專利名稱：高密度金屬閘金屬氧化物半導(dǎo)體的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)高密度金屬閘金屬氧化物半導(dǎo)體的制造方法，主要是指在不增加光罩次數(shù)的情況下，可對(duì)晶圓的特定位置上作選擇性局部氧化處理，進(jìn)而可分別控制晶圓內(nèi)金屬閘極區(qū)、P+區(qū)、及N+區(qū)上氧化層厚度的金屬閘金屬氧化物半導(dǎo)體的制造方法。
近半世紀(jì)以來，半導(dǎo)體工業(yè)發(fā)展迅速，其廣泛應(yīng)用主導(dǎo)了世界產(chǎn)業(yè)的走向。只是其工業(yè)特色在於需在生產(chǎn)設(shè)備上投注龐大的資金，而產(chǎn)品的壽命卻還低于其它工業(yè)產(chǎn)品，故如何能在生產(chǎn)制造方法上節(jié)省成本支出，又能在半導(dǎo)體晶圓上作最有效率的規(guī)劃，是從事半導(dǎo)體業(yè)者努力追求的最高目標(biāo)。
金屬閘金屬氧化物半導(dǎo)體，因其制造方法簡單，生產(chǎn)周期短，且其體積可縮減至最小，故常應(yīng)用於消費(fèi)性電子產(chǎn)品及大規(guī)模集成電路中。惟，此種半導(dǎo)體元件的現(xiàn)有制造方法卻對(duì)產(chǎn)品有其一定的設(shè)計(jì)限制，因?yàn)槠渚A上絕緣氧化層的厚度幾乎與P+區(qū)上的氧化層厚度相同，如此的特性即限制住了制造工程師的設(shè)計(jì)空間。因?yàn)?，若欲想讓金屬層下的氧化層寄生電容值降低，提升元件的訊?hào)傳遞工作及增加單位元件上的布局密度，則可設(shè)計(jì)較厚的絕緣氧化層生長，但如此一來，因絕緣氧化層厚度不薄，將使通道的電流流動(dòng)能力大為減低，變得難以推動(dòng)，影響元件的物理特性及操作速率；相對(duì)地，若欲想遷就通道電流的流動(dòng)能力，提升元件的操作速率，而設(shè)計(jì)絕緣氧化層較薄的半導(dǎo)體元件，則其金屬層下氧化層的寄生電容值將會(huì)迅速上升，亦將限制元件內(nèi)訊號(hào)的傳遞工作，而將降低元件的布局密度，無法在單位晶圓上作最有效的發(fā)揮空間。
另一方面，在晶圓上各區(qū)氧化層厚度不同的分布情況下，一些制造工程師為了達(dá)到獲得可選擇性局部氧化的目的，常在正常的制造方法步驟外，在晶圓的特定位置上多加一些光罩步驟，如此卻也大幅增加了產(chǎn)品的成本支出，對(duì)消費(fèi)性電子而言，將喪失其市場競爭力，不利產(chǎn)品的開發(fā)利用。故，如何設(shè)計(jì)出一種新的金屬閘金半導(dǎo)體制造方法，可避免上述現(xiàn)有制造方法的缺憾，可在不增加原本制造方法的光罩次數(shù)及成本支出的情況下，達(dá)到選擇性局部氧化的功效，以利于分別控制金屬閘區(qū)、P+區(qū)、及N+區(qū)的氧化層不同厚度。
本發(fā)明的主要目的，在於提供一種高密度金屬閘金屬氧化物半導(dǎo)體的制造方法，可發(fā)揮制造方法簡單，周期短的優(yōu)點(diǎn)，并可獲得選擇性局部氧化的功效，而達(dá)到分別控制金屬閘極區(qū)、P+區(qū)、及N+區(qū)的氧化層厚度的目的，可讓工程師有較大的設(shè)計(jì)選擇空間和在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)更有選擇彈性，設(shè)計(jì)出功能更強(qiáng)的產(chǎn)品。
本發(fā)明的次要目的，在於這種高密度多閘金屬氧化物半導(dǎo)體的制造方法，可在不增加光罩次數(shù)的制造方法下，讓晶圓上的元件布局密度增加，亦可提高產(chǎn)品的操作速率，大幅提升產(chǎn)品的功能。
本發(fā)明的又一目的，在於這種高密度金屬閘金屬氧化物半導(dǎo)體的制造方法，可用最簡易的制造方法而獲得功能性較佳的產(chǎn)品，故相對(duì)可降低產(chǎn)品的成本支出。
