[发明专利]带有埋置绝缘氧化物区的金属氧化物半导体晶体管制作方法

说明书

本发明的领域涉及采用埋置氧化物层的金属氧化物半导体（MOS）晶体管的制作。

近来，公布了通过在硅中注入氧离子制作埋置绝缘层的工艺。参见IEDM84从第804页开始的由Foster、Butler和Bolbot所著的“氧注入硅基片的电学特性”（Electrial Choracteristics of Oxygen Implantecl Silicon Substrates）。这种技术被用来制造在基片表面之下的连续绝缘层。随后，在这种埋置氧化物区的上方制作出晶体管。这种结构虽有一些长处，但也存在一些问题。首先，由于注入氧离子所引起的破坏，埋层上方的硅具有很高的缺陷密度（例如，10⁹/厘米²）。该硅片的上表面也由于注入而变粗糙了，这降低了栅氧化物界面处的载流子迁移率，并使栅氧化物变坏。这种结构的另一缺点在于连续埋置绝缘层使晶体管通道区同硅电绝缘，从而使结变成正偏，其结果是使沟道导电性不再受栅电极的控制。

在一种先有技术工艺中，在绝缘区上方制出外延式硅层。所产生的结构类似于埋置氧化物区，然而带有在沟道区部位处穿过埋置绝缘层的窗口。这使沟道区同基片相电接触，并克服了某些上述问题。绝缘层上的这些窗口被用作结晶窗，以在基片的单晶结构上生长出多晶硅层，从而在绝缘区上形成外延层。这种结构的一个问题是绝缘层上的该窗口不同晶体管的沟道区自对准。即栅极掩膜是借助光刻设备同硅片上的窗口光学对准的。这种工序的未对准公差通常约为±0.25微米。对于长度在1微米以下的沟道，这种对准误差可能是成问题的。这种工艺在题为“硅基片上的场效应器件中绝缘硅区制作工艺”（Phoccss    for    Forming    Isolated    Silicon    Region    in    Field-Effeet    Pevice    on    a    Silicon    Substrate）的共同未决申请中作了描述，该申请为1985年2月11日递交，其序号为第700，607号，并转让给了本发明的受让人。

如同将要看到的，本发明工艺提供了具有上述工艺的某些优点但没有它们的某些缺点的结构。

其他关于对硅进行氧注入的参考文献有：K、Izumi，M、DoRen和H、Ariyoshi发表在“电子快报”（“Electro-nic Letter”）78年8月31日，第14卷第18号第593～594页上的，“通过对硅进行氧注入而形成的埋置SiO₂层上制作的CMOS”（CMOS Devices Fabricateol on Buried SiO₂Layers Formed by Oxygen Implantation into Silicon）;TaRayoshi Hayashi Hamao ORamoto和yoshiRazu Homma发表在“日本应用物理期刊”（“Japanese Journal Of Applied Ph Physics”），1980年，第19卷，第5号，第1005～1006页上的“借助极高剂量氧离子注入的表面硅与SiO₂埋层之间的间断界面制作”（Formation of Abrupt Interface between Surface Silicon and Buried SiO₂Layers by Very High Dose Oxygen-Ion Implantation”;H.W.Lam、R、F、Pinnizzotto、H、T、ynan和D、W、Bellavance发表在“电子快报”（“Elcetronic    Latter”）1981年5月14日，第17卷，第10号，第356～358页上的“用高剂量氧离子注入形成的硅-绝缘物材料中制作的MOSFET的特性”。（Characteristics    of    MOSFETS    by    High-Dose    Oxygen    Ion    Implantatation）;yuRio、Irita等人发表在“日本应用物理期刊”（“Japanese    Journal    of    Applied    physics”），1981年12月，第20卷第12号第909～912页的“由高剂量氧离子注入和外延生长制出的多重SOI结构”（Multipie    SOI    Structure    Fabricated    by    High    Dose    Oxygen    Implantation    and    Epitaxial    Growth）;Katasutoshi    Izumi等人发表在“1982    Symposium    on    VLSI    Technology，Kanagawa，Japan”中的“用于CMOS    LSI的SIMOX技术”（Slmox    Iechnology    for    CMOS    LSZS）;S、S、Gill和I、H、Wilson发表在Mat、Res    Soc    Symp    proc第27卷（1984）上的“通过对硅进行高剂量注入的氧化层制作”（Formation    of    Oxicle    Layer    by    High    Dose    Implantation    into    Silicon）;P、L、F、Hemmant等人发表在Mat、Soc、Symp、Proc第27卷（1984）上的“用高剂量氧注入制成的器件分级SOI结构的表示特性”（Charaeterization    of    Device    Grade    SOI    Structure    Formed    by    Implantation    of    High    Doses    of    Oxygen）。