TW392254B - Method for the production of a vertical MOS transistor - Google Patents
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Description
频請#員明示 本i 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 五、發明説明（π ) 邊源極/汲極區域之用的第三層3 4 3的接觸孔。然後利 用光阻遮罩，將延伸到遠達端子區域3 2或閘極3 7 0的接 觸孔蝕刻到氮化矽層層3 3 2及第二氧化矽層3 3 3之内，同 時也蝕刻到氧化矽層3 3 1之内（參見第1 7圖）。隨後利用 金屬層的加入及組織而形成通到閘極3 7 0、多晶矽層3 5 、以及端子區域3 2的接觸孔。 參考符號表 11, 2 1, 3 1. * · · .基 Η 12, 2 2, 3 2 . XUI 子 區 域 13, 2 3, 3 3 . • · · .遮 罩 1 3 1 •氮 化 矽 層 13 2 .氣 化 矽 層 13 2 t •島 狀 結 構 2 3 1 .端 子 層 2 3 2 •氮 化 矽 層 2 3 3 .氧 化 矽 層 2 3 4 •氧 化 矽 間 隔 層 3 3 1 氮 化 矽 層 3 3 2 .第 一 氧 化 矽 層 3 3 3 •第 二 氧 化 矽 層 13 0 ,23 0 , 3 30 . 開 14, 2 4, 3 4. 層 序 列 14] ,24 1 , 3 4 1 . 第 一 層 14 2 ,24 2,3 4 2 . 第 二 層 -1 7 - ---------一:悴-- ..¾ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
、1T 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _ B7 五、發明説明（< ) 發明背景 發Bfl镅域._ 在持續加快之部件具有愈高的積體密度的觀點下，積 體電路的結構尺寸是一代小於一代。這對CMOS技術而言 亦屬實。一般所預期的（例如參見"R〇admap of Semiconductor Technology" , Solid State Technology 3, 1995)是大約西元2010年時會使用閘長小於lOOnm的MOS 電晶體。 相關抟術說明 另一方面，已經有人試圖以現代的C Μ 0 S技術依比例製 造以期産生具有這種閛長的平面式M0S電晶體（例如參見 A.Hori, H. Nakaoka, H. U m i m ο t ο , K . Yamashita, M . Takase, N. Shhimizu, B. Mizuno, S. Odanaka等發表 於IEDM 1994, 485的論文「利用5keV的離子植人及快速 熱退或技術製造具有超淺源極/汲極接面的0 . 0 5微米-CMOS」（"A 0.05// m - C Μ 0 S with Ultra Shallow Source /Drain Junctions Fabricated by 5 k e V Ion Implantatio and Rapid Thermal Annealing"),以及 H. Hu, L. T.
Su, Y· Yang, D.A. Antoniadis, H. I. Smith等發表 於 Symp. VLSI Technology, 17, 1994的論文「利用 X- 射線微影術在高性能次- 0.1微米NMOSFEETs内製造通道 及源極/汲極的工程技術j ("Channel and Source/Drain Engineering in High Performance sub-0, ly m NM0SFEET using x-ray Lithography11))。這種閘長小於 l〇〇nm的 本紙張尺度適用中國固家標準（CNS ) A4規格（21〇X297公釐） --------3 裝------IT------rJ (請先閱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製 A7 B7 五、發明説明（> ) 平面式MOS電晶體的製造必須使用電子束徹影術因而只能 在實驗室的比例上製作。電子束微影術的使用引起超比 例之增加其建造成本。 與這一點平行的是，在産生較短通道長度的觀點下研 究垂直式電晶體（參見L. Risch, W. H. Krautschneider ,F . Hofmann , H. Schafer等發表於 ESSDERC 1 9 9 5,第 101到104頁的論文「通道長度為70nm的垂直式MOS電晶 體」（"Vertical MOS Transistor with 7 0 n m channel 1 e n g t h ”））。此例中，各層所對應的形成次序是源極、 通道和汲極，且呈環狀受到閘極介電質及閘極電極所圍 繞。依照它們的射頻及邏輯性質，現存的這些垂直式M0S 電晶體比起平面式M0S電晶體是更不能讓人滿意。另一 方面，這會減小重疊閘極的雜散電容而另外一方面又於 垂直層序列内形成寄生的雙極性電晶體。 發明總沭 因此，本發明的目的是提供一種製造垂直式M0S電晶 體的方法，而使得此垂直式Μ 0 S電晶體的射頻和邏輯性 質能與平面式M0S電晶體上的相當。 此一目的是根據本發明中申請專利範圍第1項之方法 達成的。而本發明的進一步精製則是由附屬申請項目加 以說明。 此方法中，將一個具有開口的遮罩（mask)形成於半導 體基片的主要表面上，而露出開口内的半導體基片的主 要表面。層序列各有一層用於靠下邊的源極/汲極區域 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2丨0X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
