Cmos器件的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種CMOS器件的制造方法，包括：形成淺溝槽場氧，阱區(qū)。依次生長柵氧化層、多晶硅層并對多晶硅層進(jìn)行N型和P型離子注入，光刻刻蝕形成柵極；柵極包括相接觸的第一柵極和第二柵極。形成源漏區(qū)。形成層間膜；光刻刻蝕形成長條形接觸孔，長條形接觸孔跨過第一柵極和第二柵極的接觸界面實現(xiàn)和第一柵極和第二柵極同時接觸。本發(fā)明能省略采用金屬硅化物實現(xiàn)NMOS和PMOS器件的柵極互聯(lián)的步驟，從而能減少接觸孔和柵極之間的寄生電阻和電容、提供器件的速度，能消除PMOS器件的柵極的硼摻雜濃度減淡以及硼減淡引起的多晶硅耗盡的問題，能消除在接觸孔形成之前引入金屬元素從而能提高器件的可靠性。
【專利說明】CMOS器件的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路制造工藝方法，特別是涉及一種CMOS器件的制 造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有CMOS器件的制造工藝方法中，一種方法是利用在柵極的多晶硅（poly)上沉 積一層導(dǎo)電金屬層來實現(xiàn)N型MOS (NM0S)和P型MOS (PM0S)的柵極互聯(lián)，現(xiàn)有柵極互聯(lián) 的導(dǎo)電金屬多是硅化鎢（WSi )和自對準(zhǔn)鈷硅化物（Co sal icide )。
[0003] 如圖1所示，是現(xiàn)有方法形成的CMOS器件的俯視圖；圖2是沿圖1中AA'線的CMOS 器件的剖視圖；現(xiàn)有方法包括步驟：
[0004] 利用光刻刻蝕工藝在硅襯底101上形成淺溝槽，由所述淺溝槽定義出有源區(qū)；在 所述淺溝槽中填充氧化硅形成淺溝槽場氧104,由所述淺溝槽場氧104對所述有源區(qū)進(jìn)行 隔離。
[0005] 在所述硅襯底101的有源區(qū)表面生長一層犧牲氧化層，并進(jìn)行粒子注入在有源區(qū) 中形成P型阱區(qū)102和N型阱區(qū)103,令P型阱區(qū)102的有源區(qū)為第一有源區(qū)，N型阱區(qū)103 的有源區(qū)為第二有源區(qū)。
[0006] 在所述硅襯底101的正面利用濕法去除掉犧牲氧化層，并生長一層?xùn)叛趸瘜?05， 然后沉積一層多晶硅層（Poly Si )，隨后進(jìn)行N型多晶硅106和P型多晶硅107的摻雜雜質(zhì) 的植入即離子注入，在多晶硅層上形成上沉積一層金屬硅化鎢108和一層氮化硅，利用干 法刻蝕形成柵極。如圖1和2所示，柵極由刻蝕后的金屬硅化鎢108和其底部的N型多晶 娃106和P型多晶娃107組成，其中N型多晶娃106用于形成NM0S器件的第一柵極，P型 多晶硅107用于形成PM0S器件的第二柵極，金屬硅化鎢108用于形成第一柵極和第二柵極 的互聯(lián)。
[0007] 然后進(jìn)行輕摻雜漏（LDD)植入即離子注入，沉積一層SiN，對SiN進(jìn)行干法刻蝕在 柵極的側(cè)面形成側(cè)墻（spacer)，然后進(jìn)行源漏離子注入分別形成NM0S器件和PM0S器件的 源漏區(qū)。其中NM0S器件和PM0S器件的源漏區(qū)在圖2中并沒有顯示，圖1中NM0S器件的源 區(qū)和漏區(qū)連成的方向為BB'線方向，在BB'線的剖面圖上才能看到NM0S器件的源漏區(qū)；PM0S 器件的源區(qū)和漏區(qū)連成的方向也和BB'線平行。
[0008] 在完成上述所述步驟之后，沉積一層磷硅玻璃即磷摻雜的Si02 (PSG)，利用化學(xué) 機械研磨（CMP)工藝對PSG層進(jìn)行研磨，之后再沉積一層無摻雜的SI02 (NSG)，由PSG層和 NSG層組成層間膜109,然后利用干法刻蝕工藝對層間膜109進(jìn)行刻蝕形成接觸孔110,在接 觸孔110中填充金屬實現(xiàn)柵極的引出。
