专利名称：金属氧化物半导体管及其制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件制造技术，特别涉及一种金属氧化物半导体管及其制作方法。
背景技术：
在半导体器件的制造工艺中，P型金属氧化物半导体(PMOS)管、NMOS管、或者由PMOS管和NMOS管共同构成的互补型金属氧化物半导体(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor, CMOS)管成为构成芯片的基本器件。
现有技术中MOS管的制作方法，包括以下步骤:
步骤11、在具有阱101的半导体衬底100上依次形成栅氧化层102和多晶硅栅极103 ；
具体地，对半导体衬底100进行阱注入，形成阱101 ;在半导体衬底100上依次生长栅氧化层和沉积多晶硅层，随后在多晶硅层的表面涂布光刻胶层(图中未显示)，曝光显影图案化光刻胶层，定义出栅极的位置，以光刻胶图形为掩膜，依次刻蚀多晶硅层和栅氧化层，形成栅氧化层102和多晶硅栅极103。
对于PMOS晶体管，阱注入为N型元素氟化硼(BF2)或硼(B)，如果制作的是NMOS晶体管，阱注入为P型元素磷(P)或砷(As)。
步骤12、在所述多晶硅栅极103的两侧形成侧壁层104 ；
步骤13、以多晶硅栅极103和侧壁层104为掩膜对具有阱101的半导体衬底100进行离子注入，形成源漏极105 ；
其中，由于PMOS管用空穴作为多数载流子，所以PMOS管的源极和漏极为P型；由于NMOS管用电子作为多数载流子，所以NMOS管的源极和漏极为N型。
步骤14、进行源漏极105的退火处理。
根据上述描述，图1为现有技术形成MOS管的结构示意图。
以NMOS管为例，栅氧化层下面和源漏极之间区域称为沟道区域，该区域内的多数载流子是空穴，当NMOS管工作时，分别在栅极和源漏极上施加电压，施加在栅极上的输入电压使栅氧化层下面沟道区域内空穴离开栅氧化层界面，这样，从源极流向漏极的电子填充了空穴留下的间隙，即电子从源极，经过沟道进入漏极，从而将源漏极接通，形成驱动电流。驱动电流越大，则MOS管的工作效率越高，因此，如何提高MOS管驱动电流就成为了目前研究的一个关注点。发明内容
有鉴于此，本发明解决的技术问题是:如何提高MOS管驱动电流。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案具体是这样实现的:
本发明公开了一种金属氧化物半导体管的制作方法，该方法包括:
在具有第一讲的第一半导体衬底表面依次形成第一栅氧化层和第一多晶娃栅极，并在所述第一多晶硅栅极的两侧形成第一侧壁层；
以第一多晶娃栅极和第一侧壁层为掩膜对具有第一讲的第一半导体衬底进行离子注入，形成第一源漏极；
去除所述第一栅氧化层、第一多晶硅栅极和第一侧壁层；
在所述第一半导体衬底的表面依次沉积第二栅氧化层和第二半导体衬底；
在所述第二半导体衬底上进行第二阱注入；
在具有第二阱的第二半导体衬底表面依次形成第三栅氧化层和第二多晶硅栅极，并在所述第二多晶硅栅极的两侧形成第二侧壁层；
以第二多晶硅栅极和第二侧壁层为掩膜对具有第二阱的第二半导体衬底进行离子注入，形成第二源漏极；
分别将第一源极和第二源极电性连接，将第一漏极和第二漏极电性连接。
在形成第二源漏极之后，分别将第一源极和第二源极电性连接，将第一漏极和第二漏极电性连接之前，该方法还包括对第一源漏极和第二源漏极退火的步骤。
所述第一阱和第二阱的离子注入类型相同；所述第一源漏极和第二源漏极的离子注入类型相同。
所述金属氧化物半导体管为PMOS管，则第一阱和第二阱的离子注入类型为N型；第一源漏极和第二源漏极的离子注入类型为P型。