、1T A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 五、發明説明 ( ) 1 1 通 道 區 域 以 及 靠 上 邊 的 源 極 / 汲 極 區 域 的 層 是 利 用 1 I 選 擇 性 裔 晶 法 (ep i t a xy)成長於此開口 F *3而成的。 成長此 1 1 種 層 序 列 期 間 > 在 層 序 列 的 邊 緣 上 形 成 多 面 體 使 得 開 P /—~·. 請 1 先 1 邊 緣 上 的 厚 度 小 於 開 □ 中 間 的 厚 度 〇 而 後 將 一 個 閘 極 介 閱 讀 1 1 電 質 及 _- 閘 極 電 極 形 成 於 層 序 列 的 邊 緣 上 〇 背 I 1 之 1 本 發 明 所 使 用 方 法 於 選 擇 性 裔 晶 期 間 9 由 於 在 這 些 邊 意 I ΐ ! 緣 上 選 擇 性 晶 晶 的 成 長 速 率 較 慢 9 因 此 在 ϋώ： m 罩 的 邊 緣 項 再 1 上 形 成 多 面 體 〇 例 如 9 由 L . V e s c a η發表於S c i e η c e a nd 填 寫 本 〇 Εϊ] g . B 2 8, 1 - 8 ( 1 9 9 4 )的論文" R a di a t i ν e r e c 0 m b i η a t ion 頁 -/ I 1 in S i 6 e / S i d 0 t s . · "中掲示了選擇性磊晶所形成的多 1 ! 面 體 ο 1 1 利 用 選 擇 性 裔 晶 的 m 項 性 質 可 令 層 序 列 的 邊 緣 上 的 層 I 訂 厚 度 小 於 層 序 列 中 間 的 厚 度 〇 由 此 達 成 的 效 應 是 » 形 成 1 於 層 序 列 中 間 内 之 寄 生 雙 極 性 電 晶 體 的 基 底 寬 度 大 於 1 1 形 成 於 層 序 列 邊 緣 上 之 垂 直 式 M0 S電晶體的通道寬度。 1 1 所 以 通 道 的 性 質 ^r 由 層 序 列 内 的 整 體 Da 性 質 中 分 離 出 來 〇 1 1 由 於 寄 生 雙 極 性 電 晶 體 的 基 底 寬 度 比 所 對 應 之 垂 直 式 MO S _ j | 電 晶 體 的 通 道 長 度 還 大 9 故 垂 直 式 M0S電晶體主導了整 1 | 値 結 構 的 性 質 〇 1 1 此 遮 罩 最 好 至 少 在 表 面 上 的 組 成 是 二 氧 化 矽 及 / 或 四 1 | 氮 化 三 矽 (S 1 3 4 )〇 使用這類材料構成的遮罩時， 層序 1 | 列 中 間 和 邊 緣 上 的 厚 度 比 率 根 據 成 長 條 件 而 可 設 定 為 2 1 I 到 3 之 間 C 1 I 在 不 超 出 本 發 明 的 架 構 5 下 9 可 於 Μ 罩 形 成 期 間 形 成 具 1 1 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4現格（210X297公嫠） A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作杜印繁 五、發明説明（ 4- ) I 1 有 整 値 表 面 寬 的 第 一 絶 緣 層 •s 導 電 層 和 第 二 绝 緣 層 並 於 1 1 這 層 内 製 作 出 開 口 〇 閘 極 介 電 質 是 在 以 選 擇 性 裔 晶 法 1 1 形 成 層 序 列 之 JKJU 刖 形 成 於 露 出 的 導 電 層 表 面 上 〇 而 閘 極 電 S 請 1 先 1 極 是 由 此 導 電 層 形 成 的 〇 洹 種 方 法 的 優 點 是 » 産 生 閘 極 閱 讀 1 介 電 質 和 閘 極 電 極 期 間 9 層 序 列 的 側 壁 不 再 受 到 蝕 刻 程 背 1 I 之 1 序 的 作 用 Ο 注 意 1 事 1 此 例 中 9 靠 下 邊 的 源 極 / 汲 極 區 域 的 成 長 最 好 是 使 開 項 再 1 η 遴 緣 上 的 端 點 與 第 一 絶 緣 層 位 於 同 一 水 平 面 上 〇 通 道 填 寫 本 C 區 域 的 成 長 最 好 是 使 開 口 邊 緣 上 的 端 點 與 導 電 層 位 於 同 頁 '—^ 1 I 一 水 平 面 上 〇 這 可 使 閘 極 的 雜 散 電 容 最 小 化 而 引 致 對 射 1 1 頻 性 質 的 進 步 改 良 〇 1 1 此 外 » 在 不 超 出 本 發 明 的 架 構 下 > 此 遮 罩 可 由 绝 緣 材 1 訂 料 形 成 〇 在 形 成 層 序 列 之 後 9 通 道 區 域 的 側 壁 依 使 靠 1 下 邊 的 源 