CN109817528A - Mos晶体管的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种MOS晶体管的制造方法，包括步骤：步骤一、依次形成栅介质层、多晶硅栅和第二介质层；步骤二、光刻加刻蚀工艺形成栅极结构；步骤三、依次形成第三至五介质层，第五和第二介质层的材料相同；步骤四、进行刻蚀形成侧墙，侧墙的顶部表面和第二介质层的顶部表面相平；步骤五、去除第五介质层并同时去除第二介质层，在多晶硅栅顶部形成一个由侧墙围成的凹陷区域；步骤六、形成金属硅化物，多晶硅栅顶部的金属硅化物形成于凹陷区域中且顶部表面位于侧墙的顶部表面以下。本发明能通过侧墙对多晶硅栅顶部的金属硅化物的侧面进行保护，能防止多晶硅栅顶部的金属硅化物和邻近的源漏顶部的接触孔短路，从而能提高器件的耐久性。

Description

MOS晶体管的制造方法

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别是涉及一种MOS晶体管的制造方法。

背景技术

如图1A至图1E所示，是现有MOS晶体管的制造方法各步骤中的器件结构示意图，现有MOS晶体管的制造方法包括如下步骤：

步骤一、如图1A所示，在半导体衬底101上依次形成栅介质层103和多晶硅栅104。

通常，所述半导体衬底101为硅衬底。

所述栅介质层103的材料为氧化层。

在所述步骤一形成所述栅介质层103之前还包括在所述半导体衬底101表面形成场氧化层2的步骤，由所述场氧化层2隔离出有源区。

所述场氧化层2采用浅沟槽隔离工艺形成。或者，所述场氧化层2采用局部场氧化工艺形成。

步骤二、如图1A所示，光刻定义出栅极结构的形成区域，依次对所述多晶硅栅104和所述栅介质层103进行刻蚀形成由所述栅介质层103和所述多晶硅栅104叠加而成的栅极结构。

通常，在步骤二形成所述栅极结构之后以及后续步骤三形成所述介质层105a之前还包括如下步骤：

采用轻掺杂漏注入工艺在所述栅极结构的两侧自对准形成轻掺杂漏区，所述源区106a和所述漏区106b中叠加有对应的所述轻掺杂漏区。

步骤三、如图1B所示，依次形成介质层105a、介质层105b和介质层105c。所述介质层105a和105c的材料都为氧化层。所述介质层105b的材料为氮化层。

步骤四、如图1B所示，采用全面刻蚀工艺对所述介质层105c、所述介质层105b和所述介质层105a进行刻蚀并在所述栅极结构的侧面自对准形成侧墙105；所述侧墙105由所述介质层105a、所述介质层105b和所述介质层105c叠加而成，所述侧墙105的顶部表面和所述第二介质层5的顶部表面相平。

在步骤四形成所述侧墙105之后以及步骤五之前，还包括如下步骤：

采用源漏注入工艺在所述栅极结构的所述侧墙105两侧自对准形成源区106a和漏区106b。

步骤五、如图1C所示，在形成金属硅化物107之前进行去除所述介质层105c的步骤。

通常，采用湿法刻蚀工艺同时去除所述介质层105c。

步骤六、如图1D所示，形成所述金属硅化物107。由图1D所示可知，由于在形成所述金属硅化物107之前，所述多晶硅栅104的顶部表面和所述侧墙105的顶部表面相平，故所述金属硅化物107容易产生横向生长，也就所述金属硅化物107容易横向延伸到所述多晶硅栅104的外部区域，如虚线圈201所示。

步骤六中在所述源区106a和所述漏区106b的表面也形成有所述金属硅化物107。

形成所述金属硅化物107的步骤包括：

形成一层第一金属层。通常，所述第一金属层的材料为钴。

对所述第一金属层进行硅化反应在所述第一金属层和硅接触的区域自对准形成所述金属硅化物107。

去除为形成所述金属硅化物107的所述第一金属层。

在步骤六之后还包括如下步骤：

形成层间膜。所述层间膜的材料为氧化层。

如图1E所示，形成穿过所述层间膜的接触孔108，在所述多晶硅栅104、所述源区106a和所述漏区106b的顶部都形成有对应的所述接触孔108，所述接触孔108和底部对应的所述金属硅化物107相接触。