本發(fā)明的目的是這樣來實(shí)施的這種高密度金屬閘金屬氧化物半導(dǎo)體的制造方法，其步驟主包括有在第二型晶圓的特定區(qū)域上，形成第一型位阱區(qū)；生長一遮蔽層，是在第二型晶圓表面上生一薄氧化層墊，并在其上再附一氮化層；在第一型位阱區(qū)的特定位置上，利用印刻技術(shù)開天窗、蝕刻技術(shù)去除遮蔽層，并將第一型離子植入第一型位阱區(qū)內(nèi)，形成第一型參雜區(qū)；重新再生長一氧化層，并在第一位阱區(qū)的另一特定位置上，利用印刻技術(shù)開天窗、蝕刻技術(shù)去除遮蔽層，將第二型離子植入第一型位阱區(qū)內(nèi)，形成第二型參雜區(qū)，分別為元件的源極或汲極部分；生長一氧化層，并去除剩余的氮化層；去除氧化層墊，并再重新生長一絕緣氧化層；形成接觸窗；形成閘極及金屬層導(dǎo)線；及保護(hù)層處理。
所述高密度金屬閘金屬氧化物半導(dǎo)體的制造方法，其中該第一型是P型，第二型為N型。
所述高密度金屬閘金屬氧化物半導(dǎo)體的制造方法，其中該第一型是N型，第二型為P型。
為使貴審查委員更能了解本發(fā)明的目的、特征及功效，藉由下述的實(shí)施例，并配合所附的圖示及圖號(hào)說明，對(duì)本發(fā)明做一詳細(xì)說明如下


圖1A至第1I圖是現(xiàn)有金屬閘金屬氧化物半導(dǎo)體的制造方法各步驟完成結(jié)果構(gòu)造剖面示意圖。
圖2A至第2 I圖是本發(fā)明金屬閘金屬氧化物半導(dǎo)體制造方法的實(shí)施例各步驟完成結(jié)果構(gòu)造剖面示意圖。
首先，請(qǐng)參閱圖1A至圖1H，其是現(xiàn)有金屬閘金屬氧化物半導(dǎo)體的制造方法各步驟完成結(jié)果構(gòu)造剖面示意圖，第一步驟，是在N型(第二型)晶圓1的特定區(qū)域內(nèi)，形成一P型(第一型)位阱區(qū)2，如圖1A所示。
第二步驟，是在N型晶圓1表面上生長一氧化層20，如圖1B所示。
第三步驟，是在氧化層20的適當(dāng)位置上，利用印刻技術(shù)開天窗22、蝕刻技術(shù)去除天窗22內(nèi)的氧化層20、并運(yùn)用擴(kuò)散或離子植入法將P型離子25植入P型位阱區(qū)2內(nèi)，而形成二p+區(qū)24(第一型參雜區(qū))，成為元件的隔離保護(hù)環(huán)區(qū)，如圖1C所示。
第四步驟，是在P型位阱區(qū)2上重新再生長一氧化層30，并在氧化層30的特定位置上，利用印刻技術(shù)開天窗32、蝕刻技術(shù)去除天窗32內(nèi)的氧化層30、及運(yùn)用擴(kuò)散或離子植入技術(shù)而將N型離子35植入P型位阱區(qū)2內(nèi)，而形成二N+區(qū)34(第二型參雜區(qū))，而此二N+區(qū)34則分別是元件的源極或汲極部分，如圖1D所示。
第五步驟，是除去所有的氧化層30，如圖1E所示。
第六步驟，是再重新生長一絕緣氧化層40，由於其物理特性，可明顯看出在P+區(qū)上的絕緣氧化層41厚度與在閘極區(qū)上的絕緣氧化層45厚度幾乎相同，而在N+區(qū)上的絕緣氧化層42厚度則約為P+區(qū)及閘極區(qū)絕緣氧化層41、45厚度3～5倍，如圖1F所示。
第七步驟，是在特定的位置上利用印刻～蝕刻技術(shù)，形成一接觸窗的目的，如圖1G所示。
第八步驟，是利用矽晶聚合物或鋁金屬為材料，對(duì)整個(gè)晶圓作金屬層處理，首先先生長一金屬層49，并利用印刻～蝕刻技術(shù)在特定的位置上開一天窗52，在此即可明顯分辨出閘極48及欲設(shè)金屬層導(dǎo)線51的位置，并已完成閘極48及金屬層導(dǎo)線51的鑄型及附著工作，如圖1H所示。
第九步驟，最后是保護(hù)層的處理，首先在晶圓上先生長一保護(hù)層50，并對(duì)欲規(guī)劃作金屬接觸點(diǎn)53特定位置上進(jìn)行印刻～蝕刻處理，開天窗形成金屬接觸點(diǎn)53，如此現(xiàn)有金屬閘金屬氧化物半導(dǎo)體的制造方法即初步完成，如第1I圖所示。
