於係 介以閘極氧化膜4而被絕緣，所以P +虛設閘極7 2爲浮動者 。另外’在圖1(c)之階段中，即使在虛設元件區域32中在 P型矽基板1產生溝，亦可獲得P型矽基板1上的P +擴散層 1 1之關係，JL當然一點也不會妨礙。 其次’如圖2 (b)所示，利用3 %之稀氟酸溶液以除去 LPCVD氧化膜7、及閘極氧化膜4，藉此使N+閘極7 1上、 P +虛設閘極7 2上、及圖2 (a)之元件编號1 〇 1所示之側面部 分、元件區域31之N+擴散層10上、虚設元件區域32之P + 擴散層11上的硬暴露出來。此時，在圖1(c)之階段中基板 被挖時，該部分由於矽原先就已暴露出所以没有除去的必 要。又，該部分即使基板未被挖的情況，閘極氧化膜4亦可 -10- 本紙張X度適爪中國國家標準（CNS ) Α4規格（2丨0Χ297公釐） ：---^------ΐτ------> (請先閱讀背面之注^Η項再填寫本頁) 經Mn部中央If準局一^工消舟合作.社印1;1 419717 五、發明説明（8) 利用3%之稀氟酸溶液與其他的部分同樣除去，俾使矽暴露 出。 之後，在只濺艘堆積300[ί ]的鈥之後，以第一階段的75〇 °C利用3 0秒之RTA進行比較高的電阻矽化物之形成。此時 ，鈦只與前述所暴露出的矽進行矽化物反應，而在其他的 部分鈦仍保持未反應狀態。之後，利用硫酸和過氧化氫水 之1 : 1混合溶液選擇性除去未反應飲。接著，以第二階段 的850°C利用3 0秒之RTA將比較高的電阻矽化物變換成低電 阻的鈦矽化物1 2。將從該濺鍍鈦至形成低電阻矽化物之一 系列的步驟稱爲自對準妙化物（Self-Aligned Silicide)步骤。 如此，在虛設元件區域3 2中，自對準矽化物步驟之前， P虛設問極7 2和虚設元件區域3 2之P +擴散層1 ;[雖係介以 閘極氧化膜4而被絕緣’但是在上述自對準妙化物步螺之後 ，會因P +虛設閘極7 2之側面的鈦矽化物1 2和虛設元件區域 32之P +擴散層η上的鈦矽化物12相聯繫而導通，而P+虚 設閘極7 2被固定在虚設元件區域3 2之P +擴散層！】的電位 上’亦即在此被固定在p型矽基板1之電位上。 之後，堆積層間絕緣膜1 3，並經由平坦化步驟、未圖示 之通常的接觸步驟、未圖示之配線步驟、純化作用氧化膜 14之成膜步驟、未圖示之襯墊形成步驟等而完成半導體裝 置°在此’平坦化步驟，可依虛設閘極之存在而非常均勻 地加工（參考圖2(c))。另外，在未圖示之部分上對基板形 成接觸’ 1基板被接地°如此就不會增大配線面積，且可 將虡設閘極固定在基板電位上。 -11 - 本紙張尺度朝中關家轉（CNS) Λ视格（21QX 297公麓） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本買) 裝*r 訂 419717 經满部中央標準局B工消贽合作社印11 A7 B7 五、發明説明（9 ) 其次説明第二實施形態。 如圖3(c)所示，關於該第二實施形態之半導體裝置，在P 型矽基板1上形成有實際之LSI動作中不需要的虛設元件區 域32，在該虛設元件區域32之至少一部分上，介以閘極氧 化膜4形成在實際之LSI動作中不需要的p +虚設閘極72。 接著，在P +虚設閘極7 2之全面側上形成有氮化矽侧壁9 2， 上述虚設元件區域32、和上述虛設多晶矽閘極72之一部分 ，係被蝕刻至其下層之虛設元件區域32的P型矽基板1暴露 出爲止。進而，在上述P型石夕基板1暴露出之上述P +虛設閘 極72的側面及上面、和上述P型矽基板1暴露出之虛設元件 區域32的P +擴散廣11上選擇性形成有鈇妙化物12，以成 爲使上述P +虛設閘極72和上述虚設元件區域32之P +擴散層 I 1導通的構成。 以下，參考圖3説明關於本發明第二實施形態的半導體裝 置之製造方法。