所述金属氧化物半导体管为NMOS管，则第一阱和第二阱的离子注入类型为P型；第一源漏极和第二源漏极的离子注入类型为N型。
所述第一源漏极和第二源漏极的离子注入剂量相同。
所述第二半导体衬底的厚度为50 200纳米。
所述分别将第一源极和第二源极电性连接，将第一漏极和第二漏极电性连接的方法为:在第二源极表面刻蚀连接孔至显露出第一源极，在所述连接孔内填充金属；同时在第二漏极表面刻蚀连接孔至显露出第一漏极，在所述连接孔内填充金属。
所述第一半导体衬底或者第二半导体衬底包括:单晶硅、多晶硅、碳化硅或者硅锗化合物。
本发明还公开了一种金属氧化物半导体管，该金属氧化物半导体管包括自下而上排列的第一半导体衬底、第二栅氧化层和第二半导体衬底；
其中，第一半导体衬底内具有第一讲和位于第一讲内的第一源漏极；第二半导体衬底内具有第二阱和位于第二阱内的第二源漏极，所述第二半导体衬底表面，位于第二源漏极的正上方，依次形成有第三栅氧化层和第二多晶硅栅极，并在所述第二多晶硅栅极的两侧形成有第二侧壁层；
第一源极和第二源极电性连接，第一漏极和第二漏极电性连接。
由上述的技术方案可见，本发明设计的MOS管在工作时，第一源漏极之间导通，并且第二源漏极之间导通，比现有技术中只有一个源漏极的MOS管，驱动电流几乎成倍的增力口，从而达到了本发明的目的。
图1为现有技术形成MOS管的结构示意图。
图2为本发明MOS管制作方法的流程示意图。
图2a至2h为本发明MOS管制作过程的剖面结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
本发明利用示意图进行了详细描述，在详述本发明实施例时，为了便于说明，表示结构的示意图会不依一般比例作局部放大，不应以此作为对本发明的限定，此外，在实际的制作中，应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
本发明MOS管的制作方法的流程示意图如图2所示，其包括以下步骤，下面结合图2a至图2h进行详细说明。
步骤21、请参阅图2a，在具有第一阱201的第一半导体衬底200表面依次形成第一栅氧化层202和第一多晶硅栅极203，并在所述第一多晶硅栅极203的两侧形成第一侧壁层 204 ；
具体地，对第一半导体衬底200进行第一阱注入，形成第一阱201 ;在第一半导体衬底200上依次生长栅氧化层和沉积多晶硅层，随后在多晶硅层的表面涂布光刻胶层(图中未显示)，曝光显影图案化光刻胶层，定义出栅极的位置，以光刻胶图形为掩膜，依次刻蚀多晶硅层和栅氧化层，形成第一栅氧化层202和第一多晶硅栅极203。
对于PMOS晶体管，阱注入为N型元素氟化硼(BF2)或硼(B)，如果制作的是NMOS晶体管，阱注入为P型元素磷(P)或砷(As)。该实施例以NMOS管进行说明。
其中，第一半导体衬底可以为单晶硅、多晶硅、碳化硅或者硅锗化合物等。
步骤22、请参阅图2b，以第一多晶硅栅极203和第一侧壁层204为掩膜对具有第一阱201的第一半导体衬底200进行离子注入，形成第一源漏极205 ；
对于NMOS管来说，第一源漏极205的离子注入类型为N型。
步骤23、请参阅图2c，去除所述第一栅氧化层202、第一多晶硅栅极203和第一侧壁层204 ；
其中，去除第一栅氧化层202、第一多晶硅栅极203和第一侧壁层204的方式有多种，可以采用刻蚀或者化学机械研磨(CMP)等方法进行去除，此为现有技术，在此不再赘述。
步骤24、请参阅图2d，在所述第一半导体衬底200的表面依次沉积第二栅氧化层206和第二半导体衬底207 ；
其中，第二半导体衬底也可以为单晶硅、多晶硅、碳化硅或者硅锗化合物等，厚度范围在50 200纳米。
步骤25、请参阅图2e，在所述第二半导体衬底207上进行第二阱208注入；
对于NMOS管来说，第二阱208的离子注入类型为P型。