極 / 汲 極 區 域 基 本 上 保 持 受 到 Μ 罩 之 絶 緣 材 料 1 1 覆 蓋 的 方 式 而 暴 露 出 來 〇 隨 後 9 於 露 出 的 通 道 區 域 側 壁 1 I 上 形 成 閘 極 介 電 質 和 閘 極 電 極 9 而 閘 極 電 極 的 高 度 最 好 1 1 與 通 道 區 域 的 高 度 相 當 〇 同 時 此 實 施 例 中 9 閘 極 電 極 的 Ϊ 電 容 也 是 最 小 化 的 而 引 致 對 射 頻 性 質 的 改 良 〇 例 如 > 閘 1 | 極 電 極 是 由 沈 積 並 使 導 電 層 結 構 化 而 成 的 Ο 1 1 此 例 中 9 绝 ii(Lj 緣 材 料 構 成 的 遮 罩 最 好 是 由 第 一 絶 緣 層 和 1 I 第 二 绝 «•mi 緣 層 所 形 成 〇 此 例 中 9 第 一 绝 fltLi 緣 層 是 配 置 於 基 Η 1 1 的 主 要 表 面 上 Ο 而 第 二 #ϊι〇 緣 層 則 配 置 於 第 一 绝 線 層 上 〇 1 1 第 二 绝 緣 層 是 可 以 針 對 第 一 絶 緣 層 和 層 序 列 而 作 蝕 刻 〇 1 I 此 例 中 9 靠 下 邊 的 源 極 / 6 汲 極 區 域 厚 度 的 成 長 方 式 是 使 1 1 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（C^S ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印繁 五、發明説明 ( JT ) 1 1 其 位 於 開 P 邊 緣 上 的 終 點 與 第 一 绝 緣 層 是 在 相 同 的 水 平 1 1 面 上 〇 在 形 成 層 序 列 之 後 9 呈 環 狀 圍 嬈 在 通 道 區 域 上 的 1 1 開 口 是 形 成 於 第 二 緣 層 内 〇 在 形 成 閘 極 介 電 質 之 後 f 'S 請 i 先 1 此 開 口 内 則 填 滿 了 導 電 層 〇 最 後 9 則 在 例 如 平 坦 化 步 驟 閱 讀 1 的 輔 助 下 利 用 導 電 層 的 結 構 化 而 形 成 閘 極 電 極 〇 背 面 1 I 之 1 此 例 中 特 別 有 利 的 是 9 使 第 二 绝 緣 層 内 的 開 P 至 少 在 意 1 I 多 晶 矽 的 —- 邊 上 顯 著 地 延 伸 而 超 越 了 層 序 列 〇 亦 即 此 例 事 項 1 1 再 中 > 、- m 類 開 Π 至 少 在 層 序 列 的 —- 邊 上 有 延 伸 結 構 〇 由 4 寫 本 裝 第 二 ψ 緣 層 材 料 構 成 的 島 狀 輔 肋 結 構 是 配 置 於 此 延 伸 結 頁 ___ 1 I 構 上 0 結 果 使 得 開 Ρ 在 延 伸 結 構 内 具 有 像 格 子 一 樣 的 截 1 1 面 〇 導 電 層 也 填 充 延 伸 結 構 内 的 開 口 〇 結 果 9 閘 極 至 1 | 少 也 有 部 分 具 有 格 子 狀 的 截 面 〇 而 接 觸 孔 在 結 構 上 1 訂 的 精 細 度 實 質 上 可 能 fcb 開 P 内 的 結 構 還 粗 劣 〇 故 隨 後 可 1 鑽 開 而 於 延 伸 結 構 内 通 到 閘 極 上 Ο 以 這 種 方 法 9 可 將 接 1 | 觸 孔 的 尺 度 依 使 閘 極 接 觸 的 電 氣 性 質 最 佳 化 的 方 式 而 加 1 I 以 設 定 〇 1 1 利 用 使 雜 散 電 容 最 小 化 以 改 良 射 頻 性 質 的 另 一 種 方 式 .产 Ί 9 是 對 層 序 列 作 環 狀 結 構 化 並 於 經 環 狀 結 構 化 的 層 序 列 1 1 内 提 供 緣 填 料 〇 藉 箸 去 除 層 序 列 内 部 的 半 導 體 材 料 9 1 1 可 以 抑 制 能 導 致 雜 散 電 容 之 空 間 -充電區的形成。 1 I 以 下 將 參 照 所 附 圔 示 中 的 較 佳 實 施 例 更 詳 細 地 説 明 本 1 1 發 明 的 内 容 〇 1 1 圖 式 簡 no 早 説 明 如 下 ： 1 1 第 1 画 所 顯 示 的 偽 具 有 端 子 區 域 和 遮 罩 的 半 導 體 基 1 1 Η 截 面 圖 〇 - 7 - 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2l〇X：297公釐） A7 B7 五、發明説明（^ ) 第2圖、所顯示的係在以選擇性磊晶法形成層序列之 後的半導體基片截面圖。 第3圖、所顯示的偽形成呈環狀圍繞層序列的開口及 形成閘極介電質之後的截面圖。 第4圖、所顯示的俗第3画的平面圖。 第5圖、所顯示的偽代表在第3圖的開口内瑱充導電 層而産生平坦化的絶緣層之後的截面圖。 第6圖、所顯示的係利用導電層之結構化而形成閘極 之後的截面圖。 第7圖、所顯示的傺鑽開接觸孔之後的截面圖。 第8圖、所顯示的偽形成金屬矽化物端子面、鈍性層 、及接觸點之後的截面圖。 第9圖、所顯示的僳具有端子區域和遮罩的半導體基 片截面圖。 (請先閱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製 之 之 後 遮圖以 列 口 之 之面列 序 開 點 層截序 層 的 接 電片層 成 列 及 導基成 形 序 、 有體形 法 層 層 含導法 晶嬈 性 和半晶 磊 圍 鈍 域的磊 性狀 、 區上性 擇環 極 子面擇 選呈 閘 端表選 以成 成 有其用 在。