[发明专利]形成无边框栅结构的方法和由此形成的装置

说明书

本申请涉及Furukawa等人的待审申请，题目为“METHOD FORSELECTIVELY TRIMMING GATE STRUCTURES AND APPARATUS FORMEDTHEREBY”，序列号为09/224,759，申请日为1999年1月4日，在这里引入作为参考。

本申请涉及半导体器件中的晶体管栅导体结构领域。具体地，本发明涉及形成无边框(borderless)栅结构的方法和由此形成的装置。

在半导体器件的制造中保持成本和性能具有竞争性的需要促使连续地增加集成电路中的器件密度。为了便于增加器件密度，不断需要新技术以减小这些半导体器件的尺寸。

不断增加器件密度的努力在互补金属氧化物半导体(CMOS)技术，例如在场效应晶体管(FET)的设计和制造中特别强烈。FET几乎可以用在所有类型的集成电路(即，微处理器、存储器等)设计中。增加器件密度的一个结构是“无边框触点”。为介绍无边框触点的重要性，有故障的晶片部分400的一个例子显示在图3中，在隔离区域490之间的半导体衬底480上局部形成有FET。当穿过钝化氧化层430开出扩散接触到扩散区域420的接触孔410时，部分栅导体440从接触孔410露出。即使侧壁间隔层450保护栅导体440的侧面不短路，但如果扩散接触形成在接触孔410内，那么它容易与栅导体440的顶部短路。因此，如图4中晶片部分460所示，经常使用接触边框防止栅导体440和扩散接触470之间短路。在晶片部分460中，形成扩散接触470的接触孔偏离栅导体440，在栅导体440和扩散接触470之间形成钝化氧化物430的边框。接触边框由此减小了扩散接触470与栅导体440短路的电位。不幸的是，使用这种接触边框扩大了FET需要的面积，消耗了大量的芯片面积，并阻碍了电路密度的进一步增加。

如IBM技术公报32卷No.4A，1989年9月(MA888-0005)中介绍的，提供了用于硅栅导体的制造的现在技术，形成没有边框的扩散接触，即，使用无边框接触。参考图5，显示的晶片部分500包括具有隔离区域590的半导体衬底580、栅氧化层530、硅栅导体材料层540以及形成其上的腐蚀终止介质膜层560。在形成晶体管栅导体结构的常规硅栅工艺中不使用腐蚀终止介质560。然而，使用腐蚀终止介质560通过形成到扩散区域的无边框接触提供了增加了器件密度的机会。不幸的是，用腐蚀终止介质560保护栅导体的方法存在几个局限。例如，形成栅结构之后，栅多晶硅通常通过注入掺杂以减小表面电阻，与此同时注入源和漏扩散区。有时，在栅结构顶部存在的腐蚀终止介质560足以防碍所述这一注入步骤。因此，在淀积腐蚀终止介质膜层560之前必须注入图5中的栅导体材料层540，形成栅结构之后进行扩散区域单独的注入步骤。更重要的是，注入步骤之后，如CoSi_x或TiSi_x等的选择性金属硅化物通常在一个步骤中形成在源和漏扩散区域的表面以及栅导体中。如果使用了腐蚀终止介质560，那么注入栅导体材料层之后在淀积腐蚀终止介质膜层560之前，选择性金属硅化物必须形成在栅导体材料层540上。注入扩散区域之后进行在扩散区域中形成选择性金属硅化物的单独步骤。

要由图5所示的晶片部分500形成图6所示的晶片部分600，栅导体和互连限定在栅氧化层530、栅导体材料540以及腐蚀终止介质560的叠层中，留出每个栅导体的顶部由腐蚀终止介质膜层560覆盖。接下来，侧壁间隔层650形成在栅导体540的侧壁上，用介质密封栅导体540，并注入扩散区域620。钝化氧化物630形成在所述结构上，接触孔形成其中用于扩散接触(未示出)。值得注意的是栅导体540的顶部由腐蚀终止介质膜560覆盖，由此，腐蚀接触孔之后，密封材料仍保留。图6示出了形成在接触孔内的扩散接触670，其中不需要接触边框防止扩散接触670和栅导体540之间短路。取而代之，腐蚀终止介质膜560在原位以防止短路，并且由于接触孔偏离更靠近栅导体540，由此器件密度增加。

因此，需要提供一种与当前硅栅制造工艺兼容的无边框接触的制造方法。

根据本发明，提供一种在晶体管中形成栅导体包覆的方法，包括以下步骤：a)在具有半导体部分的衬底上形成栅导体的多晶硅部分；b)掺杂多晶硅部分；c)在半导体部分中掺杂多个扩散区域；以及d)通过选自选择性氮化物淀积和选择性表面氮化的氮化方法包覆栅导体。