由上述制造方法中可知，氧化層40的厚度與P+區(qū)上的絕緣氧化層41厚度幾乎相同，將形成制造方法工程師極大的困擾，因?yàn)槿鐚⒔^緣氧化層40的厚度設(shè)計(jì)較厚，則對(duì)電流的推動(dòng)及元件的操作速率將造成不利影響；另一方面，若欲將絕緣氧化層40的厚度設(shè)計(jì)成較薄，則金屬層49通過的氧化層寄生電容又會(huì)太大，形成元件訊號(hào)的難以傳輸，故將降低對(duì)晶圓上的元件布局密度，亦限制住產(chǎn)品的功能發(fā)揮空間。
當(dāng)然，對(duì)上述而言，是一N金屬氧化物半導(dǎo)體的基本制造方法，第一型是指P型，第二型是N型；相對(duì)地，若對(duì)P金屬氧化物半導(dǎo)體的制造方法而言，第一型是指N型，而第二型是指P型。
再者，請(qǐng)參閱圖2A至圖2H，其是本發(fā)明金屬閘金屬氧化物半導(dǎo)體制造方法的實(shí)施例各步驟完成結(jié)果構(gòu)造剖面示意圖，其第一步驟，是在N型晶圓1上的特定區(qū)域內(nèi)，形成一P型(第一型)位阱區(qū)2，如圖1A所示。
第二步驟，是N型晶圓1表面上，先生長出一薄氧化層墊62，并在其上附著一氮化層64，共同組成一遮蔽層60，如圖2B所示。
第三步驟，如同現(xiàn)有制造方法的第三步驟，是在遮蔽層60的適當(dāng)位置上，利用印刻技術(shù)開天窗22、蝕刻技術(shù)去除天窗22內(nèi)的遮蔽層60、并運(yùn)用擴(kuò)散或離子植入法將P型離子25植入P型位阱區(qū)2內(nèi)，而形成二P+區(qū)24(第一型參雜區(qū))，是元件的隔離保護(hù)環(huán)區(qū)，如圖2C所示。
第四步驟，是在P型位阱區(qū)2上再重新生長一氧化層30，由於氮化層64上并無法生長及附著氧化層30，故遮蔽層60上的厚度并無法相對(duì)提升，而只有在P+區(qū)24上生長氧化層30。另外，在遮蔽層60的特定位置上，利用印刻技術(shù)開天窗32、蝕刻技術(shù)去除天窗32內(nèi)的遮蔽層60、且運(yùn)用擴(kuò)散或離子植入技術(shù)而將N型離子35植入P型位阱區(qū)2內(nèi)，而形成二N+區(qū)34(第二型摻區(qū))，此二N區(qū)34則分別是元件的源極或汲極部分，如圖2D所示。
第五步驟，生長一氧化層66，如此P+區(qū)24及N+區(qū)34上的氧化層66厚度將近乎相同。再去除剩余的氮化層64，而剩下氧化層墊62，如圖2E所示。
第六步驟，是去除氧化層墊62，再重新生長一絕緣氧化層40，顯而易見，在P+區(qū)上的絕緣氧化層41厚度將比在閘極區(qū)上的絕緣氧化層45厚度加大甚多，達(dá)到欲選擇性局部氧化的目的，故可自由選擇規(guī)劃且控制P+區(qū)24、N+區(qū)34、及閘極區(qū)的氧化層厚度大小，如圖2F所示。
第七步驟，是在特定的位置上利用印刻蝕刻技術(shù)，形成一接觸窗47，作為爾后金屬導(dǎo)線與N+區(qū)34或P+區(qū)24連接的目的，如圖2G所示。
第八步驟，是利用矽晶聚合物或鋁金屬為材料，對(duì)整個(gè)晶圓上作金屬層處理，首先先生長一金屬層49，并利用印刻～蝕刻技術(shù)在特定的位置上開一天窗52，如此即可明顯分辨出閘極48及金屬層導(dǎo)線51的位置，并完成閘極48及金屬層導(dǎo)線51的鑄型及附著工作，如圖2H所示。
最后，第九步驟，是保護(hù)層的處理，首先在晶圓先生長一保護(hù)層50，并對(duì)欲規(guī)劃作金屬接觸點(diǎn)53的特定位置上進(jìn)行印刻～蝕刻處理，開天窗形成金屬接觸點(diǎn)53，如此一可選擇性局部氧化層厚度的金屬氧化物半導(dǎo)體晶圓片的制造方法即初步完成，如第2I圖所示。