形 形 具於利 偽圖偽 傜 俗成係 的面的 的 的形的 示截示 示 示質示 顯片顯 顯 顯電顯 所基所。所 所.介所 、體、圖、。、極、 圖導圖面圖圖圖蘭圖 1 半 1 截 1 面13有14 第的第的第截第且第 後 後的罩 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 五、發明説明（9 A7 B7 〇 回 圖行 面進 截層 的緣 後絶 之對 層俗 緣的 絶示 化顯 坦所 平、 並圖 積15 沈第 及 將- 且 刻 蝕 作 列 序 層 將 罩 〇 遮 圖作 面層 截隔 的間 後用 之利 上已 壁傺 側的 罩示 遮顯 於所 成 、 形圖 6 層 1 隔第 間 供 提 。内 圖列 面序 截層 的的 後化 之構 面結 表狀 域環 區經 子於 端傜 出的 露.示 暴顯 而所 化 、 構圖 結17 狀第 環 圖 〇 面製 截繪 的例 後比 之的 點際 觸實 接依 成必 形未 並示 料圖 填附 緣所 絶 明 明說 説的 細例 詳施 的管 明佯 發較 的 層 矽 晶 單 有 上 是 或 板 基 矽 晶 單 像 於 3 中 例例 施施 實實 1 1 第第 X 5 及 量 劑 的 而 質 雜 的 摻 所 化 活 m: 理 處 熱 的 用後 利隨 ’ 以 内並 11磷 片或12 基砷域 的入區 成植子 組量端 H能成 基的形 圖 1 第 見 參 上 罩 遮 成 如 例 為 度 厚 將 此 至 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) m 矽 n i ο 化 5 氣 如使 例刻 為蝕 度性 厚向 將異 並用 ，利 面後 表隨 値 。 整上 到其 加於 IIP 3 力 fc/ 1 2 基層13 於矽層 後化矽 隨氮化 的氧 經濟部中央標準局員工消費合作社印掣 層 序 層 層 層 矽 化 氮 其 第 的 用 域 區 00極 13汲 口 \ 開極 成源 形的 而邊 化下 構靠 結作 31有 中 長 成 法 晶 磊 性 擇 選 2 用 4 U 1 f 層是 一一 ’ 第43 的I 域 區 道 通 作 源 的 邊 上 靠 作 及 以 層 三 第 的 域 區 極 汲 \ 極 内 之 Ρ Ϊ 4 開 1 於層 X 圖 5 2 為 第度 見濃 (#0 ί雜 由 是 的 成 形 on所 10矽 達型 度η-厚的,-3 如cm 例19 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 第 的 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（牙） 例如，厚度達lOOnm的第二層142是由雜質濃度為1〇b cur3 的P-型矽所形成的。厚度逹200nm的第三層143是由雜質 濃度為5 X 1 0 19 c nr3的η -型矽所形成的。此例中，對選 擇性磊晶法的控制方式是使之於開口 1 3 0的邊緣上形成 多面體。意思是説，第一層141、第二層142、以及第三 層143在開口 130邊緣上的厚度會小於在開口 130中央部 分的厚度。而規格中所指定的層厚度指的是開口中央部 分的厚度。例如，選擇性磊晶是用含有二氣矽乙烯 (S i 2 H 2 C 1 2 )，六氫化二硼、三氫化砷、三氫化磷、 氯化氫、氫氣等處理氣體，在7 Q D到9 5 D °C的溫度範圍内 以及5到2 0，0 0 0 P a的壓力範圍下，而於具有[1 1 0 ]平面 指向的矽基板上進行的。第一層141的成長方式是其於 開口 1 3 0邊緣上的厚度大略與氮化矽層1 3 ].的厚度一致。 隨後利用微影術製成的遮罩（未標示），於氧化矽層 1 3 2内形成暴露出層序列1 4側壁的開口 1 5 (參見第3圖及 其平面圖第4画）。而於開口 15内暴露出氮化矽層131的 表面。與層序列14呈橫向關偽的開口 15具有一個延伸結 構1 5 0，而由氣化矽層1 3 2材料構成的島狀結構1 3 2 ‘是配 置於此延伸結構上（參見第4圖）。此島狀結構132'是配 置成一個矩陣而使得開口 15於延伸結構150具有格子狀 的截面。 開口 15是與層序列14呈横向重叠。由於撤影術内的對 齊比最小的結構尺寸還要準確，故層序列14與經結構化 之氧化矽層1 3 2之間的距離會小於最小的結構尺寸。當 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210X297公釐） I: I κ I I ·· 1 - . ........1 - - m I /_\ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明説明（9 ) 所用的是具有最小結構尺寸為〇.6/iin以及對齊準確度為 0.2# IB的微影術時，層序列14與經結構化之氣化矽層132 或是該島狀結構132'之間的距離會是例如0.3^01。島狀結 構132’的結構尺寸會是各例中的一個最小的結構尺寸例 如 0 . 6 # in 〇 隨後利用熱氧化將厚度達2到5 n b的二氧化矽閘極介 電質16形成於露出的第二層142和第三層143表面上。 隨後於整個表面上沈積導電層17。