TW583769B - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents

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TW583769B
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Hiroki Koga
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Nec Electronics Corp
Hitachi Ltd
Nec Corp
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Description

五、發明說明(1) 發明領域 本發明係有關一種半導體裝置及其製造方法。更特別 的是,本發明係有關〜種藉由使用矽選擇性成長技術及 以自動對齊爲基礎的接點形成技術形成而配置有高密度 的電晶體及其製造方法。 爲了在半導體裝置內達成高密度,較新的趨勢係指向 裝置的微型化技術。爲了達成具有較大尺度之高密度的 裝置’已減小了接點與底層佈線圖案之間的遮罩對齊邊 界。 至於用以減小這種遮罩對齊邊界的方法,係列舉有一 種藉由使用自動對齊法形成接點的技術。 此技術中’係令該底層佈線圖案覆蓋有氮化矽膜,並 藉由在當作內夾絕緣膜之氧化矽膜與用於保護該底層佈 線圖案之氮化矽膜之間具有高選擇比例的蝕刻法打開接 點。這種習知技術係揭示於例如日本未審查專利公開公 報(JP-A)平9-2 1 3949號文件中。 以下將參照第1 A到1 E圖說明該習知技術。 首先如第1 A圖所示,將一閘極氧化膜2澱積於半導 體基板1上。之後,依序將多晶矽膜3和氮化矽膜24 澱積其上,並藉由使用微影法及各向異性乾蝕刻法移除 不需要部分。因此形成由多晶矽膜3構成的閘極電極使 得該氮化矽膜24層壓或堆疊其上。接下來,藉由使用 離子植入法在該半導體基板1上形成一低濃度雜質區1 0 ° 接著如第1 B圖所示,將氮化矽膜5澱積於整個表面 583769 五、發明說明(2 ) 上。 然後,藉由使用各向異性乾蝕刻法對該氮化矽膜5進 行局部回蝕,使得只在閘極電極的側壁部分上留下一側 壁膜6,如第1 C圖所示。之後,藉由離子植入法形成 一高濃度雜質區1 1。 · 接著如第1 D圖所示,將當作氮化矽膜的內夾絕緣膜 7完全澱積其上,並藉由使用微影法及各向異性乾蝕刻 法移除不需要部分以開出一接觸孔8。 在這種各向異性乾鈾刻法中,係令該氮化矽膜的蝕刻 速率小於該氮化矽膜的蝕刻速率,以致其蝕刻選擇率變 得比較高。 結果,即使當接觸孔8之上邊開口尺度大於各相鄰閘 極電極之側壁膜6之間的空間時,該閘極電極也會受到 氮化矽膜24及側壁膜6的保護,使得該閘極電極不致 與稍後將要形成之佈線層9構成電氣短路。 接下來,在整個表面上澱積一導電膜,並藉由微影法 以及各向異性乾蝕刻法移除不需要部分而形成佈線層9 ,如第1 E圖所示。 不過在上述習知技術中,係使用會快速捕獲熱電子的 氮化矽膜當作該閘極電極的側壁膜6。必然地,很容易 使電晶體特徵受到破壞。上述習知文件也揭示了 一種解 583769 五、發明說明(3) 決這類問題的方法,以下吾人將參照第2A到2G圖解釋 這種方法。 首先如第2A圖所示,在半導體基板1上澱積閘極氧 化物膜2。之後,依序將多晶矽膜3及氮化矽膜4澱積 其上,並藉由微影法及各向異性乾蝕刻法移除不需要部 份。因此,形成閘極電極當作其上層壓有氮化矽膜4的 多晶矽膜3。 接下來,藉由離子植入法將低濃度雜質區1 0形成於 半導體基板1上。 隨後如第2B圖所示,在整個表面上澱積氮化矽膜。 接著,藉由使用各向異性乾蝕刻法局部地回蝕該氧化 矽膜1 2,以及只在該多晶矽膜3的側壁部分上留下第一 側壁膜1 3當作閘極電極,如第2 C圖所示。 在這種各向異性乾蝕刻法內,會使氧化矽膜與氮化矽 膜之間的蝕刻選擇率變得很高。結果,當藉由調整蝕刻 時間使該第一側壁膜1 3具有實質上和多晶矽膜3相同 的厚度時,該多晶矽膜上氮化矽膜4的厚度不致大幅減 小。之後,藉由使用離子植入法形成高濃度雜質區11。 接著,在整個表面上澱積氮化矽膜1 5,使之具有實質 上與該側壁膜1 3相同的薄膜厚度,如第2D圖所示。 接下來,藉由使用各向異性乾鈾刻法局部地回鈾該氮 化矽膜1 5,以致只在閘極電極上氮化矽膜4的側壁部分 上留下第二側壁膜1 6以及當作閘極電極的多晶矽膜3 ’ 如第2E圖所示。此事件中,係調整蝕刻時間以致不會 583769 五、發明說明(4) 在該第一側壁膜1 3的側邊表面上留下氮化矽膜1 5。 接著,在整個表面上澱積當作氧化矽膜的內夾絕緣膜 7,並藉由使用微影法及各向異性乾蝕刻法移除不需要 部分而開出接觸孔8,如第2 F圖所示。