—另外’在圖1(a)、（b)之前，由於與前述之 第一實施形態相同，所以省略其步驟之詳細説明。 經由圖1 (a)及（b)之步驟之後，如圖3 (a)所示，利用抗蝕 劑20被覆存在於虚設元件區域32内之虛設問極02的一部分 成如圖所示般。接著，未被抗蝕劑2 0被覆的虛設閘極e 2部 分和虛設元件區域3 2，係在利用氟酸處理來蚀刻LPCVD氧 化膜7之後’將閘極氧化膜4當作擋膜，以RIE來蝕刻除去 石夕。 此時，虛設元件區域32，由於預先以氟酸處理來除去表 面之LPCVD氧化膜7，所以在殘餘的閘極氧化膜4上會發生 (诗先閏讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝
、1T Η: -12- 本紙張尺度適用中國囤家標準（CNS ) Λ4规掊（210X297公釐） A7 B7 419717 五、發明説明（10) 過度的過蝕刻，而最後在蝕刻虛設閘極6 2之期間會被挖溝（ 圖3(a)之元件编號102部分）。如此由於虛設閘極62部分之 矽RIE無法與閘極氧化膜4取得充分的選擇比，所以即使在 P型矽基板1上產生溝也沒有問題。又，在先前所示之圖 2(c)中，氮化矽侧壁92雖未被蝕刻而殘留著，但是在該第 二實施形態中’即使與矽同時被蝕刻而消失也沒有問題。 其次，圖3 (b)係顯示在圖3 (a)之步驟後，經由與第—實 施形態之圖2(a)相同的步躁，而虛設元件區域32之P +擴散 層1 1被固定在P型矽基板1之電位上的樣態圖。與第一實施 形態相同，在該階段中P +虚設閘極7 2和虛設元件區域3 2之 P +擴散層1 1 ’由於係介以閘極氧化膜4而被絕緣，所以p + 虚設閘極72會變成浮動。又，在虛設元件區域32中，雖有 邵分在基板上產生溝（圖3 ( b)之元件編號1 0 2部分），但是 由於有P塑矽基板1上之P +擴散層11所以一點也沒有妨礙。 同樣地，元件編號1 〇 3之部分在p型矽基板1上產生溝的情 況也被固定在P型矽基板1之電位上。進而，氮化矽側壁9 2 即使未被蝕刻而殘留著，在該氮化矽側壁9 2未殘留的情況 當然也沒有問題。 接著’圖3(c)係顯示在圖3(b)之步驟之後，經由與第一 實施形態之圖2 (b)相同的自對準矽化物步驟的樣態圖。 此時，與第一實施形態之情況相同，會因P +虚設閘極7 2 之側面1 0 1的鈦矽化物丨2和虛設元件區域3 2之P +擴散層1 1 的鈇矽化物12相聯繫之情形而短路，而P+虛設閘極72會被 固定在虛設元件區域32之P +擴散層1 1的電位上，亦即被固 __ - 13- 本紙張尺反適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐> I .^衣 I I I ，11Tj- (諳先閱讀背面之注意事項再填寫本頁〕 經沪部中央標準趵只工消贽合作社印" ★I —— 41S717 A7 ------ —_B7 五、發明説明（11 ) ~ —--- 疋在與？型秒基板1相同的電位上。此時，在虚設元件區域 32义郅分1 〇2雖在p型矽基板〗上有產生溝，但是在堆積鈦 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 時由於矽表面會露出所以在形成鈦矽化物12方面沒有問題 。此後的步騾，由於與第一實施形態相同，所以省略其詳 細説明。 其次，説明第三實施形態a 如圖4(c)所示，關於該第三實施形態之半導體裝置，在p 型矽基板1上形成有實際之LSI動作中不需要的虛設元件區 域32，在該虚設元件區域32之至少一部分上，介以閘極氧 化膜4形成有實際之LSI動作中不需要的p+虛設閘極72。 接著，在該P虚設閘描7 2之全側面上形成有氮化矽側壁9 2 之後，該虛設閘極7 2側面之氮化矽侧壁9 2的至少一部分會 被剝離，且該虚設閘極7 2之側面的多晶碎會暴露出。