CN102916047A - 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

一种利用埋氧腐蚀技术的SOI体接触结构及形成方法
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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