[发明专利]一种制作准双栅MOSFET晶体管的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制作准双栅MOSFET晶体管的方法。

背景技术

自集成电路发明以来，其性能一直稳步提高。性能的提高主要是通过不断缩小集成电路器件的尺寸来实现的。目前，集成电路器件(MOSFET)的特征尺寸已缩小到纳米尺度。在此尺度下，各种基本的和实际的限制开始出现，使得建立在硅平面CMOS技术之上的集成电路技术的发展正遭受前所未有的挑战。一般认为，经过努力，CMOS技术仍有可能推进到20纳米甚至10纳米技术节点，但在45纳米节点之后，传统的平面CMOS技术将很难进一步发展，新的技术必须适时产生。在所提出的各种新技术当中，双栅MOS器件技术被认为是最有希望在亚45纳米节点后得到应用的技术。与传统单栅器件相比，双栅器件具有更强的短沟道抑制能力，更好的亚阈特性、更高的驱动能力以及能带来更高的电路密度。

双栅MOS晶体管通常在结构上有两种形式，一种是以FinFET为代表，其特征是器件的体区(沟道区)垂直于硅片的表面，另一种为平面型，其特征是体区(沟道区)仍然平行于硅片的表面。前者，自对准工艺易实现，但器件性能以及均匀性较差，而后者能使器件获得高性能和高均匀性，但制备工艺复杂，自对准工艺难以实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种自对准制作准双栅MOSFET晶体管的方法。

本发明所提供的准双栅SOI MOS晶体管的制作方法，包括如下步骤：

1)选用SOI硅片为衬底材料，光刻和刻蚀SOI硅片的半导体薄膜，形成有源区，然后在该有源区上生长栅介质层；

2)淀积栅电极层和牺牲介质层，光刻和刻蚀形成栅电极图形；栅电极图形除覆盖沟道区域外，也覆盖体接触区域；

3)以栅电极图形为掩膜，对SOI硅片的半导体薄膜的部分区域进行浓度呈反向梯度分布的离子注入掺杂，形成重掺杂区，作为所述准双栅SOI MOS晶体管的源区和漏区的牺牲层；

4)在栅电极图形上再次淀积牺牲介质层，回刻后在栅电极图形形成保护层；以所述保护层为掩膜腐蚀掉所述栅电极图形两侧显露的栅介质层，使所述栅电极图形两侧的SOI硅片的半导体薄膜表面露出；

5)腐蚀所述SOI硅片的半导体薄膜表面部分，腐蚀到所述重掺杂区时停止；

6)选择腐蚀所述SOI硅片的半导体薄膜内的重掺杂区，当到达轻掺杂区时腐蚀自然停止，形成空洞；

7)淀积绝缘介质，填充腐蚀形成的空洞，回刻去除表面的绝缘介质；

8)腐蚀掉栅电极图形的保护层后再在栅电极图形生长一薄介质层；

9)离子注入掺杂源区、漏区和栅电极，并用倾斜离子注入方法掺杂沟道区；然后，回刻上述薄介质层以形成栅电极侧墙；

10)光刻和刻蚀去掉覆盖体接触区的栅电极部分，并进行离子注入掺杂使其下的轻掺杂区转变成重掺杂区；

11)进入常规CMOS后道工序，包括硅淀积钝化层、开接触孔以及金属化，其中，一附加的金属电极通过接触孔与体接触区相连，成为准栅电极；这样，制得所述准双栅SOI MOS晶体管。

其中，步骤1)所述栅介质层为二氧化硅层；步骤2)所述栅电极层为多晶硅层，所述牺牲介质层为氮化硅层；步骤7)所述绝缘介质为二氧化硅；步骤8)薄介质层为二氧化硅层。步骤3)离子注入掺杂的注入杂质为BF₂，注入能量为20-50KeV，注入剂量为(2-8)×10¹⁴cm^-2。步骤6)选择腐蚀所用的腐蚀液为氢氟酸、硝酸和乙酸的混合物，其中，氢氟酸、硝酸和乙酸的体积比为1∶2.5-3.5∶7.5-8.5，优选为，1∶3∶8。步骤9)离子注入的注入杂质为砷，注入能量为33-60KeV，注入剂量为(1-5)×10¹⁵cm^-2。步骤9)倾斜离子注入的注入杂质为BF₂，注入的倾斜角度为15-60°，注入能量45-70KeV，注入剂量(1-8)×10¹⁴cm^-2。步骤10)离子注入的注入杂质为BF₂，注入能量5-20KeV，注入剂量(1-6)×10¹⁵cm^-2。

本发明的优点和积极效果：