步骤26、请参阅图2f，在具有第二阱208的第二半导体衬底207表面依次形成第三栅氧化层209和第二多晶硅栅极210，并在所述第二多晶硅栅极的两侧形成第二侧壁层211 ；
步骤27、请参阅图2g，以第二多晶硅栅极210和第二侧壁层211为掩膜对具有第二阱208的第二半导体衬底207进行离子注入，形成第二源漏极212 ；
对于NMOS管来说，第二源漏极212的离子注入类型为N型。
步骤28、请参阅图2h，分别将第一源极和第二源极电性连接，将第一漏极和第二漏极电性连接。
电性连接的方法可以有多种，本发明实施例是通过刻蚀连接孔213，并在连接孔213内填充金属的方法，将第一源极和第二源极导通，将第一漏极和第二漏极导通。具体为:在第二源极表面刻蚀连接孔至显露出第一源极，在所述连接孔内填充金属；同时在第二漏极表面刻蚀连接孔至显露出第一漏极，在所述连接孔内填充金属。
进一步地，在步骤27和28之间加入对第一源漏极205和第二源漏极212退火的步骤。
从图2h可以看出，本发明的MOS管包括:
自下而上排列的第一半导体衬底、第二栅氧化层和第二半导体衬底；
其中，第一半导体衬底内具有第一讲和位于第一讲内的第一源漏极；第二半导体衬底内具有第二阱和位于第二阱内的第二源漏极，所述第二半导体衬底表面，位于第二源漏极的正上方，依次形成有第三栅氧化层和第二多晶硅栅极，并在所述第二多晶硅栅极的两侧形成有第二侧壁层；
第一源极和第二源极电性连接，第一漏极和第二漏极电性连接。
综上，本发明的MOS管可以为PMOS管或者NMOS管，确保第一阱和第二阱的离子注入类型相同，第一源漏极和第二源漏极的离子注入类型相同即可。也就是说，对于PMOS管，则第一阱和第二阱的离子注入类型为N型；第一源漏极和第二源漏极的离子注入类型为P型；对于NMOS管，则第一阱和第二阱的离子注入类型为P型；第一源漏极和第二源漏极的离子注入类型为N型。优选地，第一源漏极和第二源漏极的离子注入剂量相同，这样可以更容易控制第一源漏极之间的驱动电流与第二源漏极之间的驱动电流相同。
当本发明的MOS管工作时，分别在栅极和源漏极上施加电压，本发明在第二多晶硅栅极上施加电压，同时在第二源漏极上施加电压，此时，由于第一源极和第二源极电性连接，第一漏极和第二漏极电性连接，所以也相当于在第二源漏极上施加了电压。仍然以NMOS管为例，施加在第二多晶硅栅极上的输入电压使第三栅氧化层下面沟道区域内空穴离开第三栅氧化层界面，这样，从第二源极流向第二漏极的电子填充了空穴留下的间隙，即电子从第二源极，经过沟道进入第二漏极，从而将第二源漏极接通，形成驱动电流；同时，施加在第二多晶硅栅极上的输入电压通过第二半导体衬底，在第二栅氧化层表面产生感应电势，这个感应电势同样可以导通第一源漏极。导通的第一源漏极和第二源漏极，从而使得NMOS管具有比现有技术更大的驱动电流。需要注意的是，本发明中第二半导体衬底的厚度不能过厚，否则第二半导体衬底具有的电阻过大，感应电势在向下传导过程中损耗太多，就无法使第二栅氧化层下面沟道区域内空穴离开第二栅氧化层界面，即无法实现第一源漏极的导通，因此本发明实施例将第二半导体衬底的厚度限制在50 200纳米。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
权利要求