導電層17厚度設定 的方式是使之槙滿層序列14與氧化矽層132之間的中間 空隙。所有適用於閘極的材料有些也適合當作導電層17 ，待別是摻有雜質的多晶砂、金颶矽化物、以及金屬等 。例如，導電層17是由厚度達4ϋ0ηΐΒ的η -型矽所形成（參 見第5圖隨後將例如由光阻或一種不同的旋裝式（ Spin-on)材料構成的平坦層18形成於導電層17上。再利 用例如平坦化蝕刻或是化學/機械磨光技術將導電層17 的表面平坦化。隨後將導電層17對二氣化矽作高選擇性 的蝕刻。此例中，由導電層17形成閘極170 (參見第6画）。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 隨後加上厚度達例如70nra的另一二氧化矽層並在光阻 遮罩19的輔肋下加以結構化。此例中，會暴露出端子區 域 12、閘極170、以及第三層143的部分表面（參見第7 圖）。 利用自動-對齊矽化程序例如於矽化程序中使用鈦金 颶而將矽化物端子110形成於端子區域12、閘極170、以 及第三層143露出的表面上（參見第.8圖）。矽化物端子 110在各例中是用來減少其雑散串聯電阻。 於整個表面上加了例如二氣化矽構成的鈍性層111之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規备htfOX 297公釐） A7 B7 五、發明説明（〆） 後，於其上鑽出通到矽化物端，子 110、端子區域1 2、第三 層1 4 3、以及閘極1 7 0的接觸孔，利用金屬層之形成並對 該金屬層之結構化而製造出形成通到靠上邊源極/汲極 區域的端子區域1 2、第三層1 4 3 ,以及閘極1 7 0的接觸點 1 ]. 2。通到閘極1 7 0的接觸孔無法在第8圔所示的截面中 看到，而是落在延伸結構1 5 0内（與第4圖作比較）。藉 箸延伸結構].5 0内閘極1 7 0的島狀結構（與第4圖作比較） ，可提供通到閘極1 7 G的接觸孔，且其截面會大於此面 積内閘極1 7 0的結構尺寸所對應的截面。通到閘極1 7 〇的 接觸孔會與一値以上的島狀結構1 3 2 ’重疊。 〔第2實施例] 第2實施例中於像單晶矽基板或是上有單晶矽層的S 0 I 基片組成的基片2 1内，利用遮罩植入法及隨後以熱處理 使因植入所導致的缺陷能退火而形成端子區域2 2。隨後 將具有開口 23Q而暴露出端子區域22表面的遮罩23形成 基片21的表面上（參見第9圖）。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 為了形成遮罩23而將端子層231氮化矽層232、及氣化 矽層2 3 3加到基Η 2 1上。例如，端子層2 3 1是由厚度逹 50nm的摻有重劑量雜質的多晶矽所形成。所有導電材料 都適用於端子層2 3 1 ,特別是摻有雜質的多晶矽、矽化 物、以及金屬等。所加的氮化矽層2 3 2厚度可達2 0 n m， 而氣化矽層2 3 3的厚度可達例如5 0 0 n m。 隨後利用徹影術製成的遮罩（未標示），例如在充以三 氯甲院、氧氣（用於氮化物）、或溴化氫、氟化氮、氦氣 -1 2 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 五、發明説明（^ ) 、氧氣（用於矽）等氣體之下進行異向性蝕刻以使端子層 231、氮化矽層2 3 2、及氧化矽層2 3 3結構化。然後利用 氧化矽層的保形（conformal)沈積及異向性回蝕刻而將 氣化矽間隔層2 3 4形成於端子層2 3 1、氮化矽層2 3 2、及 氣化矽層2 3 3上面朝開口 2 3 Q的側壁上。此氧化矽間隔層 2 3 4的寬度有1〇11111(參見第9圖）。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 層序列2 4 ,其中有作靠下邊的源極/汲極區域用的第 一層2 4 1、作通道區域的第二層2 4 2、以及作靠上邊的源 極/汲極區域的第三層2 4 3 ,是利用選擇性磊晶法成長於 開口 2 3 0之内（參見第1 0圔）。選擇性磊晶是用含有二氯 矽乙烯（S i 2 H 2 C 1 2 ),六氫化二硼、三氫化砷、三氫 化碟、氯化氫、氫氣等處理氣體，在7 0 0到9 5 (TC的溫度 範圍内以及5到20, OOOPa的壓力範圍等條件下進行的。 此例中，厚度達lOGnnt的第一層241是由雜質濃度為 5 X 1 0 19 c nr3的η -型矽所形成的。厚度達1 0 0 η ηι的第二層 2 4 2是由雜質濃度為1 0 m c nr3的p -型矽所形成的。厚度 達200nm的第三層243是由雜質濃度為5X 10 13 cm·3的η -型 矽所形成的。而規格中所指定的層厚度指的是開口 2 3 0 中央部分的厚度。而特定的程序參數會導致在開口 230 的邊緣上形成多面體，使得第一層2 4 1、第二層2 4 2、以 及第三層243在開口 130邊緣上的厚度會比在開口 230中 央部分的厚度小2到3倍。 隨後形成呈環狀圍繞層序列2 4的開口 2 5 (參見第1 1圖） 。而於此開口 2 5内暴露出第二層2 4 2和第三層2 4 3的側壁 -1 3 - 本紙張尺度速用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2]0X297公釐） A7 B7 五、發明説明（a ) 。