進而 ’在該虚設閘極7 2的上面、該矽暴露出之虛設閘極7 2的側 面、和上述虛設元件區域3 2上，選擇性形成有鈦矽化物1 2 ，以成爲使上述虛設閘極72和上述虛設元件區域32之P +擴 散層1 1導通的構成。 妓浐部中央標準局员工消费合作社印5ί 以下，參考圖4説明關於本發明第三實施形態的半導體裝 置及其製造方法。另外，在圖1 (a)、（b)之前，由於與先前所 示之第一實施形態爲相同的步躁，所以省略其詳細説明。 經由圖1(a)及（b)之步驟之後’如圖4(a)所示，利用抗蝕 劑2 0被覆存在於虛設元件區域3 2内之虛設閘極6 2的的一部 分成如圖所示般。接著，將LPCVD氧化膜7當作擋膜以高溫 的磷酸溶液，來蝕刻未被抗蝕劑2 0覆的虚設閘極6 2部分之 -14 - 本紙張尺度適用中国國家桴準（cNS>A4^格（210x297公釐） 41ί?71Τ Α7 -_________Β7 五、發明説明（12) 氮化矽側壁9 2。或者是，同樣地將LPCvd氧化膜7當作擋 膜’利用CF4+O2氣體之CDE(Chemi«l I^y Etc hinf :化學乾式 蚀刻）來蚀刻氮化硬側壁9 2。此ca時，由於鱗酸溶液或CDE 無法與LPCVD氧化膜7取得選擇比，所以在氮化矽侧壁9 2 或虚設元件區域32内之p型矽基板1上產生溝亦無妨。 圖4(b)係顯示在圓4(a)之步驟之後，經由與第一實施形 態之圖2(a)相同的步驟，而虛設元件區域32之p +擴散層u 被固定在P型矽基板1之電位上的樣態圖。與第一實施形態 相同’在該階段中P +虛設閘極72和虚設元件區域32之P +擴 散層11，由於係介以閘極氧化膜4而被絕緣，所以p+虛設 閘極72會變成浮動。在虛設元件區域32中雖會在p型矽基 板1產生溝，但是由於有P型矽基板1上之P +擴散層11所以 一點也沒有妨礙。同樣地，雖然在虚設閘極6 2上產生溝， 由於在實際之LSI動作中不需要之故所以也沒有問題。 圖4(c)係顯示在圖4(b)之步驟之後，經由與第一實施形 態之圖2 (b)相同的自對準矽化物步驟的態樣圖。 此時’與第一實施形態之情況相同，會因P +虚設閘極7 2 之側面101的欽妙化物12和虚設元件區域32之P +擴散層11 的鈦矽化物12相聯繫之情形而短路，而p+虛設閘極72會被 固定在虚設元件區域32之P +擴散層11的電位上，亦即被固 定在與P型矽基板1相同的電位上。 此時，即使在虛設元件區域32之P +擴散層11中有基板上 產生溝’或是在P+虚設閘極72產生構，但是在堆積鈥時由 於矽表面會各自露出’所以在形成鈦矽化物；(2時因各自聯 -15- 本&張尺度通3中國國家標準（CNS ) A4規格（2Ϊ0Χ 297公H --- I -'· III - · ;1 ^^1 ( 士K I 11 I . (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 419717 A7 ____ B7 五、發明説明（13) 繫，所以會被固定在與P型矽基板1相同的電位上。此後的 步驟，由於與第一實施形態相同，所以省格其詳細説明。 其次，説明第四實施形態。 如圖5(d)所示，關於該第四實施形態之半導體裝置，在p 型矽基板上形成有實際之LSI動作中不需要的虛設元件區 域32，在該虚設元件區域32之至少一部分上，介以閘極氧 化膜4形成有實際之LSI動作中不需要的p+虚設閘極72。 接著，在該P +虛設閘極72之表面上形成有由氮化矽所構成 的絕緣膜^後，在預先剝離包含虛設元件區域32上之上述 虚汉閘極7 2之至少側面形成於一部分之該表面的絕緣膜之 後’上述絕緣膜之全面就會被異方性蝕刻，以除去上述虛 設閘極7 2之一邵分的側面，而上述p +虛設間極7 2之側面可 利用氮化矽侧壁9 2來包圍。