形成正面金属层，对所述正面金属层进行图形化形成源极、漏极和栅极。

由图1E所示可知，所述多晶硅栅104顶部的所述金属硅化物107的侧面容易横向延伸，这会使得所述多晶硅栅104顶部的所述金属硅化物107和邻近的所述源区106a或所述漏区106b顶部的接触孔108的间距变小且容易产生接触，产生接触的情形如虚线圈202所示。所述多晶硅栅104顶部的所述金属硅化物107和邻近的所述源区106a或所述漏区106b顶部的接触孔108产生接触时会使器件失效；即使所述多晶硅栅104顶部的所述金属硅化物107和邻近的所述源区106a或所述漏区106b顶部的接触孔108未接触，间距过小也能会使器件的耐久力(Endurance)变差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种MOS晶体管的制造方法，能对多晶硅栅顶部的金属硅化物进行保护，防止多晶硅栅顶部的金属硅化物和邻近的源漏顶部的接触孔短路，从而能提高器件的耐久性。

为解决上述技术问题，本发明提供的MOS晶体管的制造方法包括如下步骤：

步骤一、在半导体衬底上依次形成栅介质层和多晶硅栅，在所述多晶硅栅表面形成第二介质层。

步骤二、光刻定义出栅极结构的形成区域，依次对所述第二介质层、所述多晶硅栅和所述栅介质层进行刻蚀形成由所述栅介质层和所述多晶硅栅叠加而成的栅极结构，在所述多晶硅栅的顶部同时叠加了所述第二介质层。

步骤三、依次形成第三介质层、第四介质层和第五介质层，所述第五介质层的材料和所述第二介质层的材料相同。

步骤四、采用全面刻蚀工艺对所述第五介质层、所述第四介质层和所述第三介质层进行刻蚀并在所述栅极结构的侧面自对准形成侧墙；所述侧墙由所述第三介质层、所述第四介质层和所述第五介质层叠加而成，所述侧墙的顶部表面和所述第二介质层的顶部表面相平。

步骤五、在形成金属硅化物之前进行去除所述第五介质层的步骤，所述第二介质层也同时被去除，所述第二介质层被去除之后在所述多晶硅栅顶部形成一个由所述侧墙围成的凹陷区域，所述凹陷区域自对准定义出所述多晶硅栅顶部的所述金属硅化物的形成区域。

步骤六、形成所述金属硅化物，所述多晶硅栅顶部的所述金属硅化物形成于所述凹陷区域中且所述多晶硅栅顶部的所述金属硅化物的顶部表面位于所述侧墙的顶部表面以下，通过所述侧墙对所述多晶硅栅顶部的所述金属硅化物的侧面进行保护。