在這種各向異性乾蝕刻法中,係將該氧化矽膜與氮化 矽膜之間的蝕刻選擇比選爲一極高數値。因此,即使當 接觸孔8的上邊開口尺度大於各相鄰閘極電極之側壁膜 6之間的空間時,該閘極電極會受到氮化矽膜4、第一 側壁膜1 3及第二側壁膜1 6的保護。結果,該閘極電極 不致與稍後將要形成的佈線膜形成電氣短路。 接下來,在整個表面上澱積導電膜,並藉由使用微影 法及各向異性乾蝕刻法移除不需要部分以形成佈線層9 ,如第2G圖所示。
藉由使用上述技術,可將第一側壁膜1 3及第二側壁 膜1 6放置在當作閘極電極的多晶矽膜3與佈線層之間 。結果是即使當接觸孔8的上邊開口尺度大於各相鄰閘 極電極之側壁膜間的空間時,該閘極電極也不致於與該 佈線層9產生電氣短路。 此外,該閘極電極之側壁膜的下邊部分是由氧化矽膜 形成的。因此,較之氮化矽膜的例子,可使熱載子不致 快速地被捕獲。因此,電晶體特徵不致很容易受到破壞。 在形成第二側壁膜1 6時,必須施行回蝕以致可將該 第一側壁膜1 3側邊表面上所形成的氮化矽膜1 5完全移 除掉。 583769 五、 發明說明 (5) 不 在 實際應用中可將氮化矽膜局部地留在該第一 側壁 膜 1 3的側邊表面上,原因是該氮化矽膜1 5之薄膜 厚 度 上 的 變 化以及在進行回蝕時各向異性乾蝕刻速率的 變 化 0 在 這 種 情 況下,該接觸孔8的底部部分尺度會變成小 於 其 預 定 値 ,以致無可避免地增加其接觸電阻。 在 爲 氮 化 矽膜1 5進行回蝕時,會在很長時間內使該 局 濃 度 雜 質 區1 1的表面露在回蝕大氣中而造成蝕刻破 壞 〇 結 果 使電晶體特徵產生降解。 除 此 之 外 ,該第一側壁膜1 3係由氧化矽膜形成的。 因 此 該 側 壁膜也會在形成佈線層之前處理用以移除落 在 接 點 底 部 部分上之自然氧化物膜的氫氟酸化學液的步 驟 中 受 到 蝕 刻。必然地,該多晶矽膜可能與佈線層6形 成 電 氣 短 路 〇 取 決於 各 種產品,只使用低濃度雜質區1 〇當作電晶 體 的 源 極 /汲極區域,但是亦可能未形成各高濃度雜質 區 〇 例 如 一 種動態隨機存取記憶體(dram)係採用這種 結 構 以 便 減小各例中落在當作源極/汲極區域之N型 低 濃 度 雜 質 區1 〇與P型位阱區間之PN接面逆轉方向的 漏 電 流 Ο 以 這 種 結 構,很雖將金屬材料用於該佈線層9。其原 因 解 釋 如 下 。亦即在像金屬和矽構成的矽化物層形成於 佈 線 層 9 與 •低濃度雜質區1 0之間的例子裡,形成於 -7-
583769 五、發明說明(6) 該PN接面上的耗盡層會廣泛地朝N側延伸,以致使該 矽化物層陷落在該耗盡層內部。 該矽化物層可能扮演著產生重合中心(亦即GR中心) 的角色,且因此增加了逆轉方向的漏電流。該佈線層9 經常是由多晶矽構成的,以致未在該佈線層9與低濃度 雜質區1 〇之間形成任何矽化物層。此例中,較之金屬 佈線層增加了其接觸電阻。 發明之扼要說明 因此,本發明的目的是提供一種半導體裝置,使之具 有藉由自動對齊法形成之接點及低電阻而其電晶體特徵 未受到破壞,以及此半導體裝置的製造方法。 本發明的其他目的會隨著說明的進行而變淸楚。 根據本發明的第一槪念所提供的一種半導體裝置係含 有落在半導體基板內的一對雜質區,此半導體裝置係包 括: • 一矽層,係形成於該雜質區上; •一閘極絕緣膜,係形成在各雜質區之間; •一閘極電極,係形成於閘極絕緣膜上; •一第一氮化矽膜,係形成於閘極電極上; •一氧化矽膜,係形成於該閘極電極的側邊表面上; •一第二氮化矽膜,係局部地形成於該矽層上,且係 形成於該氧化矽膜的側邊表面上;及 •一導電層係形成於該矽層上。 較佳的是’該閘極電極係由多晶矽層及金屬層或金屬 583769 五、發明說明(7) 石夕化物層製成的。 較佳的是,該氧化矽膜及第二氮化矽膜會構成一雙側 壁空間層。 較佳的是,該矽層係只藉由氧化矽膜而與該閘極電極 呈絕緣的,而該第二氮化矽膜的下緣則會接觸到該矽層 的上表面。 較佳的是,該導電層係藉由該第一氮化矽膜及雙側壁 空間層而與該閘極電極呈絕緣的。 較佳的是,係將一矽化物層放置在導電層與矽層之間。 較佳的是,將一耗盡層形成於靠近該雜質區處,而該 矽層則扮演著防止該耗盡層抵達鈦矽化物層的角色。 根據本發明的第二槪念所提供的一種半導體裝置之製 造方法係包括下列步驟: •將一閘極絕緣膜形成於半導體基板上; •將一閘極電極形成於該閘極絕緣膜上; •將一氧化矽膜形成於該閘極電極的側邊表面上; •將各雜質區形成於該半導體基板內閘極電極的兩側 上; •將矽層形成於該雜質區上; •將第二氮化矽膜局部地形成於落在該氧化矽膜之側 邊表面上的砂層上;及 •將導電層形成於該矽層上。 較佳的是,該閘極電極係由一多晶矽層及一金屬層或 金屬矽化物層形成的。 五、發明說明(8) 較佳的是,該矽層係藉由選擇性磊晶成長法選擇性地 成長於該雜質區上。 該方法進一步包括下列步驟: •將一鈦/氮化鈦層壓膜形成於該矽層上;及 •藉由熱處理法將一鈦矽化物層形成於該矽層上。 •較佳的是,將耗盡層形成於靠近該雜質區處,且該 矽層係扮演著防止該耗盡層抵達該鈦矽化物層的角色。 較佳的是,該氧化矽膜及第二氮化矽膜會構成一雙側 壁空間層。 