提供双功函数掺杂的方法及保护绝缘帽盖技术

一种提供双功函数掺杂和无边界阵列扩散接触的方法，该方法包括：提供半导体衬底、栅绝缘体、栅绝缘体上的导体、导体上的绝缘帽盖、及一部分所说导体和所说绝缘帽盖的侧壁上的绝缘间隔层。该方法还包括用第一导电类型的掺杂剂，掺杂部分所说半导体衬底和所说导体，用第二导电类型的掺杂剂掺杂其余部分。可以退火所说导体，使所说第一和第二导电类型的掺杂剂分布于所说各导体中。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及提供双功函数掺杂的方法，特别涉及提供栅结构阵列，从而使某些栅结构为P+掺杂，另一些栅结构为N+掺杂。本专利技术尤其适用于提供既包括DRAM又包括逻辑电路的结构。近些年来，在用集成电路芯片技术增大电路密度方面取得了巨大进步。在集成电路芯片上设置显著增大数量的器件和电路的能力进而产生了在一个集成电路芯片上引入或集成附加系统功能的提高的要求。具体说，存在着对将存储电路和逻辑电路结合在一起置于同一集成电路芯片上的提高的要求。在制造动态随机存取存储(DRAM)电路中，重点在电路密度及其降低成本。另一方面，在制造逻辑电路时，重点在形成更快速度工作的电路。因此，对双功函数的这种要求产生了制造工艺复杂和成本较高方面的问题。例如，使用容易用具有单一类型(例如一般为N+型)栅功函数的工艺实现的自对准接触(无边界位线接触)，可以实现存储电路密度的提高。在形成DRAM时，采用埋置沟道P型金属氧化物半导体(PMOSFET)，是由于这样做允许在整个制造工艺中使用单一功函数栅导体N+。于是很大程度上节约了制造DRAM的成本，但代价是生产很差性能的PMOSFET。另一方面，逻辑电路需要P+和N+栅MOSFET，以实现必要的开关速度。对于合并逻辑和DRAM产品来说，特别希望P+和N+栅导体器件。高性能的逻辑要求使用N+和P+掺杂栅导体。尽管目前实际的高性能逻辑工艺提供了双功函数栅导体，但由于密度的要求没有采用绝缘栅帽盖，因此需要扩散相对栅导体无边界的接触，它们对速度来说第二重要。在13DRAM中，与栅导体自对准的绝缘帽盖是形成相对于字线无边界的位线接触的关键。需要无边界接触实现最高密度的存储单元布局。然而，性能价格比高的DRAM工艺只采用单一N+多晶硅栅导体。所以，目前还没有从经济角度出发具有吸引力的提供双功函数栅掺杂和能实现无边界扩散接触的工艺。考虑到常规技术的上述和其它问题，本专利技术的目的在于提供双功函数掺杂栅导体，包括自对准绝缘帽盖。本专利技术另一目的是提供双功函数掺杂。可以包括提供半导体衬底、栅绝缘导体(包括本征多晶硅和上层的硅化物层)和绝缘帽盖。该方法还可以包括沿硅化物(WSix)层和绝缘帽盖侧面提供绝缘间隔层(例如硼硅玻璃间隔层)，用第一导电类型的掺杂剂，掺杂半导体衬底和导体的某些部分，及用第二导电类型的掺杂剂，掺杂其它部分，退火导体，使第一和第二导电类型的掺杂剂分布于各导体中。在提供绝缘间隔层前，可以腐蚀硅化物层的某些部分和绝缘帽盖层的某些部分，形成局部栅导体叠层。提供绝缘间隔层之后，掺杂之前，该方法还可以包括腐蚀未覆盖间隔材料的导体区处的本征导体。在未被本征导体覆盖的半导体衬底部分上，可以形成氧化层。在掺杂半导体衬底的导体的某些部分之前，可以去除绝缘间隔。半导体衬底的某些部分可以对应于源和漏接触区。该方法还可以包括使衬底外围区的源和漏区延伸到至少退火导体之下的区。该方法还包括形成阵列区的源和漏。本专利技术再一目的是满足双功函数的要求，选择性给栅导体施加P+或N+掺杂，同时在栅导体上形成自对准绝缘帽盖。