进一步的改进是，所述半导体衬底为硅衬底。

进一步的改进是，所述栅介质层的材料为氧化层；所述第二介质层、所述第三介质层和所述第五介质层的材料都为氧化层。

所述第四介质层的材料为氮化层。

进一步的改进是，所述第二介质层的厚度大于等于

进一步的改进是，在所述步骤一形成所述栅介质层之前还包括在所述半导体衬底表面形成场氧化层的步骤，由所述场氧化层隔离出有源区。

进一步的改进是，所述场氧化层采用浅沟槽隔离工艺形成。

进一步的改进是，所述场氧化层采用局部场氧化工艺形成。

进一步的改进是，在步骤四形成所述侧墙之后以及步骤五之前，还包括如下步骤：

采用源漏注入工艺在所述栅极结构的所述侧墙两侧自对准形成源区和漏区。

进一步的改进是，在步骤二形成所述栅极结构之后以及步骤三形成所述第三介质层之前还包括如下步骤：

采用轻掺杂漏注入工艺在所述栅极结构的两侧自对准形成轻掺杂漏区，所述源区和所述漏区中叠加有对应的所述轻掺杂漏区。

进一步的改进是，步骤六中在所述源区和所述漏区的表面也形成有所述金属硅化物。

进一步的改进是，形成所述金属硅化物的步骤包括：

形成一层第一金属层。

对所述第一金属层进行硅化反应在所述第一金属层和硅接触的区域自对准形成所述金属硅化物。

去除为形成所述金属硅化物的所述第一金属层。

进一步的改进是，在步骤六之后还包括如下步骤：

形成层间膜。

形成穿过所述层间膜的接触孔，在所述多晶硅栅、所述源区和所述漏区的顶部都形成有对应的所述接触孔，所述接触孔和底部对应的所述金属硅化物相接触；通过所述侧墙防止所述源区或所述漏区顶部的所述接触孔和相邻的所述多晶硅栅顶部的所述金属硅化物的侧面相接触。

形成正面金属层，对所述正面金属层进行图形化形成源极、漏极和栅极。

进一步的改进是，所述第一金属层的材料为钴。

进一步的改进是，所述层间膜的材料为氧化层。

进一步的改进是，步骤五中采用湿法刻蚀工艺同时去除所述第二介质层和所述第五介质层。

本发明在栅极结构的形成过程中，在多晶硅栅的顶部增加了一层介质层即第二介质层，在后续形成金属硅化物之前去除第二介质层从而能在多晶硅栅顶部形成一个凹陷区域，凹陷区域能自对准定义出多晶硅栅顶部的金属硅化物的形成区域且在金属硅化物形成过程中，对应的金属硅化物会自对准形成在凹陷区域且凹陷区域的金属硅化物的顶部表面会低于两侧的侧墙的顶部表面，从而能对多晶硅栅顶部的金属硅化物的侧面进行保护，从能防止多晶硅栅顶部的金属硅化物和邻近的源漏顶部的接触孔短路并从而能提高器件的耐久性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1A-图1E是现有MOS晶体管的制造方法各步骤中的器件结构示意图；

图2是本发明实施例MOS晶体管的制造方法流程图；

图3A-图3E是本发明实施例MOS晶体管的制造方法各步骤中的器件结构示意图。

具体实施方式

如图2所示，是本发明实施例MOS晶体管的制造方法流程图；如图3A至图3E所示，是本发明实施例MOS晶体管的制造方法各步骤中的器件结构示意图，本发明实施例MOS晶体管的制造方法包括如下步骤：

步骤一、如图3A所示，在半导体衬底1上依次形成栅介质层3和多晶硅栅4，在所述多晶硅栅4表面形成第二介质层5。

较佳选择为，所述半导体衬底1为硅衬底。

所述栅介质层3的材料为氧化层；所述第二介质层5和后续形成的第三介质层6a和第五介质层6c的材料都为氧化层。

后续形成的第四介质层6b的材料为氮化层。

所述第二介质层5的厚度大于等于

在所述步骤一形成所述栅介质层3之前还包括在所述半导体衬底1表面形成场氧化层2的步骤，由所述场氧化层2隔离出有源区。

所述场氧化层2采用浅沟槽隔离工艺形成。或者，所述场氧化层2采用局部场氧化工艺形成。

步骤二、如图3A所示，光刻定义出栅极结构的形成区域，依次对所述第二介质层5、所述多晶硅栅4和所述栅介质层3进行刻蚀形成由所述栅介质层3和所述多晶硅栅4叠加而成的栅极结构，在所述多晶硅栅4的顶部同时叠加了所述第二介质层5。