較佳的是,在該雜質區的邊緣上產生熱載子,並選擇 該雜質區邊緣與第二氮化矽膜之間的距離,使得熱載子 不致陷落到該第二氮化矽膜內。 根據本發明的第三槪念所提供的一種半導體裝置之製 造方法,係包括下列步驟: •將一閘極絕緣膜形成於半導體基板上; •依序將一多晶矽膜及一金屬膜或金屬矽化物膜以及 一第一氮化矽膜形成於半導體基板上; •藉由微影法及各向異性乾蝕刻法移除不需要部分以 形成一閘極電極; •至少在氧化大氣內使該多晶矽膜的側邊表面氧化; •藉由各相異性乾蝕刻法對一氧化物膜進行回蝕以露 出該矽基板的表面; •藉由離子植入法形成源極/汲極區域; •藉由矽選擇成長法在各源極/汲極區域上成長各矽 -10- 583769 五、發明說明(9) 層; •完整地成長一第二氮化矽膜; •藉由各向異性乾蝕刻法對該第二氮化矽膜進行回蝕 以露出該砂層; •形成由氧化矽膜製成的內夾絕緣膜;且 •藉由微影法及乾蝕法打開一接觸孔。 根據本發明,該汲極區域邊緣與側壁空間層之間的距 離會變得很大。在此,會在該汲極區域的邊緣上快速地 產生熱載子,且該側壁空間層係由氮化矽膜製成的。在 這種狀況下,因爲沒有任何熱載子會陷落在該側壁空間 層內的緣故,而不致使電晶體特徵受到破壞。 除此之外,形成於該PN接面上的耗盡層會大幅地朝 該N型雜質區延伸。不過,因爲該雜質區上所形成之矽 層係一種包含lE20/cm3之磷的N型區域,故可防止該 耗盡層延伸並使之無法抵達該鈦矽化物層。結果,該矽 化物層不會在該耗盡層內前進,以致不會增加該逆轉方 向的漏電流。 圖式簡說 第1 A到1 E圖係用以解釋一種藉由自動對齊法施行之 習知接點形成技術的截面圖。 第2 A到2 G圖係用以顯示一種習知半導體裝置之製造 方法的截面圖。 第3圖係用以顯示一種根據本發明之半導體裝置的截 面圖。 -11- 五、發明說明(1〇) 第4圖係用以顯示一種根據本發明之半導體裝置的平 面圖。 第5A到5F圖係用以顯示一種根據本發明第一實施例 之製造方法的截面圖。 第6A到6F圖係用以顯示一種根據本發明第一實施例 之製造方法的平面圖。 第7A到7G圖係用以顯示根據本發明第二實施例之半 導體裝置製造方法的截面圖。 第8A到8G圖係用以顯示根據本發明第二實施例之半 導體裝置製造方法的平面圖。 發明詳細說明 參照第3和4圖說明一種諸如場效電晶體(FET)之類 根據本發明的半導體裝置。 一種半導體裝置(場效電晶體)係包括:一閫極電極, 係由一多晶矽膜1 03及經由一閘極絕緣膜1 02放置在半 導體基板1 0 1上之鎢矽化物膜1 04製成的;一雜質區 107 ;及一矽層108,只選擇性地成長於該雜質區107上。 以這種結構,係將由一氧化矽膜1 06及第二氮化矽膜 1 〇9構成的雙側壁空間層完全或局部地配置在該電晶體 閘極電極的側邊表面上。所成長的矽層1 08係藉由當作 該側壁空間層的氧化矽膜與閘極電極呈絕綠的,而當作 該側壁絕緣層的第二氮化矽膜1 09下緣則會接觸到該氮 化矽膜1 0 8的上表面。 用以塡充接觸孔1 1 1的導電層1 1 4(例如鎢層)係藉由 -12- 五、發明說明(11 ) 放置在該閘極電極及側壁空間層上方的第一氮化矽膜 1 05而與該閘極電極呈絕緣的。 在該第一氮化矽膜1 05上放置有一氧化矽膜1 1 0,並 以鈦/氮化鈦層壓層覆蓋該導電層1 1 4。將一鈦矽化物膜 1 13配置在該導電層1 14與矽層108之間。 現在吾人將參照第5 A到5F及第6A到6F圖說明一 種根據本發明第一實施例之半導體裝置的製造方法。 對半導體基板1 〇 1的表面施行熱學氧化作用使之達到 5奈米的厚度而因此形成閘極氧化物膜1 02,如第5A和 6A圖所示。之後,藉由CVD(化學氣相澱積)法成長厚 度爲100奈米之含磷多晶矽膜,接著藉由使用CVD或 濺蝕法成長鎢矽化物膜104。 隨後,藉由CVD法澱積厚度爲100奈米的第一氮化 矽膜105。移除該第一氮化矽膜105、鎢矽化物膜104 及多晶矽膜1 〇3的不需要部分,因此形成閘極電極。 接下來,藉由熱學氧化作用對該多晶矽膜1 〇3進行圖 案製作,並在側邊表面上使已製作成圖案的鎢矽化物氧 化,因此形成厚度爲大約1 〇奈米的氧化矽膜1 06,如第 5 B和6 B圖所示。 接著,藉由使用各向異性乾蝕刻法對該矽基板上形成 於各閘極電極之間的閘極氧化物膜1 02進行回蝕,因此 露出該矽基板101的表面。之後,在30 keV的能量下 植入lE13/cm3的磷離子,因此形成一雜質區當作汲極 -13- 五、發明說明(12) 區域。 隨後,藉由使用選擇性磊晶矽成長法在雜質區107上 成長含lE2 0/cm3之磷而厚度大約50奈米的矽層108, 如第5C和6C圖所示。 接著,藉由CVD法在整個表面上澱積第二氮化矽膜 109,如第3D和4D圖所示。較佳的是調整該第二氮化 矽膜109的薄膜厚度,使得該第二氮化矽膜109不會埋 藏在各閘極電極之間。例如,若各閘極電極之間的空間 等於150奈米,則該第二氮化矽膜109具有大約50奈 米的厚度。