形成无边框栅结构的方法和由此形成的装置制造方法及图纸

一种在晶体管中形成栅导体包覆的方法，包括以下步骤：ａ）形成多晶硅栅导体；ｂ）掺杂多晶硅部分；ｃ）掺杂扩散区域；以及ｄ）通过选自选择性氮化物淀积和选择性表面氮化的氮化方法包覆栅导体。所得晶体管包括包覆的栅导体和无边框扩散接触，其中通过选自选择性氮化物淀积和选择性表面氮化的氮化方法进行包覆，其中在氮化方法期间掩蔽部分栅导体，留出开口用做局部互连或栅接触的接触区域。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及半导体器件中的晶体管栅导体结构领域。具体地，本专利技术涉及形成无边框(borderless)栅结构的方法和由此形成的装置。
技术介绍
在半导体器件的制造中保持成本和性能具有竞争性的需要促使连续地增加集成电路中的器件密度。为了便于增加器件密度，不断需要新技术以减小这些半导体器件的尺寸。 不断增加器件密度的努力在互补金属氧化物半导体(CMOS)技术，例如在场效应晶体管(FET)的设计和制造中特别强烈。FET几乎可以用在所有类型的集成电路(即，微处理器、存储器等)设计中。增加器件密度的一个结构是“无边框触点”。为介绍无边框触点的重要性，有故障的晶片部分400的一个例子显示在图3中，在隔离区域490之间的半导体衬底480上局部形成有FET。当穿过钝化氧化层430开出扩散接触到扩散区域420的接触孔410时，部分栅导体440从接触孔410露出。即使侧壁间隔层450保护栅导体440的侧面不短路，但如果扩散接触形成在接触孔410内，那么它容易与栅导体440的顶部短路。因此，如图4中晶片部分460所示，经常使用接触边框防止栅导体440和扩散接触470之间短路。在晶片部分460中，形成扩散接触470的接触孔偏离栅导体440，在栅导体440和扩散接触470之间形成钝化氧化物430的边框。接触边框由此减小了扩散接触470与栅导体440短路的电位。不幸的是，使用这种接触边框扩大了FET需要的面积，消耗了大量的芯片面积，并阻碍了电路密度的进一步增加。 如IBM技术公报32卷No.4A，1989年9月(MA888-0005)中介绍的，提供了用于硅栅导体的制造的现在技术，形成没有边框的扩散接触，即，使用无边框接触。参考图5，显示的晶片部分500包括具有隔离区域590的半导体衬底580、栅氧化层530、硅栅导体材料层540以及形成其上的腐蚀终止介质膜层560。在形成晶体管栅导体结构的常规硅栅工艺中不使用腐蚀终止介质560。然而，使用腐蚀终止介质560通过形成到扩散区域的无边框接触提供了增加了器件密度的机会。不幸的是，用腐蚀终止介质560保护栅导体的方法存在几个局限。例如，形成栅结构之后，栅多晶硅通常通过注入掺杂以减小表面电阻，与此同时注入源和漏扩散区。有时，在栅结构顶部存在的腐蚀终止介质560足以防碍所述这一注入步骤。因此，在淀积腐蚀终止介质膜层560之前必须注入图5中的栅导体材料层540，形成栅结构之后进行扩散区域单独的注入步骤。更重要的是，注入步骤之后，如CoSix或TiSix等的选择性金属硅化物通常在一个步骤中形成在源和漏扩散区域的表面以及栅导体中。如果使用了腐蚀终止介质560，那么注入栅导体材料层之后在淀积腐蚀终止介质膜层560之前，选择性金属硅化物必须形成在栅导体材料层540上。注入扩散区域之后进行在扩散区域中形成选择性金属硅化物的单独步骤。 要由图5所示的晶片部分500形成图6所示的晶片部分600，栅导体和互连限定在栅氧化层530、栅导体材料540以及腐蚀终止介质560的叠层中，留出每个栅导体的顶部由腐蚀终止介质膜层560覆盖。接下来，侧壁间隔层650形成在栅导体540的侧壁上，用介质密封栅导体540，并注入扩散区域620。钝化氧化物630形成在所述结构上，接触孔形成其中用于扩散接触(未示出)。值得注意的是栅导体540的顶部由腐蚀终止介质膜560覆盖，由此，腐蚀接触孔之后，密封材料仍保留。图6示出了形成在接触孔内的扩散接触670，其中不需要接触边框防止扩散接触670和栅导体540之间短路。取而代之，腐蚀终止介质膜560在原位以防止短路，并且由于接触孔偏离更靠近栅导体540，由此器件密度增加。 因此，需要提供一种与当前硅栅制造工艺兼容的无边框接触的制造方法。
技术实现思路
根据本专利技术，提供一种在晶体管中形成栅导体包覆的方法，包括以下步骤a)在具有半导体部分的衬底上形成栅导体的多晶硅部分；b)掺杂多晶硅部分；c)在半导体部分中掺杂多个扩散区域；以及d)通过选自选择性氮化物淀积和选择性表面氮化的氮化方法包覆栅导体。 同样根据本专利技术，提供一种晶体管，包括包覆的栅导体和无边框扩散接触，其中通过选自选择性氮化物淀积和选择性表面氮化的氮化方法进行包覆，其中在氮化方法期间掩蔽部分栅导体，留出开口用做局部互连的接触区域。 通过下面对附图中示出的本专利技术的优选实施例更详细的说明，本专利技术的以上和其它特点及优点将变得很显然。 附图说明 下面参考附图介绍本专利技术的优选实施例，其中类似的标识表示类似的元件，其中图1示出了根据本专利技术的优选实施例形成无边框栅结构的流程图；图2为图1中步骤150的详细流程图；图3示出了短路栅的晶片部分的剖面图；图4示出了具有接触边框的晶片部分的剖面图；图5示出了根据常规的方法形成无边框接触的方法中晶片中间部分的剖面图；图6示出了根据常规的方法形成无边框接触的方法得到的晶片部分的剖面图；图7-15为图1和2中方法的晶片中间部分的剖面图；图16示出了根据本专利技术的优选实施例形成的无边框接触的晶片部分的剖面图。 具体实施方式 根据本专利技术的优选实施例，提供一种在晶体管中形成栅导体包覆的方法，包括以下步骤a)在具有半导体部分的衬底上形成栅导体的多晶硅部分；b)掺杂多晶硅部分；c)在半导体部分中掺杂多个扩散区域；以及d)通过选自选择性氮化物淀积和选择性表面氮化的氮化方法包覆栅导体。此外，还提供一种晶体管，包括包覆的栅导体和无边框扩散接触，其中通过选自选择性氮化物淀积和选择性表面氮化的氮化方法进行包覆，其中在氮化过程期间掩蔽部分栅导体，留出开口用做局部互连的接触区域。 参考图1和2，示出了形成晶体管栅结构的优选方法100。在方法100的步骤110中，图7中所示的晶片部分1200的制造开始于在半导体衬底780中形成隔离结构790，之后在半导体衬底780上形成栅氧化层，并在栅氧化层上形成用于栅导体的多晶硅层。然后构图这些层，除去不需要的部分并留下栅氧化物部分730和多晶硅部分1240。步骤110之后，图1中的方法100示出了形成栅导体间隔层的可选步骤130。当不需要间隔层时，步骤130被认为是可选的。间隔层的形成与多晶硅1240的修整(trimming)相关，如Furukawa等人的待审专利申请中公开的，题目为“METHOD FOR SELECTIVELYTRIMMING GATE STRUCTURES AND APPARATUS FORMED THEREBY”，序列号09/224,759，1999年1月4日申请，在这里引入作为参考。修整用于缩小多晶硅部分1240的尺寸，由此所得的栅导体将更小，相关的场效应晶体管(FET)将更快，并以更低的功率操作。此外，根据修整期间形成的任何间隔层的尺寸，需要在所述间隔层上形成额外的间隔层材料。因此，如果在修整期间没有产生某个需要尺寸的间隔层，那么可以在步骤130中增加尺寸以完成栅导体间隔层的形成。 掺杂源、漏和栅然后形成金属硅化物的步骤140也由图7中的晶片部分1200示出，其中“掺杂”包括离子注入、通过存在掺杂剂时加热晶片部分1200的化学掺杂以及本领域中公知的形成扩散区域和掺杂多晶硅栅导体的其它方法。晶片部分1200包括以上的步骤110到130介绍的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在晶体管中形成栅导体包覆的方法，包括以下步骤： 在具有半导体部分的衬底上形成栅导体的多晶硅部分； 掺杂多晶硅部分； 在半导体部分中掺杂多个扩散区域；以及 通过选择性氮化方法包覆栅导体。