[0009] 由上可知，現(xiàn)有制作方法需要借助金屬硅化鎢來實現(xiàn)NM0S和PM0S器件的柵極互 聯(lián)，PM0S器件柵極的P型多晶硅中摻入的硼（Boron)在金屬硅化鎢與多晶硅（Poly-Si)或 非晶硅（a-Si)中溶解度大致為100:1，所述P型多晶硅中的Boron會擴散到金屬硅化鎢 中，造成PM0S器件的柵極濃度減淡，使PM0S器件工作的時候容易形成耗盡，增加器件開啟 電壓。如果通過增加 PMOS器件中的柵極中的Boron的濃度來消除Boron擴散所造成的濃 度減淡損失，又會造成可靠性的問題。同時金屬硅化鎢與多晶硅的接觸電阻會對器件進(jìn)行 分壓同時降低器件的工作速度；由于金屬硅化鎢的存在，在柵極干法、濕法刻蝕的過程中， 金屬離子的引入會對器件的可靠性造成影響。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種CMOS器件的制造方法，能省略采用金屬 硅化物實現(xiàn)NM0S和PM0S器件的柵極互聯(lián)的步驟，從而能減少接觸孔和柵極之間的寄生電 阻和電容、提供器件的速度，能消除PM0S器件的柵極的硼摻雜濃度減淡以及硼減淡引起的 多晶硅耗盡的問題，能消除在接觸孔形成之前引入金屬元素從而能提高器件的可靠性。
[0011] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的CMOS器件的制造方法，包括如下步驟：
[0012] 步驟一、利用光刻刻蝕工藝在硅襯底上形成淺溝槽，由所述淺溝槽定義出有源區(qū)； 在所述淺溝槽中填充氧化硅形成淺溝槽場氧，由所述淺溝槽場氧對所述有源區(qū)進(jìn)行隔離。
[0013] 步驟二、進(jìn)行離子注入形成CMOS器件的阱區(qū)，所述CMOS器件的阱區(qū)包括用于形成 NM0S器件的P型阱區(qū)和用于形成PM0S器件的N型阱區(qū)，所述P型阱區(qū)形成于第一有源區(qū)中， 所述N型阱區(qū)形成于第二有源區(qū)中，所述第一有源區(qū)和所述第二有源區(qū)之間隔離的所述淺 溝槽場氧為第一淺溝槽場氧。
[0014] 步驟三、在所述硅襯底的正面依次生長柵氧化層、多晶硅層，在所述多晶硅層的選 定區(qū)域中分別進(jìn)行N型離子注入和P型離子注入并分別形成N型多晶硅層和P型多晶硅 層，并利用光刻刻蝕工藝對所述多晶硅層進(jìn)行刻蝕形成所述CMOS器件的柵極；所述柵極包 括所述NM0S器件的第一柵極和所述PM0S器件的第二柵極，所述第一柵極由刻蝕后的N型 多晶硅層組成、所述第二柵極由刻蝕后的P型多晶硅層組成；所述第一柵極覆蓋于所述第 一有源區(qū)上方、且被所述第一柵極所覆蓋的所述P型阱區(qū)表面用于形成所述NM0S器件的溝 道；所述第二柵極覆蓋于所述第二有源區(qū)上方、且被所述第二柵極所覆蓋的所述N型阱區(qū) 表面用于形成所述PM0S器件的溝道，所述第一柵極和所述第二柵極還分別延伸到所述第 一淺溝槽場氧表面上并相接觸。
[0015] 步驟四、在所述第一柵極兩側(cè)的所述第一有源區(qū)中形成所述NM0S器件的N型源漏 區(qū)，在所述第二柵極兩側(cè)的所述第二有源區(qū)中形成所述PM0S器件的P型源漏區(qū)。
[0016] 步驟五、在所述柵極以及所述柵極外側(cè)的所述有源區(qū)和所述淺溝槽場氧表面形成 層間膜；采用光刻刻蝕工藝對所述層間膜進(jìn)行刻蝕形成長條形接觸孔，所述長條形接觸孔 位于所述第一柵極和所述第二柵極的上方并跨過所述第一柵極和所述第二柵極的接觸界 面實現(xiàn)和所述第一柵極和所述第二柵極同時接觸。