接下來,藉由使用各向異性鈾刻法對選擇性 成長於矽層108上的第二氮化矽膜109進行回蝕,以便 因此露出該矽層108的表面。 之後,藉由CVD法將厚度500奈米的氧化矽膜1 10 澱積其上,並藉由使用CMP(化學機械拋光)法使其表面 平坦化,如第5E和6E圖所示。接下來,藉由微影法及 各向異性乾蝕刻法移除該氧化矽膜1 1 0的不需要部分打 開接觸孔1 1 1。 在這種各向異性蝕刻法中,該氧化矽膜具有低於氮化 矽膜的蝕刻速率。因此,即使當接觸孔1 1 1上邊部分的 尺度大於各閘極電極之間的空間,因爲該閘極電極覆蓋 有第一氮化矽膜105及第二氮化矽膜109的緣故,致該 閘極電極不會局部地露出於接觸孔111內部,如第5E 和6 E圖所示。 -14- 583769 五、發明說明(13) 隨後,分別藉由CVD或濺蝕法成長1 〇奈米的鈦和氮 化鈦膜且因此形成一鈦/氮化鈦層壓膜1 12,如第5F和 6F圖所示。之後,在70 (TC施行30秒鐘的熱處理,結 果鈦會與矽反應因此形成一鈦矽化物層1 1 3。接下來, 藉由CVD法澱積由鎢製成而厚度爲3 00奈米的導電層 114,且接著藉由CMP法移除該導電層114及鈦/氮化鈦 層壓膜1 1 2的不需要部分。 參照第7A到7G及8A到8G圖,說明一種根據本發 明第二實施例之半導體裝置的製造方法。 對半導體基板1 〇 1的表面進行熱學氧化使之達5奈米 的厚度,因此形成閘極氧化物膜102,如第7A和8A圖 所示。之後,藉由CVD法成長厚度爲1〇〇奈米之含磷 多晶矽膜,接著,藉由CVD或濺蝕法成長鎢矽化物膜 104° 隨後,藉由CVD法澱積厚度爲1〇〇奈米的第一氮化 矽膜105。移除該第一氮化矽膜105、鎢矽化物膜104 及多晶矽膜1 〇3的不需要部分,因此形成閘極電極。 接下來,藉由熱學氧化作用爲該多晶矽膜103施行圖 案製作,且在側邊表面上使已製作成圖案的鎢矽化物膜 104氧化,因此形成厚度大約10奈米的氧化矽膜106, 如第7B和8B圖所示。 接著,藉由使用各向異性蝕刻法對矽基板1 〇 1上形成 於各閘極電極之間的閘極氧化物膜1 02進行回蝕,以便 -15- 五、發明說明(14) 因此露出該矽基板1 0 1的表面。之後,在3 0 k e V的能量 下植入lE13/cm3的磷離子,因此形成各雜質區當作源 極/汲極區域。 隨後,藉由使用選擇性磊晶矽成長法在雜質區1 07上 成長含lE20/cm3之磷而厚度大約50奈米的矽層108, 如第7C和8C圖所示。 接著,藉由CVD法在整個表面上澱積第二氮化矽膜 109’如弟7D和8D圖所不。較佳的是選擇該第二氮化 矽膜1 0 9的厚度,使得該第二氮化矽膜1 〇 9不會埋藏在 各閘極電極之間。例如,若各閘極電極之間的空間等於 1 5 0奈米,則該第二氮化砂膜1 〇 9的厚度大約是5 0奈米 。接下來,藉由CVD法澱積厚度爲5 00奈米的氧化矽 膜1 10,並藉由CMP法使其表面平坦化。 接下來,藉由微影法及各向異性蝕刻法移除該氧化矽 膜1 1 0的不需要部分,如第7E和8 E圖所示。 在這種各向異性蝕刻法中,該氧化矽膜1 1 0具有低於 氮化矽膜的蝕刻速率。因此,即使當接觸孔1 1 1上邊部 分的尺度大於各閘極電極之間的空間,因爲該閘極電極 覆蓋有第一氮化矽膜105及第二氮化矽膜109的緣故而 不致局部地露出該閘極電極,如第7E和8E圖所示。 接著,對藉由各向異性乾蝕刻法選擇性成長於該矽層 108上的第二氮化矽膜109進行回蝕,因此露出該矽層 108的表面,如第7F和8F圖所示。 -16- 583769 五、發明說明(15 ) 隨後,分別藉由CVD法或濺蝕法成長厚度爲10奈米 的鈦及氮化鈦,且因此形成鈦/氮化鈦層壓膜1 1 2,如第 7G和8G圖。之後,在700°C施行30秒鐘的熱處理,結 果鈦會與矽反應,因此形成一鈦矽化物層1 1 3。接下來 ,藉由CVD法澱積由鎢製成而厚度爲300奈米的導電 層114,且藉由CMP法移除該導電層114及鈦/氮化鈦 層壓膜1 1 2的不需要部分。 雖然吾人已結合各實施例揭示本發明,熟知習知技術 的人能夠很快地依其他方式施行本發明。 例如,根據上述各實施例,該閘極電極係由多晶矽膜 1 03及鎢矽化物膜1 04製成的。不過,本發明並不受限 於這種結構,且該閘極電極可能係由其他材料製成的只 要使用的是多晶矽層及金屬層或金屬矽化物層即可。例 如,可使用鎢當作該金屬層,而可以使用鈦矽化物當作 另一矽化物層。 半導體基板 閘極氧化物膜 多晶矽膜 氮化矽膜 側壁膜 內夾絕緣膜 接觸孔 佈線層 符號之說明 1、101 2 3、1 03 45 、 15 、 24 6 7 8、1 1 1 9 -17- 583769 五、發明說明(16) 10 低 濃 度 雜 質區 11 局 濃 度 雜 質區 12、 106、 110 氧 化 矽 膜 13、 105 第 一 側 壁 膜 16、 109 第 二 側 壁 膜 102 閘 極 絕 緣 膜 104 鎢 矽 化 物 107 雜 質 1¾ 108 矽 層 112 鈦 /氮化鈦膜 113 鈦 矽 化 物 層壓膜 1 14 導 電 層 -18-