较佳选择为，在步骤二形成所述栅极结构之后以及后续步骤三形成所述第三介质层6a之前还包括如下步骤：

采用轻掺杂漏注入工艺在所述栅极结构的两侧自对准形成轻掺杂漏区，所述源区7a和所述漏区7b中叠加有对应的所述轻掺杂漏区。

步骤三、如图3B所示，依次形成第三介质层6a、第四介质层6b和第五介质层6c，所述第五介质层6c的材料和所述第二介质层5的材料相同。

步骤四、如图3B所示，采用全面刻蚀工艺对所述第五介质层6c、所述第四介质层6b和所述第三介质层6a进行刻蚀并在所述栅极结构的侧面自对准形成侧墙6；所述侧墙6由所述第三介质层6a、所述第四介质层6b和所述第五介质层6c叠加而成，所述侧墙6的顶部表面和所述第二介质层5的顶部表面相平。

在步骤四形成所述侧墙6之后以及步骤五之前，还包括如下步骤：

采用源漏注入工艺在所述栅极结构的所述侧墙6两侧自对准形成源区7a和漏区7b。

步骤五、如图3C所示，在形成金属硅化物8之前进行去除所述第五介质层6c的步骤，所述第二介质层5也同时被去除，所述第二介质层5被去除之后在所述多晶硅栅4顶部形成一个由所述侧墙6围成的凹陷区域301，所述凹陷区域301自对准定义出所述多晶硅栅4顶部的所述金属硅化物8的形成区域。

较佳选择为，采用湿法刻蚀工艺同时去除所述第二介质层5和所述第五介质层6c。

步骤六、如图3D所示，形成所述金属硅化物8，所述多晶硅栅4顶部的所述金属硅化物8形成于所述凹陷区域301中且所述多晶硅栅4顶部的所述金属硅化物8的顶部表面位于所述侧墙6的顶部表面以下，通过所述侧墙6对所述多晶硅栅4顶部的所述金属硅化物8的侧面进行保护。

步骤六中在所述源区7a和所述漏区7b的表面也形成有所述金属硅化物8。

形成所述金属硅化物8的步骤包括：

形成一层第一金属层。较佳选择为，所述第一金属层的材料为钴。

对所述第一金属层进行硅化反应在所述第一金属层和硅接触的区域自对准形成所述金属硅化物8。

去除为形成所述金属硅化物8的所述第一金属层。

进一步的改进是，在步骤六之后还包括如下步骤：

形成层间膜。所述层间膜的材料为氧化层。

如图3E所示，形成穿过所述层间膜的接触孔9，在所述多晶硅栅4、所述源区7a和所述漏区7b的顶部都形成有对应的所述接触孔9，所述接触孔9和底部对应的所述金属硅化物8相接触；通过所述侧墙6防止所述源区7a或所述漏区7b顶部的所述接触孔9和相邻的所述多晶硅栅4顶部的所述金属硅化物8的侧面相接触。

形成正面金属层，对所述正面金属层进行图形化形成源极、漏极和栅极。

本发明实施例在栅极结构的形成过程中，在多晶硅栅4的顶部增加了一层介质层即第二介质层5，在后续形成金属硅化物8之前去除第二介质层5从而能在多晶硅栅4顶部形成一个凹陷区域301，凹陷区域301能自对准定义出多晶硅栅4顶部的金属硅化物8的形成区域且在金属硅化物8形成过程中，对应的金属硅化物8会自对准形成在凹陷区域301且凹陷区域301的金属硅化物8的顶部表面会低于两侧的侧墙6的顶部表面，从而能对多晶硅栅4顶部的金属硅化物8的侧面进行保护，从能防止多晶硅栅4顶部的金属硅化物8和邻近的源漏顶部的接触孔短路并从而能提高器件的耐久性。

以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种MOS晶体管的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、在半导体衬底上依次形成栅介质层和多晶硅栅，在所述多晶硅栅表面形成第二介质层；

步骤二、光刻定义出栅极结构的形成区域，依次对所述第二介质层、所述多晶硅栅和所述栅介质层进行刻蚀形成由所述栅介质层和所述多晶硅栅叠加而成的栅极结构，在所述多晶硅栅的顶部同时叠加了所述第二介质层；

