专利名称：具有双栅极半导体器件的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种制造半导体器件的方法，特别是，涉及一种制造具有双栅极的半导体器件的方法。
一般说来，有两种制造具有双栅极的半导体器件的方法。第一种方法是，形成栅极的注入掺杂剂过程，及形成源/漏区的注入掺杂剂同时进行。然而，第二种方法是，将这些掺杂剂注入工艺过程分开进行。
图1A到1E是说明根据第一种方法制造具有双栅极的半导体器件的一系列工艺过程的半导体器件的局部剖视图。
在第一种方法中，如图1A所示，采用硅局部氧化(LOCOS)技术，在硅衬底11上形成场氧化膜12。接着，又在硅衬底11上形成栅绝缘膜13。然后，在场氧化膜12和栅绝缘膜13上淀积多晶硅层14。在场氧化膜12左侧的部分15打算形成NMOS晶体管，而在场氧化膜12右侧的部分16打算形成PMOS晶体管。
此后，如图1B所示，选择性地蚀刻多晶硅层14，从而形成NMOS晶体管栅极17和PMOS晶体管栅极18。
接着，如图1C所示，以第一光致刻蚀剂掩模19覆盖用于形成PMOS晶体管的部分16，而后，在要形成NMOS晶体管的部分15上，注入用于形成源/漏LDD区的As+。
然后，如图1D所示，降去第一掩模19。此时，以第二光致刻蚀剂掩模20覆盖用于形成NMOS晶体管的部分15，而后，在要形成PMOS晶体管的部分16上，注入用于形成源/漏LDD区的BF2+。
此后，如图1E所示，除去第二掩模20。此时，分别在NMOS晶体管栅极17和PMOS晶体管栅极18的两侧面形成侧壁衬垫21和22。接着，注入用于形成源/漏区以及栅极17和18的掺杂剂离子。也就是，在要形成NMOS晶体管的部分15上注入As+，并随后，在要形成PMOS晶体管的部分16上注入BF2+。
如上所述，在第一种半导体器件的制造方法中，用于形成栅极的注入掺杂剂，及用于形成源/漏区的注入掺杂剂同时进行。但是，该方法有一个问题，由于对NMOS和PMOS晶体管分别注入As+与BF2+，使阈值电压V起变化，以致几乎不可能形成器件。即，作为掺杂剂，P+适于NMOS晶体管栅极而B+适于PMOS晶体管栅极。但是，当难以扩散的As+用作掺杂剂时，则该晶体管不能有效的掺杂。而且，当用BF2+作为掺杂剂时，则使掺杂剂离子扩散到沟道中去。其结果，阈值电压严重改变。
图2A到2D是说明根据第二种方法用于制造具有双栅极的半导体器件的一系列工艺过程的半导体器件的局部剖视图。
在第二种半导体器件的制造方法中，如图2A所示，采用硅局部氧化(LOCOS)技术，在硅衬底11上形成场氧化膜12。接着，又在硅衬底11上形成栅绝缘膜13。然后，在场氧化膜12和栅绝缘膜13上淀积多晶硅层14。像第一种方法一样，在场氧化膜12左侧的部分15打算形成NMOS晶体管，而场氧化膜12右侧的部分16打算形成PMOS晶体管。
接着，如图2B所示，以第一光致刻蚀剂掩模19覆盖用于形成PMOS晶体管的部分16，而后，在要形成NMOS晶体管的部分15注入P+。
然后，如图2C所示，除去第一掩模19。这时，以第二光致刻蚀剂掩模20覆盖用于形成NMOS晶体管的部分15，而后，在要形成PMOS晶体管的部分16注入B+。
此后，如图2D所示，除去第二掩模20。这时，选择性地蚀刻多晶硅层14，从而，形成NMOS晶体管栅极17和PMOS晶体管栅极18。
随后，通过通常的双栅极形成方法，形成源/漏LDD区。
如上所述，在第二种半导体器件的制造方法中，当蚀刻用于形成栅极的多晶硅层14时，分别把两种不同离子类型(N和P型)注入到形成NMOS晶体管的部分15和形成PMOS晶体管的部分16。其结果，由于蚀刻速率的不同量级而损伤硅衬底表面。
因此，本发明是针对一种制造半导体器件的方法，为的是大致消除由于相关的现有技术的限制和缺陷而存在的几个问题。
本发明的目的是提供一种制造具有稳定双栅极的半导体器件的方法。
在下列的叙述中本发明的另外的特点和优点将被显示出来，而部分地从说明中将变得清楚，或由本发明的实施可以获悉。通过书面说明书、权利要求书以及附图特别指出的结构将实现并达到本发明的目的和其他优点。
