專(zhuān)利名稱(chēng)：具有彎曲柵電極的半導(dǎo)體器件及其制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有彎曲柵的半導(dǎo)體器件，特別涉及一種具有帶彎曲柵的MOSFET的半導(dǎo)體器件。
具有彎曲柵的MOSFET已用來(lái)滿足生產(chǎn)、特性和布局的要求。如

圖12所示，為了在有源區(qū)中形成雜質(zhì)注入?yún)^(qū)39a和39b，當(dāng)利用柵極33作掩模稍微傾斜地進(jìn)行離子注入時(shí)，柵極33和雜質(zhì)注入?yún)^(qū)39a之間留下了非注入?yún)^(qū)，結(jié)果，在區(qū)39a和39b間出現(xiàn)了不對(duì)稱(chēng)。因此，JP-A-2-250332中披露了以彎曲90°的形狀在有源區(qū)34上形成柵電極33時(shí)，如圖13所示，甚至在稍微傾斜地進(jìn)行離子注入時(shí)，柵電極33附近不會(huì)出現(xiàn)陰影，并且對(duì)稱(chēng)性得到改善。
大柵極寬度引起了溝道區(qū)電阻減小，并因而提高了信號(hào)的傳輸速度。因此，利用彎曲柵可以在窄的區(qū)域中具有大柵極寬度，這增大了MOSFET布局的自由度。
如圖14所示，由于彎曲柵，柵極寬度較大，并且還可以確保接觸和柵電極間的很小距離，從而可以得到減小的寄生電阻。即，形成數(shù)個(gè)接觸(圖14中由接觸35b表示)，用于減小寄生電阻，然而，利用彎曲柵，通過(guò)利用彎曲柵的彎曲部分內(nèi)的有源區(qū)34c中的一個(gè)接觸35a，可以得到減小的寄生電阻。另外，圖14中，有源區(qū)34c的面積是有源區(qū)34d(位于彎曲柵彎曲部分外部)面積的1/3；因此，有源區(qū)34c相對(duì)于半導(dǎo)體襯底的寄生電阻可以減小到有源區(qū)34d的1/3。
彎曲柵和有源區(qū)間的位置關(guān)系是這樣的，使有源區(qū)34和元件隔離區(qū)36的邊界37以直角與柵電極33相交，如圖13所示。
然而，在彎曲柵和有源區(qū)間有這種位置關(guān)系時(shí)，在形成元件隔離區(qū)36和有源區(qū)的最終確定或形成柵極33過(guò)程中發(fā)生掩模對(duì)不準(zhǔn)時(shí)，柵極33與有源區(qū)的相對(duì)位置關(guān)系向著有源區(qū)34a偏移(在沒(méi)有對(duì)不準(zhǔn)時(shí))，及向著有源區(qū)34b偏移(在發(fā)生了對(duì)不準(zhǔn)時(shí))，如圖15所示；結(jié)果，所形成的溝道寬度就與布局寬度不同，不能得到想要的晶體管特性。
如圖16所示，在為滿足布局的要求對(duì)稱(chēng)地形成每個(gè)都具有彎曲柵的兩個(gè)MOSFET時(shí)，及發(fā)生對(duì)準(zhǔn)不時(shí)，左邊MOSFET的柵極寬度減小，相反右邊MOSFET的柵極寬度增大。晶體管的平衡特性受損。
為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題，完成了本發(fā)明。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種半導(dǎo)體器件，其中柵極寬度的變化很小，因而甚至在MOSFET的柵極和有源區(qū)的相對(duì)位置發(fā)生偏移時(shí)，特性變化也很小。
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件，包括半導(dǎo)體襯底上的元件隔離區(qū)、有源區(qū)和有源區(qū)上具有彎曲角為θ的彎曲部分的柵極，其中元件隔離區(qū)和有源區(qū)間的邊界與柵電極相交，以便在所說(shuō)交叉發(fā)生處的邊界線段大致平行于柵電極彎曲部分的彎曲角θ的平分線。
本發(fā)明還提供一種制造半導(dǎo)體器件的工藝，所說(shuō)半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體襯底上的元件隔離區(qū)、有源區(qū)和有源區(qū)上具有彎曲角為θ的彎曲部分的柵電極，其中所說(shuō)工藝包括以下步驟在半導(dǎo)體襯底的預(yù)定區(qū)域上形成一掩模，該掩模具有使掩模的周線與在以后步驟將形成的柵電極相交，并且發(fā)生交叉處的掩模周線的線段大致平行于柵電極彎曲部分的彎曲角θ的平分線的形狀；在半導(dǎo)體襯底的未被所說(shuō)掩模覆蓋的區(qū)域上形成元件隔離區(qū)，從而確定有源區(qū)；去掉所說(shuō)掩模，然后形成具有彎曲部分的柵電極；以及利用柵極作掩模進(jìn)行離子注入，在有源區(qū)中形成雜質(zhì)注入?yún)^(qū)。