【技术特征摘要】
US 1999-1-4 09/2247601.一种在晶体管中形成栅导体包覆的方法，包括以下步骤在具有半导体部分的衬底上形成栅导体的多晶硅部分；掺杂多晶硅部分；在半导体部分中掺杂多个扩散区域；以及通过选择性氮化方法包覆栅导体。2.根据权利要求1的方法，其中，选择性氮化方法包括选择性氮化物淀积。3.根据权利要求1的方法，其中，选择性氮化方法包括选择性表面氮化。4.根据权利要求2的方法，其中，还包括形成深腐蚀的栅导体间隔层以露出栅导体的各角的步骤。5.根据权利要求1的方法，其中，掺杂多晶硅部分和掺杂多个扩散区域的步骤由选自化学掺杂和离子注入中的任一种方法同时进行。6.根据权利要求1的方法，其中，还包括在多晶硅部分和多个扩散区域中同时形成选择性金属硅化物。7.根据权利要求1的方法，其中，包覆栅导体的步骤还包括掩蔽栅导体上用于局部互连接触的接触区域。8.根据权利要求1的方法，其中，包覆栅导体的步骤还包括掩蔽栅导体上用于栅接触的接触区域。9.根据权利要求2的方法，其中，通过选择性氮化物淀积包覆栅导体的步骤包括在体积比例为10∶1的氨和硅烷中，0.1-760乇的压力下，用激光照射栅导体部分，照射脉冲为10-1000个，能量流量为100-500mJ/cm2。10.根据权利要求9的方法，其中，通过选择性氮化物淀积包覆栅导体的步骤包括在体积比例为10∶1的氨和硅烷中，1-10乇的压力下，用308mm的激光照射栅导体，照射脉冲为50-300个，能量流量为300mJ/cm2。11.根据权利要求9的方法，其中，以100ccm/min供应氨，以10ccm/min供应硅烷。12.根据权利要求3的方法，其中，通过选择性表面氮化包覆栅导体的步骤包括在存在氨的情况下，10-1500乇的压力下，用激光照射栅导体部分，照射脉永...

【专利技术属性】
技术研发人员：古川俊治，MC哈奇，SJ霍梅斯，DV霍拉克，PA拉比多西，
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]