[發明專利]三面硅化柵極金屬氧化物半導體場效應晶體管及其制備方法

有效

• 申請號: 201010191020.3
• 申請日: 2010-06-03
• 公開（公告）號: CN101872784A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發明（設計）人: 付軍;王玉東;吳正立;許平;崔杰;蔣志;朱從益;趙悅
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/40;H01L21/336;H01L21/28
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 史雙元

1.一種三面硅化柵極金屬氧化物半導體場效應晶體管，其特征在于，所述三面硅化柵極金屬氧化物半導體場效應晶體管包括金屬氧化物半導體場效應晶體管MOSFET和橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管LDMOSFET，以利用刻蝕多晶硅柵極后在源區和漏區或輕摻雜漏漂移區上面保留的柵介質層來自對準地掩蔽其后的金屬硅化物反應，在多晶硅柵極的上表面和與多晶硅柵極相向的源端側面及漏端側面形成三面硅化柵極金屬硅化物的結構，在重摻雜源區表面形成的源區金屬硅化物和在重摻雜漏區表面形成的漏區金屬硅化物；從而得到全硅化柵極，而且能夠在柵極的多個表面生成硅化物，相當于增加了柵極電流的有效截面，為器件特征尺寸的持續縮小提供基礎，因此能夠在不犧牲器件擊穿電壓的前提下獲得更低的柵極電阻和更好的器件性能。

2.根據權利要求1所述一種三面硅化柵極金屬氧化物半導體場效應晶體管，其特征在于，所述源端側面及漏端側面形成的金屬硅化物的下表面與柵介質層的上表面接觸。

3.根據權利要求1所述一種三面硅化柵極金屬氧化物半導體場效應晶體管，其特征在于，所述柵極的上表面、柵極的源端側面和漏端側面形成的金屬硅化物的厚度都相同。

4.根據權利要求1所述一種三面硅化柵極金屬氧化物半導體場效應晶體管，其特征在于，所述的三面硅化柵極金屬硅化物，是鎢硅化物，或鈷硅化物，或鈦硅化物。

5.根據權利要求1所述一種三面硅化柵極金屬氧化物半導體場效應晶體管，其特征在于，所述三面硅化柵極金屬氧化物半導體場效應晶體管包括MOSFET和LDMOSFET，只對多晶柵極進行三面硅化實現三面硅化柵極金屬硅化物、而源區和漏區表面不形成金屬硅化物。

6.一種三面硅化柵極金屬氧化物半導體場效應晶體管的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：

1)在第一導電類型的硅襯底(310)上熱生長或淀積柵介質層(312)，在生成柵介質層(312)之前或之后，通過向襯底(310)進行離子注入以達到調節最終制備的器件的閾值電壓的目的；

2)在柵介質層(312)上面淀積多晶硅層(314)，并通過淀積時的原位摻雜或淀積后的離子注入使其成為重摻雜的多晶硅

3)通過常規光刻和刻蝕形成重摻雜的多晶硅柵極(315)，并利用其掩蔽通過自對準大劑量的離子注入，形成第二導電類型的重摻雜的源區(316)和漏區(318)。

4)利用常規光刻和刻蝕或腐蝕的方法把柵介質層(312)在部分重摻雜源區(316)和部分重摻雜漏區(318)上面的部分去除，剩余的柵介質層部分重新命名為(313)；

5)采用常規的金屬硅化物工藝，即先通過濺射方法淀積特定的鈦、鈷或鎳的金屬薄膜，然后再利用上述金屬在特定的退火條件下只與單晶硅或多晶硅發生硅化反應而與絕緣介質不反應的特點，經過一次或者兩次退火，最終有選擇地在未被介質層覆蓋的重摻雜多晶硅柵極(315)的上表面、重摻雜源區(316)的上表面及源端側面、和部分重摻雜漏區(318)的上表面及漏端側面的硅表面部分，分別生成低電阻的MOSFET三面硅化柵極金屬硅化物(320)、源極金屬硅化物(322)和漏極金屬硅化物(324)；經過硅化反應后的多晶硅柵極(315重新命名為(317)。

7.根據權利要求6所述一種三面硅化柵極金屬氧化物半導體場效應晶體管的制備方法，其特征在于，所述特定的退火條件下為：鈦硅化物第一次退火在600℃-800℃，第二次退火800℃-900℃；鈷硅化物第一次退火400℃-500℃，第二次退火600℃-800℃；鎳硅化物退火溫度400℃-550℃。