開口 2 5的製作是利用微影術製成的遮罩（未顯示）蝕刻 成的，而氮化矽層2 3 2則扮演著停止層的角色。令端子 層2 3 1與第一層2 4 1互相絶緣所用的氣化矽間隔層2 3 4的 殘留物則保留在第一層2 4 1内。而端子層2 3 1則與端子區 域2 2形成電氣連接。 閘極介電質2 6是利用熱氧化法而形成於露出的第二層 242和第三層243表面。閘極介電質26是由一層厚度達例 如3到5 nm的二氧化矽形成的。如同第1實施例所示， Μ 0 S電晶體之製造是藉著形成填充開口 2 5的閘極2 7 Q ,沈 積並結構化另一個二氧化矽層2 8 ,形成通到第三層2 4 3 、閘極2 7 0、以及端子層2 3 1的矽化物端2 1 0 ,沈積鈍性 層2 ] 1 ,以及形成通到配置於第三層2 4 3、端子層2 3 1、 以及閘極2 7 0上之矽化物端子2 1 0的接觸點2 1 2。所提供 之通到閘極的接觸點2 1 2最好是與層序列2 4呈横向關傜 ,如同第1實施例中的說明所示。 〔第3實施例〕 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第3實施例中於像單晶矽基板或是上有單晶矽層的S Ο I 基片組成的基片3 1内，利用遮罩植入法及隨後以熱處理 使因植入所導致的缺陷能退火而形成端子區域3 2。 然後將具有開口 330的遮罩23形成於基片31的表面上 。端子區域3 2是部分暴露於開口 3 3 0的内側（參見第i3圖）。 為了形成遮罩3 3而將厚度20nra的氣化矽層331及厚度 5 0 n m的氮化矽層3 3 2加到基片3 1上。在於其上加導電層 並依使之形成閘極3 7 0的方式加以結構化。閘極3 7 0是由 -1 4 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 五、發明説明（Η ) 厚度達lOOnm的摻有雜質的多晶矽所形成。將厚度達600nm 的第二氣化矽層3 3 3加於其上並使平坦化。藉箸使用微 影術製成的遮罩（未顯示）進行異向性蝕刻而於遮罩3 3内 鑽出開口 3 3 0。開口 3 3 0的尺度是例如0 . 6 X 0 . 6 # m 2。 這是假定所用的徹影術是在最小結構尺寸為F = G . 6 a m 以及對齊準確度最多是為Q . 2 // ηι的情況下。於形成開口 3 3 (]期間，首先進行蝕刻直達氧化矽層3 3 1的表面。之後 利用熱氣化將厚度達3到1 Q n m的二氧化矽閘極介電質3 6 形成於露出的閘極3 7 Q表面上。然後針對二氧化矽和矽 將氧化矽層3 3 1作選擇性蝕刻而使端子區域3 2之表面的 一部分暴露於開口 3 3 0内。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 層序列3 4 ,是利用選擇性磊晶法成長於開口 3 3 0之内 (參見第14圖）。此層序列34中有第一層341、第二層342 、以及第三層343、厚度達150n m的第一層3 41是由雜質 濃度為5 X 1 0 19 c m·3的η -型矽所形成的。厚度達1 Q D n m的 第二層2 4 2是由雜質濃度為1 G e c nr3的p -型矽所形成的。 厚度達25Qnm的第三層343是作為上邊（upper)源極/汲 極區域之用且是由雜質濃度為5 X 1 0 19 c nr3的n -型矽所 形成的。此例中，對選擇性磊晶法的控制方式是使之於 開口 3 3 0的邊緣上的層厚度會小於在開口 3 3 0中央部分的 層厚度。而規格中所指定的層厚度指的是開口 330中央 部分的厚度。位於開口 3 3 0邊緣上的層厚度比在開口 3 3 0 中央部分的層厚度小2到3倍。選擇性磊晶是用含有二 氯矽乙烯（S i 2 H 2 C 1 2 ),六氫化二硼、三氫化砷、三氫 -1 5 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4現格（2Ι0Χ297公釐）
A 明説 明發 、五 範 度 〇 溫的 的行 °c進 ο , 5 下 3 件 條 7 等 在圍 體範 氣力 理壓 處的 等pa 氣00 氫,0 ο 、 2 氫到 化 5 氯及 、以 磷内 化圍 到 00對 6 針 為下 度肋 厚輔 上的 加術 後技 隨光 磨 械 機 \ 學 化 在 並 5 3 層 矽 晶 多 的 程 化 坦 平 一了 y/1 施 地 性 擇 選 矽 化 氣二 矽 化 氧二 第 與 是丨層 點 } 三 端圖第 的14與 3,第之 層見使 砂參成 曰g-h(形乡二 ,矽 後 t 晶 多- 化]-刑土 31 同- ffi- η 平^由 在3¾是 。33好 序層最 35氣 層電 矽成 晶達 r 3 多 4 此 對 3 35如 層例 矽有 晶具 多個 將一 。後成 接然形 連 ， 中 ) 例圖 此15 。第 刻見 蝕參 性7( 3J 擇 選 作 砂 化 氣、m? 渠 溝 的 度 暴層 於矽 〇化 内氪 7 3 用 渠利 溝上 在壁 露侧 暴33 是3 層 y 矽 值匕 3ή氧 3 -3 二 層第 矽的 化内 氣 3 二渠 第溝 而在 。露 氮 成為 形如 而例 刻度 蝕厚 回的 性38 向層 異隔 行間 施層 層砂 層化 矽氮 化此 氦 。 ί 8 對 3 並層 積隔 沈間 形層 保矽 的化 選刻 行蝕 施項 層這 矽行 化施 氮續 和連 砂 。 