圖1展示了本發(fā)明半導(dǎo)體器件的元件隔離區(qū)、有源區(qū)和柵極間的位置關(guān)系。
圖2展示了本發(fā)明半導(dǎo)體器件的柵電極與元件隔離區(qū)和有源區(qū)的邊界間的位置關(guān)系。
圖3展示了本發(fā)明半導(dǎo)體器件的元件隔離區(qū)、有源區(qū)、其邊界和柵電極間的位置關(guān)系。
圖4是展示本發(fā)明半導(dǎo)體器件的平面圖。
圖5是展示本發(fā)明半導(dǎo)體器件的制造步驟的示圖((a)平面圖，(b)剖面圖)。
圖6是展示本發(fā)明半導(dǎo)體器件的制造步驟的剖面圖。
圖7是展示本發(fā)明半導(dǎo)體器件的制造步驟的剖面圖。
圖8是展示本發(fā)明半導(dǎo)體器件的制造步驟的視圖((a)平面圖，(b)剖面圖)。
圖9是展示本發(fā)明半導(dǎo)體器件的制造步驟的剖面圖。
圖10是展示本發(fā)明半導(dǎo)體器件的制造步驟的剖面圖。
圖11是展示本發(fā)明半導(dǎo)體器件的制造步驟的剖面圖。
圖12是展示在傾斜地進(jìn)行離子注入時(shí)不對(duì)稱(chēng)形成的離子注入?yún)^(qū)的示圖。
圖13是展示彎曲柵電極和有源區(qū)間常規(guī)位置關(guān)系的視圖。
圖14是展示彎曲柵電極、接觸和有源區(qū)間的常規(guī)位置關(guān)系的視圖。
圖15是展示沒(méi)發(fā)生對(duì)不準(zhǔn)和發(fā)生對(duì)不準(zhǔn)兩種情況下彎曲柵電極和有源區(qū)間的常規(guī)位置關(guān)系的視圖。
圖16是展示在常規(guī)半導(dǎo)體器件中對(duì)稱(chēng)地設(shè)置兩個(gè)彎曲柵電極時(shí)，彎曲柵電極和有源區(qū)間的位置關(guān)系的視圖。
這些視圖中，1是硅襯底；2是掩模；3是柵電極；4是有源區(qū)；4a是沒(méi)有對(duì)不準(zhǔn)時(shí)的有源區(qū)；4b是發(fā)生對(duì)不準(zhǔn)時(shí)的有源區(qū)；5是層間絕緣膜；6是元件隔離區(qū)；7是邊界；8是線段；9是雜質(zhì)注入?yún)^(qū)；10是平分線；11是布線；12是接觸。
圖1是展示本發(fā)明半導(dǎo)體器件的元件隔離區(qū)、有源區(qū)和柵電極間位置關(guān)系的平面圖。如圖1所示，柵電極3形成為在有源區(qū)(4a或4b)和元件隔離區(qū)6之上延伸。兩維觀察時(shí)，有源區(qū)和元件隔離區(qū)的邊界與柵極相交。如圖2所示，所說(shuō)交叉發(fā)生處的邊界7的線段8大致平行于柵電極3彎曲的彎曲角θ的平分線10。
在上述位置關(guān)系中，如圖1所示，在形成元件隔離區(qū)時(shí)，即使有源區(qū)的位置從布局位置(有源區(qū)4a)偏移到不同位置(有源區(qū)4b)，并且有源區(qū)和柵電極間的相對(duì)位置已改變時(shí)，有源區(qū)中的柵電極寬度(平面圖中)仍沒(méi)有改變或有很小改變。
在本發(fā)明中，柵電極可以有一個(gè)彎曲部分或兩個(gè)以上彎曲部分，如圖3(a)和圖3(b)所示。這些情況下，柵電極彎曲的彎曲角θ是每個(gè)皆與有源區(qū)和元件隔離區(qū)的邊界相交的兩個(gè)電極部分形成的角度，如圖3(a)和3(b)所示。順便提及，必要時(shí)，柵極可以具有在有源區(qū)外的彎曲部分；然而，這種彎曲部分與本發(fā)明的有關(guān)彎曲部分無(wú)任何關(guān)系。
在柵極彎曲的彎曲角θ為90°時(shí)，本發(fā)明呈現(xiàn)最好效果。如圖3(c)所示，在彎曲角θ為鈍角時(shí)，本發(fā)明的效果也是有效的；這種情況下，允許由邊界7與柵電極相交形成的邊界7的線段8大致平行于彎曲角θ的平分線。在彎曲角θ為銳角時(shí)也同樣適用。
平分線10和線段8形成為盡可能平行。例如，如果平分線10和線段8形成的夾角在±10°范圍內(nèi)，則該夾角一般是可接受的；但該角最好在±5°范圍內(nèi)。
有源區(qū)的形狀不必為圖1所示的矩形。該形狀可以是除此之外的其它形狀，甚至在有源區(qū)發(fā)生偏移時(shí)，只要有源區(qū)和元件隔離區(qū)的邊界相對(duì)柵電極彎曲的彎曲角θ的平分線仍具有所要求的夾角(大致平行)即可。在這種形狀時(shí)，邊界的上述線段可以相對(duì)于柵電極彎曲的彎曲角θ的平分線總是具有需要的夾角(大致平行)。實(shí)施例下面以實(shí)施例更詳細(xì)地介紹本發(fā)明。通過(guò)結(jié)合沿圖4的線A-A’剖取的各剖面圖介紹其制造工藝，介紹具有彎曲角θ為90°的柵電極的半導(dǎo)體器件，例如圖4(平面圖)所示。
