專利名稱：半導(dǎo)體器件的接觸結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體接觸結(jié)構(gòu)，更具體而言，涉及一種半導(dǎo)體接觸結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)提供上下板之間的隔離并通過(guò)在作為超淺p-n結(jié)引線的導(dǎo)電層下形成絕緣摻雜層而不影響水平方向的導(dǎo)電性。本發(fā)明進(jìn)一步涉及形成這種半導(dǎo)體器件的接觸結(jié)構(gòu)的方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體器件的高密度和高集成度，需要小于1um的接觸。器件從大尺寸到微小尺寸的縮小由于新的相當(dāng)多且不可預(yù)料的問(wèn)題而變得困難。特別地，微小尺寸接觸結(jié)構(gòu)的可靠性是決定半導(dǎo)體器件性能和壽命的首要因素。
半導(dǎo)體器件一般用在這樣的狀態(tài)，它們?cè)谝r底上互連，通過(guò)高導(dǎo)電性的接觸來(lái)進(jìn)行電源供電。例如，當(dāng)電信號(hào)或電源施加到雙極或MOS晶體管的端子時(shí)，半導(dǎo)體端子與高電導(dǎo)接觸以允許電流流過(guò)。在這種情況下，電壓降/接觸電阻一定不能出現(xiàn)在接觸部分。甚至當(dāng)在相反方向上的極性改變而存在一電阻成分時(shí)，電阻也必須是很小的。
圖1是一傳統(tǒng)的半導(dǎo)體器件接觸結(jié)構(gòu)的示意圖。
參照?qǐng)D1，一氧化硅(SiO2)層形成在硅襯底11上。通過(guò)例如蝕刻工藝去除該氧化硅層的一預(yù)定圖案而使硅襯底11的一預(yù)定區(qū)域被暴露。利用諸如硼(B)或磷(P)的導(dǎo)電性形成材料摻雜的導(dǎo)電摻雜層13通過(guò)硅襯底11的暴露區(qū)域形成在硅襯底中。導(dǎo)電層14形成在導(dǎo)電摻雜層13上。導(dǎo)電層14由例如鋁(Al)形成，鋁廣泛的用于硅襯底的接觸。
當(dāng)鋁被用作硅半導(dǎo)體的電阻接觸金屬時(shí)，執(zhí)行燒結(jié)工藝(sinteringprocess)來(lái)增加密度并改善接觸特性。然而，在這種情況下，硅可能遷移到鋁層，從而使形成適當(dāng)?shù)慕饘俳佑|有困難。為了解決這個(gè)問(wèn)題，1-2％的合金元素被加入到鋁中以在鋁的基本結(jié)構(gòu)中形成微小的硅提取(siliconextraction)。此外，例如TiN，TiW和類似的阻擋金屬被用來(lái)減少向器件的遷移。由于形成在金屬接觸表面周圍的氧化層的缺陷而引起的深尖峰現(xiàn)象(deep spike phenomenon)，可能導(dǎo)致器件的短路。
特別地，當(dāng)形成超淺結(jié)時(shí)，由于硅提取和空位(vacancy)導(dǎo)致的硅結(jié)節(jié)(silicon nodule)將引起自擴(kuò)散現(xiàn)象(self-diffusion phenomenon)，必須形成非常優(yōu)質(zhì)的氧化層以防止短路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的接觸結(jié)構(gòu)，它可以在電學(xué)上穩(wěn)定半導(dǎo)體器件，因此改善了器件的可靠性。
此外，本發(fā)明提供一種可以應(yīng)用于多種包括p-n結(jié)的半導(dǎo)體器件的接觸結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種半導(dǎo)體接觸結(jié)構(gòu)，包括一襯底；具有與襯底相反極性的導(dǎo)電摻雜層，該導(dǎo)電摻雜層形成在襯底中；形成在導(dǎo)電摻雜層上的導(dǎo)電層；以及形成在襯底中的導(dǎo)電摻雜層下方的絕緣摻雜層。
襯底和導(dǎo)電摻雜層形成了一p-n結(jié)，而絕緣摻雜層由氧或氮形成。
該接觸結(jié)構(gòu)還可進(jìn)一步包括形成于其上未形成導(dǎo)電層的一部分襯底上的絕緣層。
導(dǎo)電層由金屬形成而導(dǎo)電摻雜層由導(dǎo)電性形成材料形成。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種制造半導(dǎo)體器件的接觸結(jié)構(gòu)的方法，包括在襯底上形成絕緣層以及去除絕緣層的一部分以暴露襯底的一部分；通過(guò)襯底的暴露部分在襯底中形成導(dǎo)電摻雜層和絕緣摻雜層，該絕緣摻雜層形成在導(dǎo)電摻雜層的下方；以及在導(dǎo)電摻雜層上形成導(dǎo)電層。