为了达到这些和其他优点，并根据本发明的目的，作为概要和概括性叙述，一种制造具有双栅极半导体器件的方法，包括下列步骤在具有用于形成第一导电型沟道MOS晶体管的第一部分和用于形成第二导电型沟道MOS晶体管的第二部分的半导体衬底上形成栅绝缘膜；在栅绝缘膜上形成多晶硅层；在覆盖着半导体衬底的第一部分的多晶硅上选择性地注入第一导电型掺杂剂；在覆盖着半导体衬底的第二部分的多晶硅上选择性地注入第二导电型掺杂剂；通过选择性地蚀刻多晶硅层在半导体衬底的第一部分上形成第一栅极；在位于半导体衬底的第一部分的第一栅极的两侧选择性地注入用于形成源/漏LDD区的第一导电型的掺杂剂；通过选择性地蚀刻多晶硅层在半导体衬底的第二部分上形成第二栅极；以及在位于半导体衬底的第二部分的第二栅极的两侧选择性地注入用于形成源/漏LDD区的第二导电型的掺杂剂。在此期间，具有使用于形成第一栅极的选择性蚀刻步骤的掩模选择性地注入用于形成源/漏LDD区的第一导电型的掺杂剂，而具有使用于形成第二栅极的选择性蚀刻步骤的掩模选择性地注入用于形成源/漏LDD区的第二导电型的掺杂剂。
很清楚，上述的一般叙述和下述的详细叙述，都是一种举例和解释，并且旨在提供对本发明用作权利要求的进一步说明。
包括提供对本发明的进一步了解，并被结合与构成为本说明书的一部分的附图，说明本发明的实施例，与叙述一起用以解释本发明的原理。
在附图中图1A到1E是说明根据第一种常规方法用于制造具有双栅极的半导体器件的一系列工艺过程的半导体器件的局部剖视图；图2A到2D是说明根据第二种常规方法用于制造具有双栅极的半导体器件的一系列工艺过程的半导体器件的局部剖视图；以及图3A到3H是说明根据本发明的优选实施例用于制造具有双栅极的半导体器件的一系列工艺过程的半导体器件的局部剖视图；现在，将参照附图中图解说明的例子，对本发明的优选实施例进行详细说明。
在根据本发明的制造具有双栅极的半导体器件的方法中，如图3A所示，采用LOCOS技术在硅衬底31上形成场氧化膜32。在场氧化膜32左侧的第一部分35打算形成第一导电型沟道MOS晶体管，即NMOS晶体管，而在场氧化膜32右侧的第二部分36打算形成第二导电型沟道MOS晶体管，即PMOS晶体管。
然后，如图3B所示，采用热氧化技术或等同技术，在该第一和第二部分35和36上形成栅绝缘膜33。
此后，如图3C所示，在场氧化膜32和栅绝缘膜33上形成多晶硅层34。采用化学气相淀积技术覆盖淀积多晶硅层34。该多晶硅层34由非掺杂多晶硅构成，用以形成栅极。
然后，如图3D所示，选择性地注入形成NMOS晶体管栅极的掺杂剂。就是，第一导电的N-型掺杂剂，更有益的是，P+注入到覆盖着第一部分35的多晶硅层34中。形成光致刻蚀剂掩模43，以便选择性地注入掺杂剂。在注入掺杂剂之后，除去掩模43。
然后，如图3E所示，选择性地注入形成PMOS晶体管栅极的掺杂剂。就是，第二导电的P-型掺杂剂，更有益的是，把B+注入到覆盖着第二部分36的多晶硅层中。形成光致刻蚀剂掩模44用以选择性注入掺杂剂。
然后，如图3F所示，除去掩模44后随之进行掺杂剂注入。接着，形成第一栅极37，即NMOS晶体管栅极，并注入第一导电型掺杂剂以形成NMOS晶体管的源/漏LDD区。在多晶硅层34上形成光致刻蚀剂的第一掩蔽图形39后，通过蚀刻多晶硅34形成第一栅极37。继续地，以第一掩蔽图形39作为掩模，用于形成源/漏LDD区的第一导电型掺杂剂，更有益的是，把As+注入到位于第一部分35的NMOS晶体管栅极37两侧内。标号34′表示出了形成第一栅极37后多晶硅层的剩余部分。
然后，如图3G所示，除去第一掩蔽图形39。接着，形成第二栅极38，即PMOS晶体管栅极，并注入第二导电型掺杂剂以形成PMOS晶体管的源/漏LDD区。像形成第一栅极一样，在多晶硅层34上形成光致刻蚀剂第二掩蔽图形40后，通过蚀刻多晶硅34形成第二栅极38。继续地，利用第二掩蔽图形40作为掩模，以形成源/漏LDD区的第二导电型掺杂剂，更有益的是，把BF2+注入到位于第二部分36的PMOS晶体管栅极38两侧内。