如圖5[(a)平面圖，(b)剖面圖]所示，用例如由氮化硅膜構(gòu)成的掩模2覆蓋硅襯底1的預(yù)定區(qū)域。然后，如圖6(剖面圖)所示，對(duì)硅襯底表面進(jìn)行局部氧化，以形成LOCOS氧化膜，即，元件隔離區(qū)6。所說(shuō)掩模用于有源區(qū)的確定，在本實(shí)施例中，允許矩形掩模的長(zhǎng)邊變得大致平行于將在以后形成的具有彎曲部分的柵電極的彎曲角θ的平分線。
去掉掩模2(圖7)，然后，對(duì)所得襯底表面進(jìn)行熱氧化。在其上淀積如多晶硅等物質(zhì)，并按具有彎曲部分的形狀構(gòu)圖之，以形成柵電極3。利用柵極3作掩模，進(jìn)行離子注入，以在有源區(qū)中形成雜質(zhì)注入?yún)^(qū)9，如圖8[(a)平面圖，(b)剖面圖]所示。在本發(fā)明中，甚至在用于形成柵電極的掩模圖形與用于形成元件隔離區(qū)的掩模圖形的相對(duì)位置發(fā)生偏移時(shí)，有源區(qū)上的柵電極的寬度仍保持不改變；因此，柵極寬度沒(méi)有變化。
接著，如圖9所示，形成層間絕緣膜5。然后，如圖10所示，在層間絕緣膜5中形成接觸12。此后，形成金屬膜，并進(jìn)行構(gòu)圖，以形成布線11，如圖11所示，從而完成了半導(dǎo)體器件。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種半導(dǎo)體器件，其源或漏的寄生電阻和寄生電容很小，甚至在MOSFET的柵電極和有源區(qū)的相對(duì)位置偏移時(shí)，柵極寬度的變化也很小，因而特性的偏差也很??；還提供制造這種半導(dǎo)體器件的工藝。
權(quán)利要求
1．一種半導(dǎo)體器件，包括半導(dǎo)體襯底上的元件隔離區(qū)、有源區(qū)和有源區(qū)上具有彎曲角為θ的彎曲部分的柵電極，其中元件隔離區(qū)和有源區(qū)間的邊界與柵電極相交，使得在所說(shuō)交叉發(fā)生處的邊界線段大致平行于柵極彎曲部分的彎曲角θ的平分線。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中彎曲部分的彎曲角θ為90°。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所說(shuō)線段和所說(shuō)平分線形成的夾角在±10°范圍內(nèi)。
4．根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體器件，其中所說(shuō)線段和所說(shuō)平分線形成的夾角在±10°范圍內(nèi)。
5．一種制造半導(dǎo)體器件的工藝，所說(shuō)半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體襯底上的元件隔離區(qū)、有源區(qū)和有源區(qū)上具有彎曲角為θ的彎曲部分的柵極，其中所說(shuō)工藝包括以下步驟在半導(dǎo)體襯底的預(yù)定區(qū)域上形成一掩模，該掩模具有使掩模的周線與在以后步驟將形成的柵電極相交，并且發(fā)生交叉處的掩模周線的線段大致平行于柵電極彎曲部分的彎曲角θ的平分線的形狀；在半導(dǎo)體襯底的未被所說(shuō)掩模覆蓋的區(qū)域上形成元件隔離區(qū)，從而確定有源區(qū)；去掉所說(shuō)掩模，然后形成具有彎曲部分的柵電極；及利用柵電極作掩模進(jìn)行離子注入，在有源區(qū)中形成雜質(zhì)注入?yún)^(qū)。
6．根據(jù)權(quán)利要求4的工藝，其中彎曲部分的彎曲角θ為90°。
7．根據(jù)權(quán)利要求5的工藝，其中所說(shuō)線段和所說(shuō)平分線形成的夾角在±10°范圍內(nèi)。
8．根據(jù)權(quán)利要求6的工藝，其中所說(shuō)線段和所說(shuō)平分線形成的夾角在±10°范圍內(nèi)。
全文摘要
一種半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體襯底上的元件隔離區(qū)、有源區(qū)和有源區(qū)上具有彎曲角為θ的彎曲部分的柵極,其中元件隔離區(qū)和有源區(qū)間的邊界與柵極相交,使得在所說(shuō)交叉發(fā)生處的邊界線段大致平行于柵極彎曲部分的彎曲角θ的平分線。在該半導(dǎo)體器件中,甚至在MOSFET的柵極和有源區(qū)的相對(duì)位置稍微偏移時(shí),柵極寬度的變化也很小,因而特性的變化也很小。
文檔編號(hào)H01L21/8234GK1236189SQ9910729
公開(kāi)日1999年11月24日 申請(qǐng)日期1999年5月14日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月14日
發(fā)明者高橋壽史, 熊本景太 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社