形成絕緣層包括在襯底上形成氧化層；將掩模放置在氧化層上之后曝光和顯影氧化層；以及蝕刻氧化層的一部分以暴露襯底的該部分。
形成導(dǎo)電層包括在絕緣層和襯底的暴露部分上淀積導(dǎo)電層；將掩模放置在導(dǎo)電層上之后曝光和顯影導(dǎo)電層；以及蝕刻導(dǎo)電層的一部分。


通過(guò)參考附圖對(duì)本發(fā)明的典型實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的上述和其它特性及優(yōu)點(diǎn)將而變得更加明顯，在附圖中
圖1是一傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件接觸結(jié)構(gòu)的視圖；圖2A是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的一種半導(dǎo)體器件接觸結(jié)構(gòu)的透視圖；圖2B是沿圖2A的線A-A’得到的截面圖；圖3A到3F是表示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例形成接觸結(jié)構(gòu)的方法的截面圖；圖4是應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的接觸結(jié)構(gòu)的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)器件的視圖；圖5是應(yīng)用了根據(jù)發(fā)明一實(shí)施例的半導(dǎo)體接觸結(jié)構(gòu)的光接收器件的視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)將參考附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述，附圖中表示了本發(fā)明的典型實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以通過(guò)多種不同形式實(shí)現(xiàn)而不應(yīng)解釋為局限于這里闡釋的實(shí)施例；更確切的說(shuō)，提供這些實(shí)施例以使得此項(xiàng)公開徹底而完全，并且將本發(fā)明的概念充分傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。
圖2A是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的一半導(dǎo)體器件接觸結(jié)構(gòu)的透視圖，而圖2B是沿圖2A的線A-A’得到的截面圖。
參考圖2A和2B，絕緣層22形成在襯底21上，暴露了襯底21的一預(yù)定區(qū)域。導(dǎo)電層24形成在襯底21的暴露區(qū)域上。通過(guò)襯底21的暴露區(qū)域擴(kuò)散或注入導(dǎo)電性形成材料(摻雜劑，雜質(zhì))，從而在襯底21中形成導(dǎo)電摻雜區(qū)23，并與導(dǎo)電層24對(duì)應(yīng)。通過(guò)注入絕緣形成材料，使得用于提供對(duì)襯底21絕緣的絕緣摻雜層25形成在襯底21中導(dǎo)電摻雜層23的下方。
襯底21由例如Si，SiC和GaN的材料制成。然而，本發(fā)明并不局限于這種情況。絕緣層22可以由具有電絕緣特性的氧化層形成。導(dǎo)電層24由高電導(dǎo)率材料形成，其可以用作半導(dǎo)體器件的電極。
形成導(dǎo)電摻雜層23的材料可以是自身具有導(dǎo)電性的材料或是通過(guò)被擴(kuò)散或注入到襯底21中而將到導(dǎo)電性給予襯底21的摻雜區(qū)的材料。當(dāng)襯底由Si制成時(shí)，形成導(dǎo)電摻雜層23的材料可以為硼(B)或磷(P)。然而，由于襯底21的導(dǎo)電性可能根據(jù)摻雜材料的濃度而變化，可選擇性的使用多種摻雜材料。用于形成絕緣摻雜層25的絕緣形成材料(摻雜劑，雜質(zhì))是提供對(duì)襯底21絕緣的材料例如氧或氮。襯底21的絕緣特性可根據(jù)摻雜材料的濃度而變化。
在下文中將參考附圖對(duì)根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的形成所述接觸結(jié)構(gòu)的方法進(jìn)行描述。
圖3A到3F表示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例形成所述接觸結(jié)構(gòu)的順序工藝過(guò)程的截面圖。
首先參看圖3A。首先制備襯底21，襯底21由Si，SiC或GaN形成。然而，本發(fā)明并不局限于這種情況。在本實(shí)施例中，襯底21由Si形成。如圖3B所示，襯底21的表面被氧化以界定絕緣層22。就是說(shuō)，襯底21的被氧化的表面變成了絕緣層22。