由上述制造方法中可知，閘極區(qū)上的氧化層厚度與P+區(qū)及N+區(qū)上的氧化層厚度是明顯不同的，給予工程師極大的設(shè)計(jì)選擇空間，因?yàn)榭蓪㈤l極區(qū)上的氧化層厚度設(shè)計(jì)為較薄，以利電流的推動(dòng)，提升元件的操作速度；另一方面，可將金屬層連線通過下的氧化層厚度設(shè)計(jì)成為較厚，降低寄生電容值，以利訊號(hào)的傳遞。故，如此的制造方法可提高晶圓上的元件布局密度，提升產(chǎn)品的功能性。況且，由于本發(fā)明并不需要增加現(xiàn)有制造方法的光罩次數(shù)情況下，而產(chǎn)品功能卻可大帽提升，故亦可降低產(chǎn)品的成本支出。
當(dāng)然，對(duì)上述而言，是一N金屬氧化物半導(dǎo)體的實(shí)施例制造方法，第一型是指P型，第二型則是N型；相對(duì)地，若對(duì)P金屬氧化物半導(dǎo)體的實(shí)施例制造方法而言，第一型是指N型，而第二型則指P型。
上述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用以限制本發(fā)明者，大凡熟習(xí)該項(xiàng)技術(shù)的專業(yè)人士，依據(jù)且不脫離本發(fā)明范圍所述的形狀、構(gòu)造、特征及精神所為的均等變化與修飾，均應(yīng)包括於本發(fā)明的申請(qǐng)專利范圍內(nèi)。
綜上所述，本發(fā)明即以上述設(shè)計(jì)的高密度金屬閘金屬氧化物半導(dǎo)體的制造方法，可一并改進(jìn)現(xiàn)有相關(guān)制造方法無法有效控制晶圓上各區(qū)氧化層的厚度選擇，或是了達(dá)到選擇性局部氧化效果，而必須增加光罩次數(shù)、增加成本支出等缺憾，故將提供一種可在不增加原本制造方法光罩次數(shù)下，達(dá)到選擇性局部氧化的目的，增進(jìn)元件的布局密度，及提升產(chǎn)品的功能性。故本發(fā)明實(shí)為一富有新穎性、創(chuàng)造性且具實(shí)用性的高度創(chuàng)作者，符合發(fā)明專利申請(qǐng)要求，現(xiàn)依法提出發(fā)明專利的申請(qǐng)，祈鈞局早日審查，賜準(zhǔn)專利，實(shí)感德便。
權(quán)利要求
1.一種高密度金屬閘金屬氧化物半導(dǎo)體的制造方法，其特征在于在第二型晶圓的特定區(qū)域上，形成第一型位阱區(qū)；生長一遮蔽層，在第二型晶圓表面上生一薄氧化層墊，并在其上再附一氮化層；在第一型位阱區(qū)的特定位置上，利用印刻技術(shù)開天窗、蝕刻技術(shù)去除遮蔽層，并將第一型離子植入第一型位阱區(qū)內(nèi)，形成第一型參雜區(qū)；重新再生長一氧化層，并在第一位阱區(qū)的另一特定位置上，利用印刻技術(shù)開天窗、蝕刻技術(shù)去除遮蔽層，將第二型離子植入第一型位阱區(qū)內(nèi)，形成第二型參雜區(qū)，分別為元件的源極或汲極部分；生長一氧化層，并去除剩余的氮化層；去除氧化層墊，并再重新生長一絕緣氧化層；形成接觸窗；形成閘極及金屬層導(dǎo)線；及，保護(hù)層處理。
2.權(quán)利請(qǐng)求1所述的高密度金屬閘金屬氧化物半導(dǎo)體的制造方法，其特征在于其中該第一型是P型，第二型為N型。
3.權(quán)利請(qǐng)求1所述的高密度金屬閘金屬氧化物半導(dǎo)體的制造方法，其特征在于其中該第一型是N型，第二型為P型。
全文摘要
一種高密度金屬閘金屬氧金屬氧化物半導(dǎo)體的制造方法,在不增加光罩次數(shù)的情況下,可對(duì)晶圓上的特定位置作選擇性局部氧化處理,進(jìn)而可分別控制晶圓內(nèi)金屬閘極區(qū)、P+區(qū)、及N+區(qū)上氧化層厚度,在制造金屬閘金屬氧化物半導(dǎo)體時(shí),在形成第一型位阱區(qū)后,生長一由氧化層及氮化層所組成的遮蔽層,并在絕緣氧化層生長之前,再進(jìn)行一道生長氧化層及去除氮化層的步驟。
文檔編號(hào)H01L21/336GK1176487SQ96109328
公開日1998年3月18日 申請(qǐng)日期1996年9月9日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月9日
發(fā)明者梁偉成 申請(qǐng)人:美祿科技股份有限公司