1.一种金属氧化物半导体MOS管的制作方法，该方法包括: 在具有第一讲的第一半导体衬底表面依次形成第一栅氧化层和第一多晶娃栅极，并在所述第一多晶硅栅极的两侧形成第一侧壁层； 以第一多晶硅栅极和第一侧壁层为掩膜对具有第一阱的第一半导体衬底进行离子注入，形成第一源漏极； 去除所述第一栅氧化层、第一多晶硅栅极和第一侧壁层； 在所述第一半导体衬底的表面依次沉积第二栅氧化层和第二半导体衬底； 在所述第二半导体衬底上进行第二阱注入； 在具有第二阱的第二半导体衬底表面依次形成第三栅氧化层和第二多晶硅栅极，并在所述第二多晶硅栅极的两侧形成第二侧壁层； 以第二多晶硅栅极和第二侧壁层为掩膜对具有第二阱的第二半导体衬底进行离子注入，形成第二源漏极； 分别将第一源极和第二源极电性连接，将第一漏极和第二漏极电性连接。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在形成第二源漏极之后，分别将第一源极和第二源极电性连接，将第一漏极和第二漏极电性连接之前，该方法还包括对第一源漏极和第二源漏极退火的步骤。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一阱和第二阱的离子注入类型相同；所述第一源漏极和第二源漏极的离子注入类型相同。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述金属氧化物半导体管为PMOS管，则第一阱和第二阱的离子注入类型为N型；第一源漏极和第二源漏极的离子注入类型为P型。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述金属氧化物半导体管为NMOS管，则第一阱和第二阱的离子注入类型为P型；第一源漏极和第二源漏极的离子注入类型为N型。
6.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述第一源漏极和第二源漏极的离子注入剂量相同。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二半导体衬底的厚度为50 200纳米。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别将第一源极和第二源极电性连接，将第一漏极和第二漏极电性连接的方法为:在第二源极表面刻蚀连接孔至显露出第一源极，在所述连接孔内填充金属；同时在第二漏极表面刻蚀连接孔至显露出第一漏极，在所述连接孔内填充金属。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一半导体衬底或者第二半导体衬底包括:单晶硅、多晶硅、碳化硅或者硅锗化合物。
10.一种金属氧化物半导体管，其特征在于，该金属氧化物半导体管包括自下而上排列的第一半导体衬底、第二栅氧化层和第二半导体衬底； 其中，第一半导体衬底内具有第一阱和位于第一阱内的第一源漏极；第二半导体衬底内具有第二阱和位于第二阱内的第二源漏极，所述第二半导体衬底表面，位于第二源漏极的正上方，依次形成有第三栅氧化层和第二多晶硅栅极，并在所述第二多晶硅栅极的两侧形成有第二侧壁层； 第一源极和第二源极电性连接，第一漏极和第二漏极电性连接。
全文摘要
本发明提供了一种MOS管的制作方法在第一半导体衬底进行离子注入，形成第一源漏极；在所述第一半导体衬底的表面依次沉积第二栅氧化层和第二半导体衬底；在具有第二阱的第二半导体衬底表面依次形成第三栅氧化层和第二多晶硅栅极，并在所述第二多晶硅栅极的两侧形成第二侧壁层；以第二多晶硅栅极和第二侧壁层为掩膜对具有第二阱的第二半导体衬底进行离子注入，形成第二源漏极；分别将第一源极和第二源极电性连接，将第一漏极和第二漏极电性连接。本发明还提供了一种MOS管。采用本发明能够有效提高MOS管驱动电流。
文档编号H01L29/06GK103137479SQ201110377708
公开日2013年6月5日 申请日期2011年11月24日 优先权日2011年11月24日
发明者赵猛 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司