[0017] 進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟二中進(jìn)行離子注入形成所述CMOS器件的阱區(qū)之前還包括 在所述硅襯底的有源區(qū)表面生長一層犧牲氧化層的步驟，形成所述阱區(qū)之后還包括去除所 述犧牲氧化層的步驟。
[0018] 進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟四中在形成所述N型源漏區(qū)以及所述P型源漏區(qū)之前還包 括步驟：
[0019] 進(jìn)行N型LDD離子注入在所述第一柵極兩側(cè)的所述第一有源區(qū)中形成所述NM0S 器件的N型LDD區(qū)，進(jìn)行P型LDD離子注入在所述第二柵極兩側(cè)的所述第二有源區(qū)中形成 所述PMOS器件的P型LDD區(qū)。
[0020] 在所述硅襯底正面沉積一層氮化硅層，采用干法刻蝕工藝對所述氮化硅進(jìn)行刻蝕 并在所述柵極的側(cè)面形成側(cè)墻。
[0021] 進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟五中所述層間膜包括兩層，形成步驟分為：
[0022] 沉積一層PSG層，所述PSG層覆蓋在所述柵極以及所述柵極外側(cè)的所述有源區(qū)和 所述淺溝槽場氧表面上。
[0023] 采用CMP工藝對所述PSG層進(jìn)行平坦化。
[0024] 在平坦化后的所述PSG層表面沉積一層NSG層，由所述PSG層和所述NSG層組成 所述層間膜。
[0025] 本發(fā)明方法不用金屬硅化物如WSi工藝就能實現(xiàn)CMOS器件工藝中N型多晶硅柵 極和P型多晶硅柵極的柵極互聯(lián)，通過把CMOS器件區(qū)域中的接觸孔采用長條形即截面為長 方形的結(jié)構(gòu)來連接N型多晶硅柵極和P型多晶硅柵極，從而能實現(xiàn)N型多晶硅柵極和P型 多晶硅柵極的互聯(lián)。由于本發(fā)明方法中省去了金屬硅化鎢步驟，NM0S器件和PM0S器件的 柵極始終處于同一電位，接觸孔到NM0S器件和PM0S器件的柵極之間沒有多余的寄生電阻 和電容，所以能提高器件的速度；另外，本發(fā)明方法還能很好的解決PM0S器件的柵極中硼 擴散到金屬層如金屬硅化鎢造成PM0S器件的P型多晶硅柵極中硼元素濃度減淡引起的多 晶硅耗盡的問題；另外，本發(fā)明方法在接觸孔刻蝕之前都未引入金屬離子，能避免過早的在 工藝中引入金屬離子對器件可靠性產(chǎn)生的影響。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明：
[0027] 圖1是現(xiàn)有方法形成的CMOS器件的俯視圖；
[0028] 圖2是沿圖1中AA'線的CMOS器件的剖視圖；
[0029] 圖3是本發(fā)明實施例方法的流程圖；
[0030] 圖4是本發(fā)明實施例方法形成的CMOS器件的俯視圖；
[0031] 圖5是沿圖4中CC'線的CMOS器件的剖視圖。
【具體實施方式】
[0032] 如圖3所示，是本發(fā)明實施例方法的流程圖，圖4是本發(fā)明實施例方法形成的CMOS 器件的俯視圖；圖5是沿圖4中CC'線的CMOS器件的剖視圖。本發(fā)明實施例CMOS器件的 制造方法，包括如下步驟：
[0033] 步驟一、利用光刻刻蝕工藝在硅襯底1上形成淺溝槽，由所述淺溝槽定義出有源 區(qū)；在所述淺溝槽中填充氧化硅形成淺溝槽場氧4,由所述淺溝槽場氧4對所述有源區(qū)進(jìn)行 隔離。
[0034] 步驟二、在所述硅襯底1的有源區(qū)表面生長一層犧牲氧化層，穿過所述犧牲氧化 層進(jìn)行離子注入形成CMOS器件的阱區(qū)，所述CMOS器件的阱區(qū)包括用于形成NM0S器件的P 型阱區(qū)2和用于形成PM0S器件的N型阱區(qū)3,所述P型阱區(qū)2形成于第一有源區(qū)中，所述N 型阱區(qū)3形成于第二有源區(qū)中，所述第一有源區(qū)和所述第二有源區(qū)之間隔離的所述淺溝槽 場氧4為第一淺溝槽場氧4。之后利用濕法刻蝕工藝去除所述犧牲氧化層。由圖4可知，所 述第一有源區(qū)和所述第二有源區(qū)俯視面上都為長方形，且長邊方向和DD'線平行。