進而，在上述虚設閘極7 2的上 面、由於預先剝離上述絕緣膜而使多晶矽暴露出之該虛設 閘極72的侧面上、和上述虛設元件區域32之p +擴散層^ 上’選擇性形成有鈦矽化物1 2，以成爲使上述虛設閘極7 2 和上述虛設元件區域32導通的構成。 以下’參考圖5説明關於本發明第四實施形態的半導體裝 置及其製造方法。另外，在圖l(a)之前，由於與先前所示 之第一實施形態相同，所以省略其詳細説明。 經由圖1(a)之步驟之後，如圖5(a)所示，在堆積200[i] 的LPCVD氧化膜7之後，利用抗蝕劑被覆l SI動作中所需要 的元件區域以外的部分，並離子注入加填電壓6〇[kev]、劑 量3el4[l/cm2]的坤’爲了活性化再藉由以950°C進行3 0秒的 -16- 本紙乐尺度適Λ3令國國家標準（CNS ) A4現格（210'X297公蝥） -----：--Γ 裝-- (讀先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ,ιτ 經濟部中央標準局LSC.X消贽合竹社印褽 419717 at B7 五、發明説明（14) RTA[Rapid-Thermal-Anneal :高速熱退火），以形成淺擴散構 造之擴散層8(深度〜8〇〇[A])。 此時，虚設閘極6 2、虛設元件區域3 2係由抗蝕劑所被覆 ，而砷未被離子注入。之後，只堆積l〇〇〇[i]的LPCVD氧化 秒膜9 1，並利用抗蝕劑2 〇來被覆包含虚設閘極7 2之至少側 面的一部分以外。 接著，將LPCVD氧化膜7當作擋膜利用高溫的磷酸溶液， 來蚀刻未受抗蝕劑2 〇被覆的虛設閘極6 2和虚設元件區域3 2 部分之氮化矽91。或者是，同樣地將LPCVD氧化膜7當作 擒膜’利用CF4+02氣體CDE來蝕刻氮化矽9 1。此時，利用 磷酸溶液所進行之蝕刻或CDE由於無法與LPCVD氧化膜7取 得選擇比’所以在虛設閘極6 2或虛設元件區域3 2内之基板 上產生溝亦無妨。 其次’如圖5 (b)所示，在剝離抗蝕劑之後，將LPCVD氧 化膜7當作擋膜，且只將氮化矽9 1進行i〇00[i]之全面異方 性蚀刻。此時，堆積在閘極61及虚設閘極62之侧面上的氮 化石夕9 1 ’對於其蝕刻所執行的膜厚會變厚，且只有該部分 會在進行全面異方性蝕刻後殘留’而閘極側壁9 2大約只被 形成1000[ A ]。該圖5 (b)雖係顯示此時因氮化石夕9 1之RJE在 圖5(a)之階段中所殘存的LPCVD氧化膜7不會停止，或者是 在圖5(a)之階段中由於未殘存LPCVD氧化膜7，所以會在基 板或虚設閘極上產生溝的狀態（參考圖5(b)之元件编號1〇2 、104)，但是即使在P型矽基板i、虛設閘極6 2上沒有產生 溝當然一點也無妨。 -17- 本紙張尺度適用中囷囤家標率（CNS ) A4規格（210X2W公釐) ί請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -*
經泸部中央標卑局只工消介合作社印繁 { V 419717 at —一_______B7五、發明説明（15) 接著，圖5 ( c )係顯示在圖5(b)之後，經由與第一實施形態 夂圖2(a)相同的步驟，而虛設元件區域32被固定在p型矽 基板1疋電位上的樣態圖。與第一實施形態相同，在該階段 中P+虛設閘極72和虛設元件區域32之p+擴散層u，由於係 介以閘極氧化膜4而被絕緣，所以p +虛設閘極7 2爲浮動。 又’在圖5(b)之階段中虛設元件區域32iP+擴散層^即 使在基板上產生溝102 ’由於有P型矽基板1之P+擴散層η 所以一點也無妨。同樣地’雖然在虛設閘極6 2上產生溝， 由於在實際之LSI動作中不需要之故所以也沒有問題。 其次’圖5(d)係顯示在圖5(c)之步驟之後，經由與第一 實施形態之圖2 ( b )相同的自對準矽化物步驟的樣態圖。