半导体器件及其制造方法技术

本发明专利技术公开了半导体器件及其制造方法。在一些实施例中，制造半导体器件的方法包括提供工件，其包括n型场效应晶体管（N-FET）区、p型FET（P-FET）区以及设置在N-FET区和P-FET之上的绝缘材料。该方法包括对绝缘材料进行图案化以露出部分N-FET区和部分P-FET区，以及在N-FET区的露出部分和P-FET区的露出部分之上形成氧化物层。P-FET区上方的氧化物层被改变，并且金属层形成在部分N-FET区和P-FET区上方。工件被退火以在N-FET区上方形成金属-绝缘层-半导体（MIS）隧穿二极管以及在P-FET区上方形成硅化物或锗化物材料。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件及其制造方法相关申请的交叉引用本申请要求2013年3月14日提交的标题为“SemiconductorDevicesIncludingMISTunnelDiodesandMethodsofManufactureThereof”的美国临时申请第61/785,461号的优先权，其内容结合于此作为参考。
本专利技术总的来说涉及半导体领域，更具体地，涉及半导体器件及其制造方法。
技术介绍
半导体器件被应用于各种电子应用，诸如个人计算机、手机、数码相机以及其他电子设备。通常通过在半导体衬底上方顺序沉积绝缘或介电层、导电层及半导体材料层，然后使用光刻技术对不同材料层进行图案化以在其上形成电路部件和元件来制造半导体器件。晶体管是经常形成在半导体器件上的电路部件或元件。除电容器、电感器、电阻器、二极管、导线或其他元件之外，根据电路的设计，可以在半导体器件上形成多种晶体管。其中一种晶体管为场效应晶体管（FET）。在一些应用中，半导体器件包含一个或多个P型FET（P-FET）以及一个或多个N型FET（N-FET）。例如，在一些应用中，P-FET和N-FET具有不同的特性，因此制造P-FET的工艺可不同于制造N-FET的工艺。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种制造半导体器件的方法，包括：提供工件，工件包括N型场效应晶体管（N-FET）区、P型FET（P-FET）区以及设置在N-FET区和P-FET区上方的绝缘材料；对绝缘材料进行图案化以露出部分N-FET区和部分P-FET区；在N-FET区的露出部分和P-FET区的露出部分上方形成氧化物层；改变P-FET区的露出部分上方的氧化物层；在N-FET区和P-FET区的一部分上方形成金属层；以及对工件进行退火以在N-FET区上方形成金属-绝缘层-半导体（MIS）隧穿二极管以及在P-FET区上方形成硅化物或锗化物材料。优选地，形成氧化物层包括形成TiO2。优选地，形成氧化物层包括等离子氧化工艺、快速热氧化（RTO）工艺或原位水汽生成（ISSG）工艺。优选地，形成氧化物层包括：形成厚度在约5埃至约100埃之间的氧化物。优选地，改变P-FET区的露出部分上方的氧化物层包括利用清洁工艺破坏氧化物层。优选地，破坏氧化物层包括在氧化物层中形成多个孔。优选地，改变P-FET区的露出部分上方的氧化物层包括去除氧化物层。优选地，该方法还包括：同时在N-FET区上方形成MIS隧穿二极管以及在P-FET区上方形成硅化物或锗化物材料。优选地，N-FET区的源极或漏极区包括第一材料，P-FET区的源极或漏极区包括第二材料，第二材料不同于第一材料，其中，形成氧化物层包括在N-FET区的露出部分上方形成包括第一材料的氧化物的第一氧化物层，并且形成氧化物层包括在P-FET区的露出部分上方形成包括第二材料的氧化物的第二氧化物层。