Claims (1)

  1. 583769 六、申請專利範圍 1·一種半導體裝置,係具有落在半導體基板內的一對雜區 ,其特徵在於,該半導體裝置係包括: • 一矽層,係形成於該雜質區上; •一閘極絕緣膜,係形成在各雜質區之間; • 一閘極電極,係形成於閘極絕緣膜上; •一第一氮化矽膜,係形成於閘極電極上; • 一氧化矽膜,係形成於該閘極電極的側邊表面上; • 一第二氮化矽膜,係局部地形成於該矽層上,且係 形成於該氧化砂膜的側邊表面上;及 •一導電層係形成於該矽層上。 2 ·如申請專利範圍第1項之裝置,其中該閘極電極係由多 晶矽層及金屬層或金屬矽化物層製成的。 3 ·如申請專利範圍第1項之裝置,該氧化矽膜及第二氮化 矽膜會構成一雙側壁空間層。 4. 如申請專利範圍第1項之裝置,該矽層係只藉由氧化矽 膜而與該閘極電極呈絕緣的,而該第二氮化物膜的下緣 則會接觸到該矽層的上表面。 5. 如申請專利範圍第1項之裝置,該導電層係藉由該第一 氮化矽膜及雙側壁空間層而與該閘極電極呈絕緣的。 6. 如申請專利範圍第1項之裝置,係將一砂化物層放置在 導電層與矽層之間。 7. 如申請專利範圍第6項之裝置,將一耗盡層形成於靠近 該雜質區處,而該砂層則扮演防止該耗盡層抵達鈦ϊ夕化 物層的角色。 -19- 583769 六、中請專利範圍 δ·~種半導體裝置之製造方法,其特徵在於係包括下列步 驟: •將一閘極絕緣膜形成於半導體基板上; •將一閘極電極形成於該閘極絕緣膜上; •將一氧化矽膜形成於該閘極電極的側邊表面上; •將各雜質區形成於該半導體基板內閘極電極的兩側 上; •將矽層形成於該雜質區上; •將第二氮化矽膜局部地形成於落在該氧化矽膜之側 邊表面上的矽層上;及 •將導電層形成於該矽層上。 9.如申請專利範圔第8項之方法,其中該閘極電極係由一 多晶矽層及一金屬層或金屬矽化物層形成的。 1 0·如申請專利範圍第8項之方法,該矽層係藉由選擇性磊 晶成長法選擇性地成長於該灘質區上。 1 1 ·如申請專利範圍第8項之方法,更包括下列步驟: •將一鈦/氮化欽層壓膜形成於該砂層上;及 .•藉由熱處理法將一鈦矽化物層形成於該矽層上。 1 2.如申請專利範圍第1 1項之方法,其中將耗盡層形成於 罪近該雑質區處,且該砍層係扮演者防止該耗盡層抵達 .該欽砂化物層的角色。 1 3 .如申請專利範圍第8項之方法,該氧化矽膜及第二氮化 矽膜會構成一雙側壁空間層。 1 4.如申請專利範圍第1 3項之方法,在該雜質區的邊緣上 -20- 583769 六、巾請專利範固 產生熱載子,並選擇該雜質區邊緣與第二氮化矽膜之間 的距離,使得熱載子不致陷落到該第二氮化矽膜內。 1 5 ·—種半導體裝置之製造方法,其特徵在於係包括下列步 驟· •將一閘極絕緣膜形成於半導體基板上; •依序將一多晶矽膜及一金屬膜或金屬矽化物膜以及 一第一氮化砂膜形成於半導體基板上; •藉由微影法及各向異性乾蝕刻法移除不需要部分以 形成一閘極電極; . •至少在氧化大氣內使該多晶矽膜的側邊表面氧化; •藉由各相異性乾蝕刻法對一氧化物膜進行回蝕以露 出該矽基板的表面; •藉由離子植入法形成源極/汲極區域; •藉由矽選擇成長法在各源極/汲極區域上成長各矽 層; •完整地成長一第二氮化矽膜; •藉由各向異性乾蝕刻法對該第二氮化矽膜進行回蝕 以露出該矽層; · •形成由氧化矽膜製成的內夾絕緣膜;且 •藉由微影法及乾蝕法打開一接觸孔。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100496258B1 (ko) * 2003-02-17 2005-06-17 삼성전자주식회사 콘택 패드를 포함하는 반도체 장치 및 이의 제조 방법
US7674697B2 (en) * 2005-07-06 2010-03-09 International Business Machines Corporation MOSFET with multiple fully silicided gate and method for making the same
JP4215787B2 (ja) 2005-09-15 2009-01-28 エルピーダメモリ株式会社 半導体集積回路装置およびその製造方法
US20070202677A1 (en) * 2006-02-27 2007-08-30 Micron Technology, Inc. Contact formation
US7569896B2 (en) * 2006-05-22 2009-08-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Transistors with stressed channels