[0035] 步驟三、在所述硅襯底1的正面依次生長柵氧化層5、多晶硅層，在所述多晶硅層 的選定區(qū)域中分別進(jìn)行N型離子注入和P型離子注入并分別形成N型多晶硅層和P型多晶 硅層，并利用光刻刻蝕工藝對所述多晶硅層進(jìn)行刻蝕形成所述CMOS器件的柵極；所述柵極 包括所述NM0S器件的第一柵極106和所述PM0S器件的第二柵極107,所述第一柵極106由 刻蝕后的N型多晶硅層組成、所述第二柵極107由刻蝕后的P型多晶硅層組成；所述第一柵 極106覆蓋于所述第一有源區(qū)上方、且被所述第一柵極106所覆蓋的所述P型阱區(qū)2表面 用于形成所述NM0S器件的溝道；所述第二柵極107覆蓋于所述第二有源區(qū)上方、且被所述 第二柵極107所覆蓋的所述N型阱區(qū)3表面用于形成所述PM0S器件的溝道，所述第一柵極 106和所述第二柵極107還分別延伸到所述第一淺溝槽場氧4表面上并相接觸。由圖4可 知，由所述第一柵極106和所述第二柵極107接觸形成的柵極結(jié)構(gòu)呈長條形，俯視面上為一 長方形，該長方形的長邊方向和CC'線平行，CC'線和DD'線垂直。
[0036] 步驟四、進(jìn)行N型LDD離子注入在所述第一柵極106兩側(cè)的所述第一有源區(qū)中形 成所述NM0S器件的N型LDD區(qū)，進(jìn)行P型LDD離子注入在所述第二柵極107兩側(cè)的所述第 二有源區(qū)中形成所述PM0S器件的P型LDD區(qū)。
[0037] 在所述硅襯底1正面沉積一層氮化硅層，采用干法刻蝕工藝對所述氮化硅進(jìn)行刻 蝕并在所述柵極的側(cè)面形成側(cè)墻。
[0038] 在所述第一柵極106兩側(cè)的所述第一有源區(qū)中形成所述NM0S器件的N型源漏區(qū)， 在所述第二柵極107兩側(cè)的所述第二有源區(qū)中形成所述PM0S器件的P型源漏區(qū)。所述N 型源漏區(qū)和所述P型源漏區(qū)在圖5中沒有顯示，N型源區(qū)和漏區(qū)連線方向和DD'線相同，P 型源區(qū)和漏區(qū)連線方向也和DD'線平行。
[0039] 步驟五、沉積一層PSG(磷摻雜的Si02)層，所述PSG層覆蓋在所述柵極以及所述 柵極外側(cè)的所述有源區(qū)和所述淺溝槽場氧4表面上。
[0040] 采用CMP工藝對所述PSG層進(jìn)行平坦化。
[0041] 在平坦化后的所述PSG層表面沉積一層NSG (無摻雜的Si02)層，由所述PSG層和 所述NSG層組成層間膜9。
[0042] 采用光刻刻蝕工藝對所述層間膜9進(jìn)行刻蝕形成長條形接觸孔8,所述長條形接 觸孔8位于所述第一柵極106和所述第二柵極107的上方并跨過所述第一柵極106和所述 第二柵極107的接觸界面實現(xiàn)和所述第一柵極106和所述第二柵極107同時接觸。在所述 長條形接觸孔8中填入金屬后能夠直接將所述第一柵極106和所述第二柵極107引出，t匕 較圖2和圖5可知，本發(fā)明方法中省略了現(xiàn)有技術(shù)中用來連接NM0S器件和PM0S器件的柵 極的金屬硅化鎢。
[〇〇43] 以上通過具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但這些并非構(gòu)成對本發(fā)明的限 制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進(jìn)，這些也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種CMOS器件的制造方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟一、利用光刻刻蝕工藝在硅襯底上形成淺溝槽，由所述淺溝槽定義出有源區(qū)；在所 