如圖3C所示，通過(guò)蝕刻工藝去除絕緣層22的一預(yù)定區(qū)域。即，將紫外光輻射到絕緣層22，其中一掩模M位于該絕緣層22的上方，而絕緣層22的暴露于紫外光的部分通過(guò)蝕刻工藝被去除。結(jié)果，暴露了將在其上淀積導(dǎo)電層24的硅襯底21的一區(qū)域。
如圖3D所示，導(dǎo)電性形成材料通過(guò)硅襯底21的暴露區(qū)域被擴(kuò)散或注入到硅襯底21中。導(dǎo)電性形成材料本身并不具有導(dǎo)電性，但是通過(guò)被擴(kuò)散或注入到硅襯底21中而將導(dǎo)電性給予了襯底21的摻雜區(qū)。由于襯底21由硅形成，優(yōu)選硼(B)或磷(P)作為導(dǎo)電性形成材料。例如氧或氮的絕緣形成材料被注入到硅襯底21中從而在襯底21中導(dǎo)電摻雜層23的下方形成絕緣摻雜層25。即，當(dāng)絕緣形成材料被擴(kuò)散或注入到硅襯底21中時(shí)，可以通過(guò)控制摻雜能量使絕緣摻雜層25形成在導(dǎo)電摻雜層23的下方。
絕緣形成材料的注入工藝和導(dǎo)電性形成材料的注入工藝的工藝順序可以改變。即，在通過(guò)控制離子摻雜能量將絕緣形成材料摻雜到襯底21中一預(yù)定深度以形成絕緣摻雜層25之后，可通過(guò)將導(dǎo)電性形成材料擴(kuò)散或注入到襯底21中絕緣摻雜層25的上方以形成導(dǎo)電摻雜層23。
如圖3E所示，導(dǎo)電材料被淀積到絕緣層22和襯底21的暴露區(qū)域上。該導(dǎo)電材料具有足夠的電導(dǎo)率以形成電極。金屬一般被用作該導(dǎo)電材料。特別地，當(dāng)襯底21由硅制成時(shí)，鋁被用作導(dǎo)電材料。在導(dǎo)電材料淀積以后，光致抗蝕劑層被淀積到導(dǎo)電材料上。在掩模被置于光致抗蝕劑層26之上的狀態(tài)下，將紫外光發(fā)射到光致抗蝕劑層26，此后進(jìn)行蝕刻工藝以形成具有預(yù)定圖案的導(dǎo)電層24。
通過(guò)上述的工藝過(guò)程，可以獲得如圖2B和3F所示的本發(fā)明接觸結(jié)構(gòu)。也就是說(shuō)，如圖2B和3F所示，由于絕緣摻雜層25形成于襯底21中導(dǎo)電摻雜層23的下方，電流在圖中的垂直方向上被截?cái)唷．?dāng)通過(guò)注入導(dǎo)電性形成材料形成導(dǎo)電摻雜層23時(shí)，進(jìn)一步進(jìn)行熱處理工藝以激活導(dǎo)電摻雜層23。
本發(fā)明的上述接觸結(jié)構(gòu)可以被應(yīng)用于多種具有P-N結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件中。
圖4是應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的接觸結(jié)構(gòu)的CMOS器件的截面圖。
一CMOS器件包括一NMOS與一PMOS。NMOS的柵極連接到PMOS的柵極。NMOS和PMOS的柵極作為輸入端，PMOS和NMOS的漏極的連接部分作為輸出端。
如圖4所示，絕緣摻雜層25被注入到n型源區(qū)和漏區(qū)23a和23b與p型源區(qū)和漏區(qū)23c和23d的下方。例如鋁層的導(dǎo)電層24形成在n型源區(qū)和漏區(qū)23a和23b與p型源區(qū)和漏區(qū)23c和23d上。也就是說(shuō)，本發(fā)明的接觸結(jié)構(gòu)應(yīng)用到n型源區(qū)和漏區(qū)23a和23b與p型源區(qū)和漏區(qū)23c和23d。特別地，當(dāng)由于等比例縮小需要精確調(diào)整半導(dǎo)體器件物質(zhì)的特性時(shí)，本發(fā)明更加適用。
也就是說(shuō)，在CMOS器件制造過(guò)程中，可以通過(guò)在導(dǎo)電性形成材料注入之前、之后或同時(shí)注入例如氧或氮的絕緣形成材料以形成絕緣摻雜層。
圖5是應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的接觸結(jié)構(gòu)的硅光接收器件的視圖。