US7364957B2 (en) * 2006-07-20 2008-04-29 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method and apparatus for semiconductor device with improved source/drain junctions
US20080083955A1 (en) * 2006-10-04 2008-04-10 Kanarsky Thomas S Intrinsically stressed liner and fabrication methods thereof
KR100876758B1 (ko) * 2006-12-26 2009-01-08 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 제조방법
CN111403341B (zh) * 2020-03-28 2023-03-28 电子科技大学 降低窄控制栅结构栅电阻的金属布线方法

Family Cites Families (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5234850A (en) * 1990-09-04 1993-08-10 Industrial Technology Research Institute Method of fabricating a nitride capped MOSFET for integrated circuits
JP3782119B2 (ja) * 1992-07-17 2006-06-07 株式会社東芝 半導体記憶装置
US5330929A (en) * 1992-10-05 1994-07-19 Motorola, Inc. Method of making a six transistor static random access memory cell
US6531730B2 (en) * 1993-08-10 2003-03-11 Micron Technology, Inc. Capacitor compatible with high dielectric constant materials having a low contact resistance layer and the method for forming same
US5326714A (en) * 1993-07-22 1994-07-05 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Method of making a fully used tub DRAM cell
US6057604A (en) * 1993-12-17 2000-05-02 Stmicroelectronics, Inc. Integrated circuit contact structure having gate electrode protection for self-aligned contacts with zero enclosure
JP3761918B2 (ja) * 1994-09-13 2006-03-29 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
US5705427A (en) * 1994-12-22 1998-01-06 Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. Method of forming a landing pad structure in an integrated circuit
US5710450A (en) * 1994-12-23 1998-01-20 Intel Corporation Transistor with ultra shallow tip and method of fabrication
JP2699921B2 (ja) * 1995-04-21 1998-01-19 日本電気株式会社 半導体装置の製造方法
JP3443219B2 (ja) * 1995-11-14 2003-09-02 株式会社日立製作所 半導体集積回路装置およびその製造方法
US6969671B2 (en) * 1995-11-14 2005-11-29 Renesas Technology Corporation Semiconductor integrated device and method of fabrication thereof
US5753555A (en) * 1995-11-22 1998-05-19 Nec Corporation Method for forming semiconductor device
JP2848299B2 (ja) * 1995-12-21 1999-01-20 日本電気株式会社 半導体装置及びその製造方法