化€ 氧構 對結 中狀 業環 作呈 刻34 蝕列 性序 向 層 異而 於刻 後蝕 然性 擇 (請先閲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製 色 角 1層 帛.Lhr 停 刻 止蝕 為著 來演 出扮 露是 5 8 暴 3 面層 表隔 的間 2 3 Γ 域 區化 子氮 端 ， 使中 到例 直此 見 參 圖 填 用 貝 和 内砂 間化 空氧 由二 自由 的是 側如 内例 4 9 3 3 列料 序 填 層緣 之絶 化此 構 0 結39 狀料 環填 呈緣 於絶 成了 形充 沈 法 砂動 化自 氧以 層 對 ο 8 作 ο 3 ϋ 4層目 度π而 wlrB目 二 形 Ϊ35 而ί層 J 氮卩 豸除吧 蝕 晶 3去„ H 多 行Μ到 施0η通 ^ ^ 0 之ί法 積 齊 二而 的因 上 為 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐）
频請#員明示 本i 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 五、發明説明（π ) 邊源極/汲極區域之用的第三層3 4 3的接觸孔。然後利 用光阻遮罩，將延伸到遠達端子區域3 2或閘極3 7 0的接 觸孔蝕刻到氮化矽層層3 3 2及第二氧化矽層3 3 3之内，同 時也蝕刻到氧化矽層3 3 1之内（參見第1 7圖）。隨後利用 金屬層的加入及組織而形成通到閘極3 7 0、多晶矽層3 5 、以及端子區域3 2的接觸孔。 參考符號表 11, 2 1, 3 1. * · · .基 Η 12, 2 2, 3 2 . XUI 子 區 域 13, 2 3, 3 3 . • · · .遮 罩 1 3 1 •氮 化 矽 層 13 2 .氣 化 矽 層 13 2 t •島 狀 結 構 2 3 1 .端 子 層 2 3 2 •氮 化 矽 層 2 3 3 .氧 化 矽 層 2 3 4 •氧 化 矽 間 隔 層 3 3 1 氮 化 矽 層 3 3 2 .第 一 氧 化 矽 層 3 3 3 •第 二 氧 化 矽 層 13 0 ,23 0 , 3 30 . 開 14, 2 4, 3 4. 層 序 列 14] ,24 1 , 3 4 1 . 第 一 層 14 2 ,24 2,3 4 2 . 第 二 層 -1 7 - ---------一:悴-- ..¾ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
、1T 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（小） 143,243,343......第三層 15,25........開口 150..........(開口）延伸結構 1 6,2 6,3 6 .....閘極介電質 17...........導電層 1 7 0 , 2 7 0 , 3 7 0 ......閘極電極 18,28........另一個二氧化矽層 1 9...........光阻遮罩 110.210 ......矽化物端子 111.211 ......鈍性層 112,212,312.....接觸點 35........多晶矽層 37 ........溝渠 38 ........氮化矽間隔層 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
Claims (1)
- 87103048 A8 Βδ C8 D8申請專利範圍 (87年5月修正） 為罩 徴遮 特的 其面 ，表 法要 方主 造出 製露 之暴 體而 晶0) 電13 s /V ο Η Ρ 直開 垂有 °?wetL\ 種具 形 是 上 面 表 要 主 的 片 基 體 導 半 於 成 轉诗委筒明示，本窥修二後是否變更原實質内容 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ί 邊 列下 序為 層作 是 層 - 有 各 中 其 於面 ΘΓ長多 ΡΡ成成 (U法形 邊晶上43 上磊緣1 及性邊2,; 以擇的14度 極 源 的 極 源 的 別 、 分域 3)區 14道 ，通 2 4 、 1域 1,區 4- 1 極 /i\ 汲 □ 開 130在 (1得 口使 開體 選 4 4 用(1(1 利列的 是序上 ，層緣 用於邊 之而0) 域’(13 區内t 極之 汲0) Ρ 開 在 於 小 會 度 厚 層 厚 層 的 分 部 央 中 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本S·) 質 電 介 極 .， 閘上 面 極 Ε ο 極上 閘置 位 表 個1 的 鄰 相 域 區 道 通 與 於 成 形 是 質 電 介 極 閘 與 於 成 形 是 的 鄰 相 少 、 至2) XI/ 3 3 3 1ί ( 中， 罩。其31 遮成，(3 該構法層 中所方緣 其矽之絶 ，化項一 .法氮 2 第 方或第成 之 \ 或形 項及項而 1κ1 3 第化第(3 圍氣圍 範之範 利上利 專面專 請表請 申由·申 如是如 第 3 > 3 及 ί 以 罩遮). 成70); 形(330 了 層(3 為電口 導開 層 緣 絶 生 産 上 其 於 並 列 序 層 成 形 法 晶 磊 性 擇 選70 以(3 在層 是電 6)導 3 . (^ 質成 電胲 介前 極之 0¾ ) aE 4 3 /V 上 面 表 的 來 出 露 暴. 