在以下结合公开了本专利技术的优选实施例的附图的详细介绍中，本专利技术的其它目的、优点和突出特点将变得更清楚。下面结合附图详细介绍本专利技术，各附图中类似的参考标记表示类似的元件，其中附图说明图1是原始半导体结构；图2是腐蚀后的图1所示半导体结构；图3A和3B是淀积间隔材料后阵列区和外围区的半导体结构；图4A和4B是腐蚀间隔材料后的半导体结构；图5A和5B是形成屏蔽氧化层后的半导体结构；图6A和6B是掺杂后的半导体结构；图7A和7B是退火后的半导体结构；图8A和8B是源-漏延伸后的半导体结构；图9A和9B是淀积了层间介质层后的半导体结构；图10是展示本专利技术的各步骤的流程图。下面相对于形成局部栅导体叠层介绍图1和2。这些讨论后，各附图将被分成分别展示半导体结构的外围区和阵列区的栅导体叠层；图1是原始提供的半导体衬底5，衬底5上提供有栅氧化层10。半导体衬底5一般是硅，但可以是任何半导体材料，例如II-VI族半导体、III-V族半导体或如碳化硅等复合硅半导体。半导体衬底5一般包含在形成各上层之前已注入的阱掺杂区。另外，可以采用氮化物或氮氧化物栅绝缘体，而不采用栅氧化层10。在衬底5和栅氧化层10上，淀积栅叠层。栅叠层可以包括本征(即未掺杂)多晶硅11、硅化钨(WSix)层12和用作氮化物帽盖13的氮化物层13。在氮化物帽盖13上，设置采用公知的平版印刷掩蔽和腐蚀技术的栅导体(GC)掩模，例如抗蚀材料层(未示出)。可以采用任何公知的光可聚合的抗蚀材料。抗蚀材料例如可通过旋涂或喷涂施加。通过氮化物帽盖13和WSix层12，构图并向下腐蚀栅叠层到多晶硅层11，如图2所示。对多晶硅层的过腐蚀是可以接受的。如所属领域所公知的，该半导体结构可以包括阵列区和外围区，相对于图3A-9B进行的以下讨论包含外围区和阵列区的不同工艺。由于阵列区的布局要求极高密度，所以，采用最小的沟道长度(最小多晶硅栅导体叠层宽度)和栅导体间的最小间隙。在阵列区中，栅导体间的最小间隙要求扩散接触相对于阵列栅导体(字线)无边界。无边界接触技术最适用于单功函数栅导体(即较好是N+)，并且最廉价。由于外围区的密度要求比阵列区松，所以，不需要无边界接触和具有绝缘帽盖的栅导体。然而，希望用外围区中的双功函数栅导体来改善性能。在以下的讨论中，图3A、4A、5A、6A、7A、8A和9A都表示阵列区结构。图3B、4B、5B、6B、7B、8B和9B都表示外围区结构。如图3所示，在局部构图的栅叠层上，保形式淀积硼硅玻璃(BSG)层32。BSG32的厚度选择为完全填充阵列区(图3A)中栅导体(字线)间的窄间隙，同时外围区(图3B)中较宽的间隙具有BSG32保形层的形貌(图3B)。在例示情况下，对于150nm的最小特征尺寸来说，阵列区中栅导体间的间隙约标称为150nm(图3A)。而外围区中栅导体间的间隙一般为300nm或更大(图3B)。BSG层32的厚度较好介于约80nm和140nm之间。然后，相对氮化硅，选择性反应离子腐蚀(RIE)所淀积的BSG32，在外围区(图4B)中栅侧壁上形成间隔层30，但在阵列区(图4A)留下用SBG32填充的间隙。在外围区，相对氧化物和氮化物，选择性反应离子腐蚀栅叠层中暴露的本征多晶硅层11，腐蚀停止于衬底5上的栅氧化层10上。由于外围区(图5B)的间隔层30和保护BSG32(即阻挡层)填充阵列区的栅导体间的间隙(图5A)，只有外围区栅多晶硅层11被RIE工艺开口。较好是在暴露的硅衬底5上，热生长屏蔽氧化层41，如5B所示。屏蔽层41保护衬底5表面不受由于随后源-漏掺杂剂注入造成的离子注入损伤。