US5719071A (en) * 1995-12-22 1998-02-17 Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. Method of forming a landing pad sturcture in an integrated circuit
JP3941133B2 (ja) * 1996-07-18 2007-07-04 富士通株式会社 半導体装置およびその製造方法
US5817562A (en) * 1997-01-24 1998-10-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd Method for making improved polysilicon FET gate electrode structures and sidewall spacers for more reliable self-aligned contacts (SAC)
US5854127A (en) * 1997-03-13 1998-12-29 Micron Technology, Inc. Method of forming a contact landing pad
JP2950282B2 (ja) * 1997-04-24 1999-09-20 日本電気株式会社 半導体装置の製造方法
US5963824A (en) * 1997-07-09 1999-10-05 Advanced Micro Devices, Inc. Method of making a semiconductor device with adjustable threshold voltage
US5925918A (en) * 1997-07-30 1999-07-20 Micron, Technology, Inc. Gate stack with improved sidewall integrity
US5851890A (en) * 1997-08-28 1998-12-22 Lsi Logic Corporation Process for forming integrated circuit structure with metal silicide contacts using notched sidewall spacer on gate electrode
JP3544833B2 (ja) * 1997-09-18 2004-07-21 株式会社東芝 半導体装置及びその製造方法
TW363230B (en) * 1997-12-26 1999-07-01 Taiwan Semiconductor Mfg Co Ltd Manufacturing method for the flash memory cell with split-gate
US6188100B1 (en) * 1998-08-19 2001-02-13 Micron Technology, Inc. Concentric container fin capacitor
US6066552A (en) * 1998-08-25 2000-05-23 Micron Technology, Inc. Method and structure for improved alignment tolerance in multiple, singularized plugs
JP2000156502A (ja) * 1998-09-21 2000-06-06 Texas Instr Inc <Ti> 集積回路及び方法
JP2000106431A (ja) * 1998-09-28 2000-04-11 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置の製造方法
JP2000114522A (ja) * 1998-10-08 2000-04-21 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法
US6448140B1 (en) * 1999-02-08 2002-09-10 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Laterally recessed tungsten silicide gate structure used with a self-aligned contact structure including a straight walled sidewall spacer while filling recess
JP2000260952A (ja) * 1999-03-05 2000-09-22 Toshiba Corp 半導体装置