硅光接收器件包括襯底21，形成于襯底21中的導(dǎo)電摻雜層23，和形成于襯底21上并互相電連接的第一和第二電極24a和24b。還可進(jìn)一步在襯底21上形成用于使導(dǎo)電摻雜層23形成超淺厚度的控制層。絕緣摻雜層25形成在襯底25中導(dǎo)電摻雜層23的下方，并與第一和第二電極24a和24b相對(duì)應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明，由于具有上述接觸結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件是電學(xué)穩(wěn)定的，因而可以避免傳統(tǒng)技術(shù)里可能出現(xiàn)的尖峰現(xiàn)象。甚至當(dāng)尖峰現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)，它也不會(huì)嚴(yán)重的影響半導(dǎo)體器件的工作。因此，有可能實(shí)現(xiàn)電學(xué)穩(wěn)定且可靠的半導(dǎo)體器件。此外，根據(jù)本發(fā)明的接觸結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于包括p-n結(jié)的多種半導(dǎo)體器件。
雖然已參照其典型性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了特別說(shuō)明和描述，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理解的是可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的多種變化而不脫離由以下權(quán)利要求所界定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體的接觸結(jié)構(gòu)，包括一襯底；具有與該襯底相反極性的一導(dǎo)電摻雜層，該導(dǎo)電摻雜層形成在襯底中；形成在所述導(dǎo)電摻雜層上的一導(dǎo)電層；及形成在所述襯底中所述導(dǎo)電摻雜層下方的一絕緣摻雜層。
2.權(quán)利要求1的接觸結(jié)構(gòu)，其中所述襯底和所述導(dǎo)電摻雜層形成一p-n結(jié)。
3.權(quán)利要求1的接觸結(jié)構(gòu)，其中所述絕緣摻雜層由氧或氮形成。
4.權(quán)利要求1的接觸結(jié)構(gòu)，還包括形成在一部分所述襯底上的一絕緣層，在該部分襯底上沒(méi)有形成所述導(dǎo)電層。
5.權(quán)利要求1的接觸結(jié)構(gòu)，其中所述導(dǎo)電層由金屬形成，而所述導(dǎo)電摻雜層由導(dǎo)電性形成材料形成。
6.一種制造半導(dǎo)體器件的一接觸結(jié)構(gòu)的方法，包括在一襯底上形成一絕緣層并去除一部分該絕緣層以暴露一部分該襯底；通過(guò)所述襯底的所述暴露部分在襯底中形成一導(dǎo)電摻雜層和一絕緣摻雜層，該絕緣摻雜層形成在該導(dǎo)電摻雜層的下方；及在所述導(dǎo)電摻雜層上形成一導(dǎo)電層。
7.權(quán)利要求6的方法，其中形成所述絕緣層包括在所述襯底上形成一氧化層；在將一掩模放置于所述氧化層上方之后曝光和顯影所述氧化層；及蝕刻所述氧化層的一部分以暴露出所述襯底的這部分。
8.權(quán)利要求6的方法，其中形成所述導(dǎo)電摻雜層包括通過(guò)所述襯底的所述暴露部分利用擴(kuò)散或注入導(dǎo)電性形成材料來(lái)形成所述導(dǎo)電摻雜層；及通過(guò)所述襯底的所述暴露部分利用擴(kuò)散或注入絕緣形成材料形成所述絕緣摻雜層。
9.權(quán)利要求8的方法，其中所述絕緣形成材料是氧或氮之一。
10.權(quán)利要求6的方法，其中形成所述導(dǎo)電摻雜層包括通過(guò)所述襯底的所述暴露部分利用擴(kuò)散或注入絕緣形成材料形成所述絕緣摻雜層；及通過(guò)所述襯底的所述暴露部分利用擴(kuò)散或注入導(dǎo)電性形成材料形成所述導(dǎo)電摻雜層。
11.權(quán)利要求6的方法，其中所述導(dǎo)電摻雜層和所述絕緣摻雜層通過(guò)同時(shí)摻雜導(dǎo)電性形成材料和絕緣形成材料而形成。
12.權(quán)利要求6的方法，其中形成所述導(dǎo)電層包括在所述絕緣層和所述襯底的所述暴露部分上淀積所述導(dǎo)電層；在將一掩模放置在所述導(dǎo)電層上方之后曝光和顯影所述導(dǎo)電層；及蝕刻所述導(dǎo)電層的一部分。
全文摘要
一種半導(dǎo)體接觸結(jié)構(gòu)，包括一襯底；具有與襯底相反極性的一導(dǎo)電摻雜層，該導(dǎo)電摻雜層形成在襯底中；形成在導(dǎo)電摻雜層上的一導(dǎo)電層；以及形成在襯底中導(dǎo)電摻雜層下方的一絕緣摻雜層。
文檔編號(hào)H01L21/20GK1604315SQ20041005791
公開日2005年4月6日 申請(qǐng)日期2004年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月1日
發(fā)明者金俊永, 崔秉龍, 李銀京 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社