此 時’與第一實施形態之情況相同，會因p +虚設閘極7 2之側 面101的鈇矽化物12和虛設元件區域32之P+擴散層的鈦 秒化物1 2相聯繫之情形而短路，而p +虛設閘極7 2會被固定 在虛設元件區域3 2之P +擴散層1 1的電位上，亦即被固定在 與P型矽基板1相同的電位上。 此時’即使在虛設元件區域32之p+擴散層11中有在基板 1上產生溝’或是在P +虛設閘極72上產生溝，但是在堆積 鈦時由於矽表面會各自露出，所以在形成鈦矽化物時因 各自聯繫’所以會被固定在P基板電位上。此後的步驟，由 於與先前所示之第一實施形態相同，所以省略其詳細説明。 其次，説明第五實施形態。 如圖6(c)所示，關於該第五實施形態之半導體裝置，在p 型矽基板1上形成有實際之LSI動作中不需要的虚設元件區 - -I —^1 —i - II - 1 - - 士¢:1 i I --- - X» {請先閱讀背面之注意事項再填寫未頁) -18- 本纸張尺度適用中國國家標隼（CNS〉A4規格（210Χ297公釐)~~ 419717 at Β7 五、發明説明（16) I m —^^1 tn» 14^1 ^^^1 m ^^^1 ...... V J 、-口 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 域32 ’在該虛*又元件£域32之至少一部分上，介以閘極氧 化膜4形成有實際之LSI動作中不需要的虛設閘極62。接著 ’在該P +虛設閘極7 2之全側面上形成有由氮化矽侧壁9 2， 在上述虚设元件£域32之上述虛設閉極72之至少一部分之 側面的氮化矽側壁9 2上，離子注入有預定劑量以上的碎。 進而’在上述虚設閘極72的上面、高濃度存在該矽之上述 P +虛設閘極7 2的侧面之氮化矽侧壁9 2上、和上述虛設元件 區域32上，選擇性形成有鈦矽化物12，以成爲使上述虛設 閘極72與上述虚設元件區域32之P+擴散層η短路的構成。 以下’參考圖6説明關於本發明第五實施形態的半導體裝 置及其製造方法。另外，在圖1(a)、1(b)之前，由於與第 一實施形態爲相同的步骤，所以省略其詳細説明。 經由圖1〇)、（b)之步驟之後，如圖6(;a)所示，將存在於 虛設元件區域3 2内之虚設閘極6 2的一部分利用抗蚀劍2 〇被 覆成如圖所示般。之後，將矽以加速電壓3〇[keV]、劑量 1 el6[1 /cm2]離子注入至氮化矽側壁9 2上。 其次’如圏6(b)所示，在圖6(a)之後，經由與第一實施 形感之圖2(a)相同的步綠，而虛設元件區域32被固定在p 型矽基板1之電位上。與第一實施形態相同，在該階段中p + 虛設閘極72和虚設元件區域32之P+擴散層η，由於係介以 閘極氧化膜4而被絕緣，所以ρ +虛設閘極7 2爲浮動。 圖6(c)係顯示在圖6(b)之步驟之後，經由與第一實施形 態之圖2(b)相同的自對準矽化物步驟的樣態圖。此時，在 氮化秒側壁9 2之表面，被注入高濃度之矽和鈦會起反應， 本紙張尺度適用中囤國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐）
蜉滴部中央if:??·局g工消兜合作社印M 419717 λ7 _Β7五、發明説明（17) 所以亦會在氮化矽側壁9 2上形成有鈦矽化物1 2，如在P +虛 設閘極7 2上的欽碎化物1 2，由於會介以氮化矽側壁9 2上的 鈦矽化物12，與虚設元件區域32之P+擴散層11上的鈦矽化 物1 2相導通（一般將該現象稱爲搭橋），所以P+虛設閘極72 會被固定在與P型矽基板1相同的電位上。 在此，其特徵係在圖6 ( a)之階段中，矽之離子注入，由 於係對完全不在乎接合洩漏或閘極耐壓之虛設閘極7 2和虛 設元件區域3 2之P +擴散層1 1而進行，所以沒有劑量限制之 情形。