然后，如图3H所示，除去第二掩蔽图形40。接着，在第一和第二栅极37和38的两侧面上形成氧化膜侧壁衬垫41和42，而后，进行高浓度掺杂剂注入而形成源/漏区。就是，把As+注入到用于形成NMOS晶体管的部分35上，而把BF2+注入到用于形成PMOS晶体管的部分36上。
通过上述的各个步骤，就制成了具有双栅极的半导体器件。
如上所述，在本发明半导体器件的制造方法中，通过蚀刻各自形成NMOS和PMOS晶体管栅极。因此，在栅极蚀刻步骤中可以提高可靠性，是在双栅极半导体器件制造工艺中最重要的一个步骤。这时，在分别蚀刻NMOS和PMOS晶体管中，要求分开的光刻掩模形成工艺和蚀刻工艺。但是，用于形成栅极的光刻掩模可再次用于后续的形成LDD区的掺杂剂注入。因而，其总的工艺步骤实际上并没有增加，所以，能够实现一种稳定的工艺过程。而且，还可提高成品率。
就本领域的技术人员来说，很显然，对本发明的半导体器件的制造方法还可作出各种修改和变化，而不会脱离本发明的构思或范围。因此，本发明应包括在权利要求书范围及其等效物之内提供的本发明的各种修改和变化。
权利要求
1.一种制造具有双栅极半导体器件的方法，包括下列步骤在具有用于形成第一导电型沟道的MOS晶体管的第一部分和用于形成第二导电型沟道的MOS晶体管的第二部分的半导体衬底上形成栅绝缘膜；在栅绝缘膜上形成多晶硅层；在覆盖着半导体衬底的第一部分的多晶硅层上选择性地注入第一导电型掺杂剂；在覆盖着半导体衬底的第二部分的多晶硅层上选择性地注入第二导电型掺杂剂；通过选择性地蚀刻多晶硅层在半导体衬底的第一部分上形成第一栅极；在位于半导体衬底的第一部分的第一栅极的两侧选择性地注入用于形成源/漏LDD区的第一导电型的掺杂剂；通过选择性地蚀刻多晶硅层在半导体衬底的第二部分上形成第二栅极；以及在位于半导体衬底的第二部分的第二栅极的两侧选择性地注入用于形成源/漏LDD区的第二导电型的掺杂剂。
2.根据权利要求1所述的制造半导体器件的方法，其中，具有用于形成第一栅极的选择性蚀刻工艺的掩模，选择性地注入用于形成源/漏LDD区的第一导电型掺杂剂。
3.根据权利要求1所述的制造半导体器件的方法，其中，利用用于形成第二栅极的选择性蚀刻步骤的掩模，选择性地注入用于形成源/漏LDD区的第二导电型掺杂剂。
4.一种制造具有双栅极半导体器件的方法，包括下列步骤在具有用于形成NMOS晶体管的第一部分和用于形成PMOS晶体管的第二部分的半导体衬底上形成栅绝缘膜；在栅绝缘膜上形成多晶硅层；在覆盖着半导体衬底的第一部分的多晶硅层上选择性地注入P+；在覆盖着半导体衬底的第二部分的多晶硅层上选择性地注入B+；形成第一掩蔽图形用以在多晶硅层上形成NMOS晶体管栅极和通过蚀刻多晶硅层在半导体衬底的第一部分上形成NMOS晶体管栅极；利用第一掩蔽图形作为掩模在位于半导体衬底的第一部分的NMOS晶体管栅极的两侧面上注入用于形成源/漏LDD区的As+；在除去第一掩蔽图形后形成第二掩蔽图形用以形成在多晶硅层上形成PMOS晶体管栅极并且通过蚀刻多晶硅层在半导体衬底的第二部分上形成PMOS晶体管栅极；以及利用第二掩蔽图形作为掩模在位于半导体衬底的第二部分的第二栅极的两侧面上注入用于形成源/漏LDD区的BF2+。
全文摘要
制造具有双栅极半导体器件的方法,包括:在第一部分和第二部分的半导体衬底上形成栅绝缘膜;在栅绝缘膜上形成多晶硅层;在第一部分多晶硅层上选择地注入第一导电型掺杂剂;在第二部分多晶硅层上选择地注入第二导电型掺杂剂;选择地蚀刻多晶硅层在第一部分上形成第一栅极;在第一栅极的两侧选择地注入用于形成源/漏LDD区的第一导电型掺杂剂;选择地蚀刻多晶硅层在第二部分上形成第二栅极;在第二栅极两侧选择地注入用于形成源/漏LDD区的第二导电型掺杂剂。
文档编号H01L21/8238GK1186334SQ9711459
公开日1998年7月1日 申请日期1997年7月14日 优先权日1996年12月26日
发明者尹康植, 朴洪培, 金钟采 申请人:Lg半导体株式会社