[發(fā)明專利]半導(dǎo)體元件

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710307141.8
• 申請(qǐng)日: 2007-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN101330084A
• 公開（公告）日: 2008-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭鈞隆;鍾昇鎮(zhèn);鄭光茗;莊學(xué)理;梁孟松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L27/088
• 分類號(hào): H01L27/088;H01L27/092;H01L29/78
• 代理公司: 北京中原華和知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 壽寧;張華輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體元件，特別是涉及一種具有輸入/輸出元件及核心元件且較可靠的半導(dǎo)體元件。

背景技術(shù)

一般而言，半導(dǎo)體元件是一種于半導(dǎo)體晶圓上所制備而得，且非常微小的電子構(gòu)件。使用不同的制備技術(shù)可將這些元件制造并連接在一起而形成集成電路。特定數(shù)目的集成電路可建構(gòu)在單一個(gè)晶片上，特定數(shù)目的集成電路可用來在電子運(yùn)用的操作中，以執(zhí)行一系列有用的功能。而上述的電子運(yùn)用可以為，例如行動(dòng)電話、個(gè)人電腦和個(gè)人游戲裝置。由于上述大眾化裝置對(duì)尺寸的需求，使得這些形成在晶片上的構(gòu)件也必須非常地微小。

其中包含許多種類的半導(dǎo)體構(gòu)件，例如電晶體，是一種用來控制電子訊號(hào)的開關(guān)；二極管則執(zhí)行相似但不同的功能；而電阻器以及電容器也被以半導(dǎo)體元件的形式形成。超過百萬個(gè)此類構(gòu)件形成在單一晶片上，并且連結(jié)在一起以形成集成電路。

這些半導(dǎo)體元件使用一連串工藝操作而形成于晶圓基材(也稱作襯底)上。一般而言，使用離子植入來賦予基材半導(dǎo)體特性或在基材上形成結(jié)構(gòu)。接著選擇性地加入或移除隔離層及導(dǎo)電材料以創(chuàng)造出每一個(gè)個(gè)別元件的一部分。光刻膠材料形成于一個(gè)或多個(gè)下層材質(zhì)層之上。然后將光刻膠選擇性地暴露于光線之中，其中此光線穿過一個(gè)稱為光掩模的屏幕。受曝光的部分會(huì)產(chǎn)生與未曝光部分不同的物理特性。根據(jù)光刻膠的特性，借由一種選擇性溶劑可將光刻膠的曝光與未曝光兩部分其中之一移除，而形成一組保護(hù)結(jié)構(gòu)。

當(dāng)此一保護(hù)結(jié)構(gòu)被使用時(shí)，下方材質(zhì)層未被保護(hù)的部分會(huì)被，例如蝕刻工藝，減損或完全移除。也可能進(jìn)行離子植入處理。在任何情形下，當(dāng)選擇性的處理或移除工藝完成之后，移除遺留下來的光刻膠結(jié)構(gòu)都會(huì)在不傷害下方材質(zhì)層的前提下，采用一種用來移除光刻膠的溶液來進(jìn)行移除。以下將以典型的電晶體作為本發(fā)明的背景。

請(qǐng)參照?qǐng)D1，圖1繪示一種傳統(tǒng)半導(dǎo)體元件10的結(jié)構(gòu)剖面圖。半導(dǎo)體元件10是一種包含有形成在基材20上的柵極結(jié)構(gòu)12的電晶體。柵極結(jié)構(gòu)12包括一個(gè)借由柵氧化硅13與基材20隔離的柵極14。柵極14由例如金屬或結(jié)晶多晶硅所構(gòu)成。柵氧化硅13只是一部分被氧化的硅基材20。金屬接觸15來提供多晶硅柵極一個(gè)與外部導(dǎo)體的終端進(jìn)行接觸的可靠區(qū)域。間隙壁位于柵極14的其中一個(gè)側(cè)壁，在此一案例中間隙壁16和間隙壁17具有此一功能。一般而言源極區(qū)21和漏極區(qū)23借由離子植入形成在基材20之中，借以在柵極結(jié)構(gòu)12下方的源極區(qū)21和漏極區(qū)23之間定義出一條通道22。操作上，當(dāng)施予柵極14一特定電壓，可使電流通過通道22。

有時(shí)，半導(dǎo)體元件例如圖1所繪示的電晶體可能被用于不同但具有互補(bǔ)性質(zhì)的功能。在一個(gè)案例中所使用的兩個(gè)電晶體，其中一個(gè)作為核心元件；另一個(gè)則做為輸入/輸出元件。圖2繪示此種半導(dǎo)體元件30的結(jié)構(gòu)剖面圖。圖中，半導(dǎo)體元件30之中的核心阱18和輸入/輸出阱19彼此相鄰的形成，并且借由一淺勾隔離結(jié)構(gòu)26彼此分隔(亦可參見圖1)。核心阱18和輸入/輸出阱19借由不同的離子摻雜分別地形成于基材20之中，以提供兩者預(yù)設(shè)的電子特性。其中圖1所繪示的電晶體形成在半導(dǎo)體元件30的核心阱18上。

第二電晶體，一種輸入/輸出元件40則形成在輸入/輸出阱19上。輸入/輸出元件40具有包含一柵極34的柵極結(jié)構(gòu)45，其中柵極34借由柵介電層33與輸入/輸出阱19隔離。接觸35直接設(shè)于柵極34上。間隙壁36和37則設(shè)在柵極結(jié)構(gòu)45的其中一側(cè)源極區(qū)41和漏極區(qū)43則是在柵極結(jié)構(gòu)45下方積材20的輸入/輸出阱19部分定出通道42。

很明顯的，半導(dǎo)體元件10和輸入/輸出元件40的構(gòu)成組件相似。但其中仍不同點(diǎn)，此不同點(diǎn)影響了這兩種元件在同一晶圓上的制作。在一些應(yīng)用上，當(dāng)核心元件具有比輸入/輸出元件還要薄的柵氧化系層時(shí)，會(huì)使其因而展現(xiàn)了較佳的性能。而另一方面，由于輸入/輸出元件則必須處理較高的電壓，因此不能同時(shí)以適合核心元件的最佳標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行制造輸入/輸出元件。

因此有需要提供一種可靠的半導(dǎo)體元件制造方法，以有效率的方式，同時(shí)因應(yīng)制造上述兩種不同元件所需的功能標(biāo)準(zhǔn)。而本發(fā)明的實(shí)施例正可提供上述問題的解決方案。

由此可見，上述現(xiàn)有的半導(dǎo)體元件在結(jié)構(gòu)與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決上述存在的問題，相關(guān)廠商莫不費(fèi)盡心思來謀求解決之道，但長(zhǎng)久以來一直未見適用的設(shè)計(jì)被發(fā)展完成，而一般產(chǎn)品又沒有適切的結(jié)構(gòu)能夠解決上述問題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問題。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種新型結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體元件，實(shí)屬當(dāng)前重要研發(fā)課題之一，亦成為當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)。