亦即，在氮化矽侧壁9 2上，雖然形成有鈦矽化物1 2 但是要注射充分的劑量是可能的。又，氮化矽側壁9 2上的 鈦矽化物1 2係使P +虛設閘極7 2與虚設元件區域3 2之P +擴散 層11相導通，且只要將之固定在與P型矽基板1相同的電位 上即可’且由於沒有特別流動電流之必要，所以比起被形 成於其他部分的鈦矽化物1 2即使膜厚非常薄也完全沒有問 題。在此之後的步驟，由於與第—實施形態相同，所以在 此省略其詳細説明。 以上’雖係就本發明之實施形態加以説明，但是本發明 並不定於此’只要未脱離其主旨之範圍則當然可做各種的 改良、變更。例如，在上述第一至第五之實施形態中，亦 可採用钴、鎳、鉑、鈀等來作爲鈦以外的高熔點金屬。又 ’在上述第一至第五實施形態中，雖係舉NMOS爲例加以説 明’但是亦可採用PM〇s、CMOS。同樣地，當然亦可使用 LOCOS^ocal Oxidation of Silicon :石夕的局部氧化）。更且， 在本發明的半導體之製造方法中之製造條件，當然亦不限
(請先聞讀背面之;i意事項再填寫本頁J 装· 訂 赶承部中央.標準局只Η消费合作社印製 419717 A7 -------------JZ_五 '發明説明（18) 〜 定於上述實施形態而可採用各種的製造條件。 如以上詋明般，在本發明持有實際之電路動作中未+ 的虛詨閉極之半導體裝置中，同樣地形成實際之電路:作 中不需要的虛設擴散層區域β此時，虛設閑極係透過虚受 擴散層和高溶點金屬砂化物而短路，且虚設擴散層區域^ 由與基板作成同心導電型之擴散層而虛設閘極固定在與^ 板（或是井）相同的電位上。如此因沒有浮動的虛設閘極， 所以可使LSI動作穩定化。 亦即，如此本發明之構造因係將虛設的閘極全部固定在 與基板（或是井）相同的電位上，所以在閘極加工、層間絕 緣膜平坦化加工之兩製程上可進行均勻加工，且不會使[幻 動作不穩定。 更且，若爲琢製造方法，則只要增加一次之光蝕刻步驟 、一次之银刻步驟或是離子注入步驟就可使虛設的閘極全 郅固疋在與基板（或是井）相同的電位上。又，在製程途中 即使在虚設元件區域之基板上、或是在虛設閘極上產生溝 亦沒有任何問題且製程邊際很廣。 [發明之效果] 如以上所詳述般，若依據本發明，則可提供藉一種由將 虛設的閘極形成虛設擴散層區域上，且使用自對準矽化物 製程不會使配線面積増加且使虚設閘極和虛設擴散層區域 短路’以將虛設閘極固定在預定電位上，確保LSI之穩定動 作’製程邊際廣的半導體裝置及其製程方法。-[圖式之簡單説明] -21- 本猶尺度剌巾gj瞬:標準（CNS )，赠格（2似297公爱） (請先閲讀背面之洼意事項再填寫本頁> 裝_
-tT 一 —^1 - I If 五、 419717發明説明（19) A7 B7 圖1顯示關於本發明第—實施形態之半導體裝置及其製造 方法的圖 圖2顯示關於本發明第—實施形 方法的圖。 圖3顯示關於本發明第二實施形 方法的圖。 圖4顯示關於本發明第三實施形 方法的圖。 圖5顯示關於本發明第四實施形 方法的圖。 圖6顯示關於本發明第五實施形 方法的圖。 [元件編號之說明] 1 Ρ型半導體基板 2 元件隔離氧化膜 3 1 NMOSFET元件區域 3 2虛設元件區域 4 閘極氮化膜 5 非捧雜多晶s夕 6 1非摻雜閘極 6 2非摻雜虛設閘極 7 LPCVD氧化膜 71 Ν +閘極 7 2 Ρ+虛設閘極 態之半導體裝置及其製造 態之半導體裝置及其製造 態之半導體裝置及其製造 η 之半導體裝置及其製造 態之半導體裝置及其製造 -22- 本紙張尺度適用中剧园家標準（CNS ) Λ4規格（2!OX297公f ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) r 好忒部中央標阜局貞工消资合作社印製 419717 at B7五、發明説明（2〇) 8 淺的擴散層（擴充擴散層） 9 1 氮化矽膜 92 氮化矽閘極側壁 10 深的N+擴散層 11 深的虛設P +擴散層 1 2 鈥碎化物 13 層間絕緣膜 1 4 鈍化作用氧化膜 101虚設閘極側壁部分 102虛設P +擴散層部分 104虛設閘極部分 - . ...... - — I - ! - 士ίΛ i— ii- - _ I \—/ Η5. 