JP2000307110A (ja) * 1999-04-23 2000-11-02 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置の製造方法及び半導体装置
US6258678B1 (en) * 1999-08-02 2001-07-10 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Use of a wet etch dip step used as part of a self-aligned contact opening procedure
JP2001127291A (ja) * 1999-11-01 2001-05-11 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置及びその製造方法
US6486506B1 (en) * 1999-11-01 2002-11-26 Advanced Micro Devices, Inc. Flash memory with less susceptibility to charge gain and charge loss
JP2001196581A (ja) * 2000-01-17 2001-07-19 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置および半導体装置の製造方法
US6455362B1 (en) * 2000-08-22 2002-09-24 Micron Technology, Inc. Double LDD devices for improved dram refresh
KR100363710B1 (ko) * 2000-08-23 2002-12-05 삼성전자 주식회사 셀프-얼라인 콘택 구조를 갖는 반도체 장치 및 그 제조방법
KR100373709B1 (ko) * 2000-09-05 2003-02-25 아남반도체 주식회사 반도체 소자 및 그 제조 방법
US6593198B2 (en) * 2000-09-18 2003-07-15 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor device and method for fabricating the same
JP2002124665A (ja) * 2000-10-12 2002-04-26 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびその製造方法
JP2002170941A (ja) * 2000-12-01 2002-06-14 Nec Corp 半導体装置及びその製造方法
TW480663B (en) * 2001-02-15 2002-03-21 Winbond Electronics Corp Method for combining self-aligned contact processing and salicide processing
US6693333B1 (en) * 2001-05-01 2004-02-17 Advanced Micro Devices, Inc. Semiconductor-on-insulator circuit with multiple work functions
US6737312B2 (en) * 2001-08-27 2004-05-18 Micron Technology, Inc. Method of fabricating dual PCRAM cells sharing a common electrode
JP2003179224A (ja) * 2001-12-10 2003-06-27 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびその製造方法
US6537885B1 (en) * 2002-05-09 2003-03-25 Infineon Technologies Ag Transistor and method of manufacturing a transistor having a shallow junction formation using a two step EPI layer
US6624024B1 (en) * 2002-08-29 2003-09-23 Micron Technology, Inc. Method and apparatus for a flash memory device comprising a source local interconnect

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