步骤三、依次形成第三介质层、第四介质层和第五介质层，所述第五介质层的材料和所述第二介质层的材料相同；

步骤四、采用全面刻蚀工艺对所述第五介质层、所述第四介质层和所述第三介质层进行刻蚀并在所述栅极结构的侧面自对准形成侧墙；所述侧墙由所述第三介质层、所述第四介质层和所述第五介质层叠加而成，所述侧墙的顶部表面和所述第二介质层的顶部表面相平；

步骤五、在形成金属硅化物之前进行去除所述第五介质层的步骤，所述第二介质层也同时被去除，所述第二介质层被去除之后在所述多晶硅栅顶部形成一个由所述侧墙围成的凹陷区域，所述凹陷区域自对准定义出所述多晶硅栅顶部的所述金属硅化物的形成区域；

步骤六、形成所述金属硅化物，所述多晶硅栅顶部的所述金属硅化物形成于所述凹陷区域中且所述多晶硅栅顶部的所述金属硅化物的顶部表面位于所述侧墙的顶部表面以下，通过所述侧墙对所述多晶硅栅顶部的所述金属硅化物的侧面进行保护。

2.如权利要求1所述的MOS晶体管的制造方法，其特征在于：所述半导体衬底为硅衬底。

3.如权利要求2所述的MOS晶体管的制造方法，其特征在于：所述栅介质层的材料为氧化层；所述第二介质层、所述第三介质层和所述第五介质层的材料都为氧化层；

所述第四介质层的材料为氮化层。

4.如权利要求1所述的MOS晶体管的制造方法，其特征在于：所述第二介质层的厚度大于等于

5.如权利要求1所述的MOS晶体管的制造方法，其特征在于：在所述步骤一形成所述栅介质层之前还包括在所述半导体衬底表面形成场氧化层的步骤，由所述场氧化层隔离出有源区。

6.如权利要求5所述的MOS晶体管的制造方法，其特征在于：所述场氧化层采用浅沟槽隔离工艺形成。

7.如权利要求5所述的MOS晶体管的制造方法，其特征在于：所述场氧化层采用局部场氧化工艺形成。

8.如权利要求2所述的MOS晶体管的制造方法，其特征在于：在步骤四形成所述侧墙之后以及步骤五之前，还包括如下步骤：

采用源漏注入工艺在所述栅极结构的所述侧墙两侧自对准形成源区和漏区。

9.如权利要求8所述的MOS晶体管的制造方法，其特征在于：在步骤二形成所述栅极结构之后以及步骤三形成所述第三介质层之前还包括如下步骤：

采用轻掺杂漏注入工艺在所述栅极结构的两侧自对准形成轻掺杂漏区，所述源区和所述漏区中叠加有对应的所述轻掺杂漏区。

10.如权利要求8所述的MOS晶体管的制造方法，其特征在于：步骤六中在所述源区和所述漏区的表面也形成有所述金属硅化物。

11.如权利要求10所述的MOS晶体管的制造方法，其特征在于：形成所述金属硅化物的步骤包括：

形成一层第一金属层；

对所述第一金属层进行硅化反应在所述第一金属层和硅接触的区域自对准形成所述金属硅化物；

去除为形成所述金属硅化物的所述第一金属层。

12.如权利要求11所述的MOS晶体管的制造方法，其特征在于：在步骤六之后还包括如下步骤：

形成层间膜；

形成穿过所述层间膜的接触孔，在所述多晶硅栅、所述源区和所述漏区的顶部都形成有对应的所述接触孔，所述接触孔和底部对应的所述金属硅化物相接触；通过所述侧墙防止所述源区或所述漏区顶部的所述接触孔和相邻的所述多晶硅栅顶部的所述金属硅化物的侧面相接触；

形成正面金属层，对所述正面金属层进行图形化形成源极、漏极和栅极。

13.如权利要求11所述的MOS晶体管的制造方法，其特征在于：所述第一金属层的材料为钴。

14.如权利要求11所述的MOS晶体管的制造方法，其特征在于：所述层间膜的材料为氧化层。

15.如权利要求3所述的MOS晶体管的制造方法，其特征在于：步骤五中采用湿法刻蚀工艺同时去除所述第二介质层和所述第五介质层。