、y5 (#先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -23- 本纸張尺度適用中國S家標隼（CNS ) Λ4規格（210X 297公f )

Claims (1)

  1. 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 419717 bs DS六、申請專利範圍 1. 一種半導體裝置，其特徵爲：具有半導體基板、形成於 上述半導體基板上的虚設元件區域'以及在上述虛設元 件區域之至少一部分上介以閘抵絶緣膜而形成之虚設多晶 秒閑極’ 在上述虛設元件區域和上述虛設多晶矽閘極之至少一 部分的面上，形成高熔點金屬矽化物，並利用上述高熔 點金屬矽化物使該虚設元件區域和虚設多晶矽閘極短路。 2. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中上述虛設元 件區域，具有與上述半導體基板相同的導電型之擴散層。 3. 如申請專利範圍第2項之半導體裝置，其中上述虚設多 晶矽閘極，係介以上述虚設元件區域而固定於實質上與 上述半導體基板相同的電位上。 4. 一種半導體裝置之製造方法，其特徵爲具有： 在半導體基板上劃定虚設元件區域的步驟； 在上述虚設元件區域上之至少一部分上，_介以閘極絕 緣膜形成虚設多晶矽閘極的步驟； 在上述虛設多晶矽閘極之側面上形成絕緣膜的步驟；及 在上述虛設多晶矽問極之上面、和上述虛設元件區域上 ，選擇性形成高熔點金屬矽化物的步驟， 其係藉由上述高熔點金屬矽化物使上述虛設多晶矽閘 極與上述虛設元件區域短路者。 5. 一種半導體裝置之製造方法，其特徵爲具有： 在半導體基板上劃定虚設元件區域的步骤； 在上述虛設元件區域上之至少一部分上，介以閘極絕 --------1 -裝------訂------A (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -24- 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A8 B8 C8 D8 419717 π、申請專利範圍 緣膜形成虛設多晶矽閘極的步驟； 在上述虛設多晶矽閘極之全側面上形成絕緣膜的步驟； 將上述虛設元件區域上之上述虛設多晶矽閘極之多晶 矽的一部分，蚀刻至其下層之虛設元件區域的半導體基 抵暴露出爲止的步驟；以及 在上述半導體基板暴露出之上述虛設多晶矽閘極的侧 面及上面、和上述半導體基板暴露出之虚設元件區域上 選擇性形成高熔點金屬碎化物的步驟。 6. —種半導體裝置之製造方法，其特徵爲具有： 在半導體基板上劃定虛設元件區域的步驟； 在上述虛設元件區域上之至少一部分上，介以閑極絕 緣膜形成虛設多晶;5夕間極的步膝； 在上述虚設多晶矽閘極之全側面上形成絕綠膜的步驟： 藉由剝離上述虛設元件區域上之上述虛設多晶矽閘極 之側面絕緣膜的至少一部分，以使該虚設多晶矽閘拯之 側面的多晶矽暴露出的步驟；以及 在上述虛設多晶砂閘極的上面、該多晶矽已暴露出之 上述虛設多晶矽閘極的侧面、和上述虛設元件區域上， 選擇性形成问·溶點金屬碎化物的步戰。 