基于硅的金属绝缘体半导体晶体管及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种基于Ｓｉ的ＭＩＳ晶体管的制造方法，通过降低侧壁氧化工艺的热预算，防止了栅极导体的多晶晶粒显著变大。晶体管结构包括由栅极介质层（１２）覆盖的硅衬底（１０），在栅极介质层（１２）上形成有多晶硅栅极（１４），对该晶体管结构进行氧化工艺过程以形成侧壁（１６）。通过利用原子氧化作为氧化环境，与现有技术的侧壁氧化工艺得到的通常的热预算相比，本发明专利技术的侧壁氧化工艺的热预算降低了一个或两个数量级。本发明专利技术也提供了具有晶粒尺寸为约０．１，优选０．０５μｍ或更小的栅极导体的基于Ｓｉ的ＭＩＳ晶体管。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件的制造，更具体地涉及制造包括如多晶硅、SiGe或SiGeC等至少一种含Si半导体多晶栅极导体的基于Si的金属绝缘体半导体(MIS)晶体管的制造方法，其中栅极导体具有约0.1μm或更小的晶粒尺寸。
技术介绍
现代的包含多晶硅栅极导体的基于Si的金属绝缘体半导体(MIS)场效应晶体管(FET)通常使用所谓的栅极角的侧壁或角部氧化制造。侧壁氧化工艺通常用在如互补金属氧化物半导体(CMOS)逻辑、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、嵌入式DRAM、闪速存储器等的常规工艺流程中，及其它类似的工艺流程。如本领域中的技术人员所公知的，栅极角部的侧壁氧化使栅极角部的栅极绝缘体增厚。厚的角部绝缘体防止了在器件角部的电击穿。通过氧化期间使角部有效地变圆，角部绝缘体同样减小了电场。较高的角电场会产生大的热载流子效应，导致晶体管的可靠性变差。此外，角部氧化期间生长的平面氧化物用做用于随后离子注入步骤的屏蔽(screen)氧化物，由此简化了工艺一体化的流程。侧壁氧化物(或角部)氧化的所有这些有利之处在本领域中是公知的；因此这里不再对此进行详细的说明。正如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Ｓｉ的金属绝缘体半导体（ＭＩＳ）晶体管的制造方法，包括以下步骤：　　　　（ａ）在栅介质的表面上形成包括具有小于约０．１μｍ晶粒的构图的含Ｓｉ半导体多晶区的结构，所述栅极介质形成在含Ｓｉ衬底的表面上；　　　　（ｂ）对所述结构进行侧壁氧化工艺，其中使用原子氧以氧化所述含Ｓｉ半导体多晶区的一部分；　　　　（ｃ）将掺杂剂离子注入到所述含Ｓｉ衬底和所述含Ｓｉ半导体多晶区内；以及　　　　（ｄ）激活所述掺杂剂离子。

【技术特征摘要】
US 2001-7-13 09/905,2331.一种基于Si的金属绝缘体半导体(MIS)晶体管的制造方法，包括以下步骤(a)在栅介质的表面上形成包括具有小于约0.1μm晶粒的构图的含Si半导体多晶区的结构，所述栅极介质形成在含Si衬底的表面上；(b)对所述结构进行侧壁氧化工艺，其中使用原子氧以氧化所述含Si半导体多晶区的一部分；(c)将掺杂剂离子注入到所述含Si衬底和所述含Si半导体多晶区内；以及(d)激活所述掺杂剂离子。2.根据权利要求1的方法，其中步骤(a)包括以下步骤在所述含Si衬底上形成所述栅极介质；在所述栅极介质上形成含Si半导体多晶材料层；向含Si半导体多晶材料的所述层施加抗蚀剂；将所述抗蚀剂暴露到辐射的图形；在所述抗蚀剂中显影图形；以及借助蚀刻步骤将所述图形转移到所述含Si半导体多晶材料。3.根据权利要求2的方法，其中通过淀积工艺或通过热生长工艺形成所述栅极介质。4.根据权利要求2的方法，其中通过淀积工艺或通过外延生长工艺形成含Si半导体多晶材料的所述层。5.根据权利要求1的方法，其中通过自由基增强的快速热氧化工艺、通过氧等离子体或通过分解不稳定的含氧气体形成所述原子氧。6.根据权利要求1的方法，其中进行步骤(b)以基本上抑制多晶晶粒生长。7.根据权利要求5的方法，其中在约13.3到约6666帕(0.1到约50乇)的压力下在氧气和氢气中进行所述自由基增强的快速热氧化工艺。8.根据权利要求7的方法，其中在约1333帕(10乇)的压力下在约67％的氧气和约33％的氢气中在约500°到约900°的衬底温度下进行所述自由基增强的快速热氧化工艺。9.根据权利要求5的方法，其中所述氧等离子体由含氧气体中的间接气体放电形成。10.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：AC阿杰梅拉，OH多库马茨，BB多里斯，O格卢斯陈克夫，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]