之 訂 成 形 層 1項 導|3 3 第 由 3 -- 圍 是 丨範 70利 3 -」 ^ 專 極請 閘申 如 Π 開 在 中 其 法 方 之 的 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 87103048 A8 Βδ C8 D8申請專利範圍 (87年5月修正） 為罩 徴遮 特的 其面 ，表 法要 方主 造出 製露 之暴 體而 晶0) 電13 s /V ο Η Ρ 直開 垂有 °?wetL\ 種具 形 是 上 面 表 要 主 的 片 基 體 導 半 於 成 轉诗委筒明示，本窥修二後是否變更原實質内容 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ί 邊 列下 序為 層作 是 層 - 有 各 中 其 於面 ΘΓ長多 ΡΡ成成 (U法形 邊晶上43 上磊緣1 及性邊2,; 以擇的14度 極 源 的 極 源 的 別 、 分域 3)區 14道 ，通 2 4 、 1域 1,區 4- 1 極 /i\ 汲 □ 開 130在 (1得 口使 開體 選 4 4 用(1(1 利列的 是序上 ，層緣 用於邊 之而0) 域’(13 區内t 極之 汲0) Ρ 開 在 於 小 會 度 厚 層 厚 層 的 分 部 央 中 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本S·) 質 電 介 極 .， 閘上 面 極 Ε ο 極上 閘置 位 表 個1 的 鄰 相 域 區 道 通 與 於 成 形 是 質 電 介 極 閘 與 於 成 形 是 的 鄰 相 少 、 至2) XI/ 3 3 3 1ί ( 中， 罩。其31 遮成，(3 該構法層 中所方緣 其矽之絶 ，化項一 .法氮 2 第 方或第成 之 \ 或形 項及項而 1κ1 3 第化第(3 圍氣圍 範之範 利上利 專面專 請表請 申由·申 如是如 第 3 > 3 及 ί 以 罩遮). 成70); 形(330 了 層(3 為電口 導開 層 緣 絶 生 産 上 其 於 並 列 序 層 成 形 法 晶 磊 性 擇 選70 以(3 在層 是電 6)導 3 . (^ 質成 電胲 介前 極之 0¾ ) aE 4 3 /V 上 面 表 的 來 出 露 暴. 之 訂 成 形 層 1項 導|3 3 第 由 3 -- 圍 是 丨範 70利 3 -」 ^ 專 極請 閘申 如 Π 開 在 中 其 法 方 之 的 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 邊緣上靠下邊的源極/汲極區域（341)的終點基本上 是與第一絶緣層落在同一水平面上，而通道區域（342) 的终點基本上是與導電層（370)落在同一水平面上的。 5. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其中 遮罩（1 3 )是由絶緣材料形成的； 在形成層序列（1 4 )之後，通道區域（1 4 2 )會依使下 邊的源極/汲極區域（1 4 1 )的側壁基本上保持受到構 成遮罩（13)之絶緣材料覆蓋的方式而暴露出來； 閛極介電質（1 6 )的閘極電極（1 7 0 )則形成於通道區 域U 4 2 >的側壁上。 6. 如申請專利範圍第5項之方法，其中 遮罩（13)是由第一絶緣層（131)和第二絶緣層（132) 形成的，第一絶緣層（131)是配置於主要表面上，第 二絶緣層U 3 2 )則配置於第一絶線層（1 3 1〉上，而第二 絶緣層（132)是可以針對第一絶緣層（131)和層序列（14) 作選擇性蝕刻； 下邊的源極/汲極區域（141)的終點基本上是與第一 絶緣層（1 3 1 )落在同一水平面上； 呈璟狀圍繞通道區域（1 4 2 )的開口（ 1 3 0 )是形成於第 二絶緣層（1 3 2 )内； 在形成閘極介電質（16)之後，開口（130)内會填滿 導電層（1 Ό ; 閘極（1 7 〇 )是利用導電層（1 7 )之結構化而形成的。 7 .如申諳專利範圍第6項之方法，其中 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4洗格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 申請專利範圍 A8 B8 C8 D8 P 1 開{ FP $ 的構 内結 }伸 2 : 3 延 (1個 層一 矽有 化側 氧一 二的 第0 列32 序(1 層構 在結 少狀 至島 上而 構 結 伸 延 此 於 5 置(1 配構 是結 □ 開 得 使 .’ 而圖 内截 0)的 5 : 1 狀 /V 子 格 有 具 内 伸 延 於 列 序 層 50中 (1其 構 ， 結法 伸方 延之 了項 充 1 瑱第 也圍 7 範 { 利 層專 電請 導申 如 P 開 的 内 列 序 層 的 化 構 結 狀 環 成 已 此 〇 \)/ > 9 化(3 構料 結填 被緣 式絶 方有 狀設 環上 以4) ---------I-- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）
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