根据本专利技术的另一方面，提供了一种制造半导体器件的方法，包括：提供工件，工件包括N型场效应晶体管（N-FET）区、P型FET（P-FET）区以及设置在N-FET区和P-FET区上方的绝缘材料；对绝缘材料进行图案化以露出N-FET区的源极或漏极区以及P-FET区的源极或漏极区；在N-FET区的露出的源极或漏极区和P-FET区的露出的源极或漏极区上方形成TiO2层；从P-FET区的露出部分上去除TiO2层的一部分；在图案化的绝缘材料、N-FET区和P-FET区的一部分上方形成金属层；以及对工件进行退火，以在N-FET区的源极或漏极区上方形成金属-绝缘层-半导体（MIS）隧穿二极管以及在P-FET区的源极或漏极区上方形成硅化物或锗化物材料。优选地，对工件进行退火包括以约300摄氏度至约1000摄氏度的温度在约0.01秒至约10秒的时间内进行的快速热退火（RTA），或者对工件进行退火包括以约500摄氏度至约1200摄氏度的温度在约1毫秒至约2.5毫秒的时间内进行的毫秒（ms）退火。优选地，形成金属层包括形成第一Ti层以及位于第一Ti层上方的第二TiN层。优选地，形成第一Ti层包括形成厚度在约5埃至约250埃之间的第一Ti层，并且形成第二TiN层包括形成厚度在约5埃至约100埃之间的第二TiN层。优选地，形成TiO2层包括通过物理汽相沉积（PVD）形成TiO2层。优选地，形成TiO2层包括在由真空破坏引起的氧化工艺中沉积Ti。优选地，形成TiO2层还包括在绝缘材料的顶面以及图案化绝缘材料的侧壁上方形成TiO2层，方法还包括在TiO2层上方设置光刻胶层以及从P-FET区的TiO2层上方去除光刻胶层，其中，去除TiO2层的一部分包括将光刻胶层用作蚀刻掩模来蚀刻TiO2层，从P-FET区中的绝缘材料的顶面去除TiO2层，以及从P-FET区的源极或漏极区的上方去除TiO2层的一部分，并且方法还包括去除光刻胶层。根据本专利技术的又一方面，提供了一种半导体器件，包括：n型场效应晶体管（N-FET），设置在工件上方，N-FET包括源极或漏极区以及设置在源极或漏极区之上的金属-绝缘层-半导体（MIS）隧穿二极管，MIS隧穿二极管具有包含Ti的金属以及包含TiO2的绝缘体；以及p型FET（P-FET），设置在工件上方且邻近N-FET，P-FET包括源极或漏极区，该源级或漏极区包括设置在其表面上方的Ti的硅化物或Ti的锗化物。优选地，P-FET的源极或漏极区包括SiGe或Ge，或者N-FET的源极或漏极区包括SiP或III-V族材料。优选地，该半导体器件还包括设置在工件上方邻近N-FET的源极或漏极区以及P-FET的源极或漏极区的绝缘材料，其中，第一接触件设置在绝缘材料内与MIS隧穿二极管连接，并且第二接触件设置在绝缘材料内与Ti的硅化物或Ti的锗化物连接。优选地，TiO2对设置在绝缘材料内的第一接触件的侧壁进行加衬。附图说明为了更加全面地理解本专利技术及其优点，现在将结合附图进行以下描述作为参考，其中：图1至图7示出了根据本专利技术一个实施例的处于各个制造阶段的半导体器件的截面图；图8至图13示出了根据本专利技术其他实施例的处于各个制造阶段的半导体器件的截面图；以及图14是根据一些实施例的制造半导体器件的方法的流程图。除非特别说明，不同附图中相应的数字和符号通常指示相应的部分。绘制这些附图是为了清楚地示出实施例的相关方面，并且这些附图并不必要按照比例绘制。具体实施方式以下详细讨论本专利技术的实施例的制造和使用。然而，应该理解，本专利技术提供了许多可以在各种具体环境中实现的可应用的创造性概念。所讨论的具体实施例仅示出了制造和使用本专利技术的具体方式，而并不用于限制本专利技术的范围。本专利技术的实施例与半导体器件的制造方法和结构相关。本文描述的示例性实施例提供了新型的形成Si、III-V族和Ge器件的方法，该器件具有金属-绝缘层-半导体（MIS）隧穿二极管以及在源极和漏极（S/D）区处具有硅化物或锗化物。MIS隧穿二极管形成在N-FET处以减小接触电阻（Rcsd）。形成在P-FET的源极/漏极区处的硅化物或锗化物包括SiGe或Ge。图1至图7示出了根据一些实施例的处于各个制造阶段的半导体器件100的截面图。首先，参考图1，为了制造半导体器件100，提供工件102。