7. —種半導體裝置之製造方法，其特徵爲具有： 在半導體基板上劃定虛設元件區域的步踩； 在上述虛設兀件區域上之至少—部分上，介以閘極絕 緣腹形成虛設多晶碎閘極的步驟； 在上述虛设多晶矽閘極之表面上形成絕緣膜的步驟； •25- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4g ( 23〇x；39*7公董） —^ 裝 訂 .^ (請先闐讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印策 ----— 」 經濟部中央標準局員工消費合作社印繁 A8 B8 ___419717_m__ 夂、申請專利範圍 預先剝離包含上述虛設元件區域上之上述虛設多晶矽 閘極之至少侧面的一部分表面上形成之絕緣膜的步驟； 藉由將上述絕緣膜之全面進行異方性蝕刻，以除去該 絕緣膜被預先剥離之上述虛設多晶矽閘極之一部分的侧 面，且利用絕緣膜包圍住該虛設多晶矽閘極之側面的步 驟；以及 在上述虛設多晶矽閘極之上面、上述絕緣膜預先被剥 離且多晶矽已暴露出之該虛設多晶矽閘極的側面、和上 述虛設π件區域上，選擇性形成高熔點金屬矽化物的步 驟。 8. 一種半導體裝置之製造方法，其特徵爲具有： 在半導體基板上劃定虛設元件區域的步驟；_ 在上述虛設元件區域上之至少一部分上，介以閘極絕 緣膜形成虛設多晶矽閘極的步驟； 在上述虛設多晶矽閘極之全侧面上形成絕緣膜的步驟 9 在上述虛設元件區域上之上述虛設多晶矽閘椏之至少 一部分側面的絕緣膜上導入預定量以上之矽的步驟；二 及 在上述虚設多晶硬閘極之上面、該矽被導入之上述虛 設多晶矽閘極，側面的絕緣膜上 '和上述虛設元件區： 上選擇性形成高熔點金屬矽化物的步驟。 9 ·如申請專利範圍第4項之半導體裝置之製造方法，其 具有在上述虛設it件區域上形成與上述半導體基板同^ -26- ^紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X297^* ) , I . t 、1T. . i'v (請先閔讀背面之注意事項再填寫本頁) A8 S8 C8 D8 419717 六、申請專利範圍 電型之擴散層的步驟。 10.如申請專利範圍第5項之半導體裝置之製造方法，其更 具有在上述虚設元件區域上形成與上述半導體基板同導 電型之擴散層的步驟。 H.如申請專利範園第6項之半導體裝置之製造方法，其更 具有在上述虛設元件區域上形成與上述半導體基板同導 電型之擴散層的步驟。 12·如申請專利範圍第7項之半導體裝置之製造方法，其更 具有在上述虚設元件區域上形成與上述半導體基板同導 電型之擴散層的步驟。 13_如申請專利範圍第8項之半導體裝置之製造方法，其更 具有在上述虚設元件區域上形成與上述半導體基板同導 電型之擴散層的步驟。 I4‘如申請專利範園第4項之半導體裝置之製造方法，其中 上述高熔點矽化物’係經由自對準矽化物步驟而形成。 1 5 .如申請專利範園第5項之半導體裝置之製造方法，其中 上述rsj熔點砂化物’係經由自對準砂化物步驟而形成。 16. 如申請專利範圍第6項之半導體裝置之製造方法，其中 上述南溶點砂化物’係經由自對準矽化物步驟而形成。 17. 如申請專利範園第7項之半導體裝置之製造方法，其中 上述向嫁點矽化物’係經由自對準矽化物步驟而形成。 18. 如申請專利範園第8項之半導體裝置之製造方法，其中 上述向溶點矽化物，係經由自對準矽化物步躁而形成。 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4见格（210 X 297公釐） . 裝 I 訂 ^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消費合作社印繁
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