述淺溝槽中填充氧化硅形成淺溝槽場氧，由所述淺溝槽場氧對所述有源區(qū)進(jìn)行隔離； 步驟二、進(jìn)行離子注入形成CMOS器件的阱區(qū)，所述CMOS器件的阱區(qū)包括用于形成NM0S 器件的P型阱區(qū)和用于形成PM0S器件的N型阱區(qū)，所述P型阱區(qū)形成于第一有源區(qū)中，所 述N型阱區(qū)形成于第二有源區(qū)中，所述第一有源區(qū)和所述第二有源區(qū)之間隔離的所述淺溝 槽場氧為第一淺溝槽場氧； 步驟三、在所述硅襯底的正面依次生長柵氧化層、多晶硅層，在所述多晶硅層的選定區(qū) 域中分別進(jìn)行N型離子注入和P型離子注入并分別形成N型多晶硅層和P型多晶硅層，并 利用光刻刻蝕工藝對所述多晶硅層進(jìn)行刻蝕形成所述CMOS器件的柵極；所述柵極包括所 述NM0S器件的第一柵極和所述PM0S器件的第二柵極，所述第一柵極由刻蝕后的N型多晶 硅層組成、所述第二柵極由刻蝕后的P型多晶硅層組成；所述第一柵極覆蓋于所述第一有 源區(qū)上方、且被所述第一柵極所覆蓋的所述P型阱區(qū)表面用于形成所述NM0S器件的溝道； 所述第二柵極覆蓋于所述第二有源區(qū)上方、且被所述第二柵極所覆蓋的所述N型阱區(qū)表面 用于形成所述PM0S器件的溝道，所述第一柵極和所述第二柵極還分別延伸到所述第一淺 溝槽場氧表面上并相接觸； 步驟四、在所述第一柵極兩側(cè)的所述第一有源區(qū)中形成所述NM0S器件的N型源漏區(qū)， 在所述第二柵極兩側(cè)的所述第二有源區(qū)中形成所述PM0S器件的P型源漏區(qū)； 步驟五、在所述柵極以及所述柵極外側(cè)的所述有源區(qū)和所述淺溝槽場氧表面形成層間 膜；采用光刻刻蝕工藝對所述層間膜進(jìn)行刻蝕形成長條形接觸孔，所述長條形接觸孔位于 所述第一柵極和所述第二柵極的上方并跨過所述第一柵極和所述第二柵極的接觸界面實 現(xiàn)和所述第一柵極和所述第二柵極同時接觸。
2. 如權(quán)利要求1所述的CMOS器件的制造方法，其特征在于：步驟二中進(jìn)行離子注入形 成所述CMOS器件的阱區(qū)之前還包括在所述硅襯底的有源區(qū)表面生長一層犧牲氧化層的步 驟，形成所述阱區(qū)之后還包括去除所述犧牲氧化層的步驟。
3. 如權(quán)利要求1所述的CMOS器件的制造方法，其特征在于：步驟四中在形成所述N型 源漏區(qū)以及所述P型源漏區(qū)之前還包括步驟： 進(jìn)行N型LDD離子注入在所述第一柵極兩側(cè)的所述第一有源區(qū)中形成所述NM0S器件 的N型LDD區(qū)，進(jìn)行P型LDD離子注入在所述第二柵極兩側(cè)的所述第二有源區(qū)中形成所述 PM0S器件的P型LDD區(qū)； 在所述硅襯底正面沉積一層氮化硅層，采用干法刻蝕工藝對所述氮化硅進(jìn)行刻蝕并在 所述柵極的側(cè)面形成側(cè)墻。
4. 如權(quán)利要求1所述的CMOS器件的制造方法，其特征在于：步驟五中所述層間膜包括 兩層，形成步驟分為： 沉積一層PSG層，所述PSG層覆蓋在所述柵極以及所述柵極外側(cè)的所述有源區(qū)和所述 淺溝槽場氧表面上； 采用CMP工藝對所述PSG層進(jìn)行平坦化； 在平坦化后的所述PSG層表面沉積一層NSG層，由所述PSG層和所述NSG層組成所述 層間膜。
【文檔編號】H01L21/336GK104103588SQ201310124021
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月10日
【發(fā)明者】陳瑜, 郭振強, 羅嘯, 趙階喜, 馬斌, 陳華倫 申請人:上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司