例如，工件102可以包括含硅或其他半导体材料的半导体衬底，并且可以被绝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造半导体器件的方法，所述方法包括：提供工件，所述工件包括N型场效应晶体管（N‑FET）区、P型FET（P‑FET）区以及设置在所述N‑FET区和所述P‑FET区上方的绝缘材料；对所述绝缘材料进行图案化以露出部分所述N‑FET区和部分所述P‑FET区；在所述N‑FET区的露出部分和所述P‑FET区的露出部分上方形成氧化物层；改变所述P‑FET区的露出部分上方的所述氧化物层；在所述N‑FET区和所述P‑FET区的一部分上方形成金属层；以及对所述工件进行退火以在所述N‑FET区上方形成金属‑绝缘层‑半导体（MIS）隧穿二极管以及在所述P‑FET区上方形成硅化物或锗化物材料。

【技术特征摘要】
2013.03.14 US 61/785,461;2013.04.11 US 13/861,2471.一种制造半导体器件的方法，所述方法包括：提供工件，所述工件包括N型场效应晶体管(N-FET)区、P型场效应晶体管(P-FET)区以及设置在所述N型场效应晶体管区和所述P型场效应晶体管区上方的绝缘材料；对所述绝缘材料进行图案化以露出部分所述N型场效应晶体管区和部分所述P型场效应晶体管区；在所述N型场效应晶体管区的露出部分和所述P型场效应晶体管区的露出部分上方形成氧化物层；改变所述P型场效应晶体管区的露出部分上方的所述氧化物层；在所述N型场效应晶体管区和所述P型场效应晶体管区的一部分上方形成金属层；对所述工件进行退火以在所述N型场效应晶体管区上方形成金属-绝缘层-半导体(MIS)隧穿二极管以及在所述P型场效应晶体管区上方形成硅化物或锗化物材料；以及在所述N型场效应晶体管区的露出部分和所述P型场效应晶体管区的露出部分上方形成导电层，在所述N型场效应晶体管区中，所述金属层位于所述氧化物层和所述导电层之间。2.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述氧化物层包括形成TiO2。3.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述氧化物层包括等离子氧化工艺、快速热氧化(RTO)工艺或原位水汽生成(ISSG)工艺。4.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述氧化物层包括：形成厚度在5埃至100埃之间的氧化物。5.根据权利要求1所述的方法，其中，改变所述P型场效应晶体管区的露出部分上方的所述氧化物层包括利用清洁工艺破坏所述氧化物层。6.根据权利要求5所述的方法，其中，破坏所述氧化物层包括在所述氧化物层中形成多个孔。7.根据权利要求1所述的方法，其中，改变所述P型场效应晶体管区的露出部分上方的所述氧化物层包括去除所述氧化物层。8.根据权利要求1所述的方法，还包括：同时在所述N型场效应晶体管区上方形成MIS隧穿二极管以及在所述P型场效应晶体管区上方形成硅化物或锗化物材料。9.根据权利要求1中所述方法，其中，所述N型场效应晶体管区的源极或漏极区包括第一材料，所述P型场效应晶体管区的源极或漏极区包括第二材料，所述第二材料不同于所述第一材料，其中，形成所述氧化物层包括在所述N型场效应晶体管区的露出部分上方形成包括所述第一材料的氧化物的第一氧化物层，并且形成所述氧化物层包括在所述P型场效应晶体管区的露出部分上方形成包括所述第二材料的氧化物的第二氧化物层。10.一种制造半导体器件的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：林正堂，蔡腾群，王立廷，陈继元，林国楹，潘婉君，颜名良，蔡庆威，江国诚，张惠政，王志豪，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71