另外，屏蔽氧化物还“修复”栅多晶硅反应离子腐蚀期间产生的任何等离子损伤的硅表面。然后，利用所属领域公知的腐蚀剂(即，湿HF/硫酸)，相对于SiN、WSix和热氧化物，选择性各向同性腐蚀BSG32。由于BSG腐蚀得比热生长氧化层41快得多，屏蔽氧化层41几乎原封不动地留了下来。然后，采用掩蔽离子注入，在阵列区的栅多晶硅层11中(图6A)、在外围区的NFET的栅多晶硅层11(即，在暴露边缘43)中(图6B)、在外围区的NFET的源-漏区51的一部分中，引入N+掺杂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提供双功函数掺杂的方法，该方法包括： 提供半导体衬底、所说半导体衬底上的栅绝缘体、包括本征多晶硅的导体、所说导体上的上层硅化物层和所说上层硅化物层上的绝缘帽盖， 沿所说硅化物层和所说绝缘帽盖的侧面，提供包括间隔材料的绝缘间隔层； 用第一导电类型的掺杂剂，掺杂所说半导体衬底和所说导体的第一部分，用第二导电类型的掺杂剂，掺杂所说半导体衬底和所说导体的第二部分；以及 退火所说导体，使所说第一和第二导电类型的掺杂剂分布于所说各导体中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 1999-6-4 09/325,9411.一种提供双功函数掺杂的方法，该方法包括提供半导体衬底、所说半导体衬底上的栅绝缘体、包括本征多晶硅的导体、所说导体上的上层硅化物层和所说上层硅化物层上的绝缘帽盖，沿所说硅化物层和所说绝缘帽盖的侧面，提供包括间隔材料的绝缘间隔层；用第一导电类型的掺杂剂，掺杂所说半导体衬底和所说导体的第一部分，用第二导电类型的掺杂剂，掺杂所说半导体衬底和所说导体的第二部分；以及退火所说导体，使所说第一和第二导电类型的掺杂剂分布于所说各导体中。2.根据权利要求1的方法，在提供所说绝缘间隔层之前，还包括腐蚀部分所说硅化物层和部分所说绝缘帽盖以形成局部栅导体叠层。3.根据权利要求1的方法，其中所说硅化物层包括WSix。4.根据权利要求1的方法，其中所说绝缘间隔层包括硼硅玻璃间隔层。5.根据权利要求1的方法，其中在提供绝缘间隔层之后，掺杂之前，该方法还包括腐蚀未被所说间隔材料覆盖的导体区处的所说本征导体。6.根据权利要求5的方法，还包括在未用所说本征导体覆盖的半导体衬底部分上形成氧化层。7.根据权利要求1的方法，在掺杂所说半导体衬底和所说导体的第一和第二部分之前，还包括去除所说绝缘间隔层。8.根据权利要求1的方法，其中半导体衬底的所说第一和第二部分对应于源和漏接触区。9.根据权利要求8的方法，其中所说半导体衬底包括外围区和阵列区。10.根据权利要求9的方法，其中退火导体后，该方法还包括使所说衬底的外围区中的源和漏区延伸到至少所说退火后导体之下。11.根据权利要求9的方法，其中退火所说导体后，该方法还包括形成所说阵列区中的源和漏区。12.根据权利要求1的方法，其中退火所说导体后，该方法还包括腐蚀部分所说导体。13.根据权利要求1的方法，还包括在所说退火后导体的侧壁上形成栅侧壁氧化物。14.利用权利要求1的方法得到的栅结构阵列。15.一种形成双功函数掺杂的方法，该方法包括提供半导体衬底、所说半导体衬底上的栅绝缘层、栅绝缘层上的相对未掺杂多晶硅层、所说相...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰克A曼德曼，加里B布龙诺，拉马单德拉迪瓦卡鲁尼，
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]