集成電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及金屬氧化物半導體(MOS)類型場效應晶體管(FET)器件，并且具體地涉及提供由于不對稱結(jié)構(gòu)構(gòu)型而具有不同電學特性的M0SFET。
【背景技術(shù)】
[0002]本領(lǐng)域技術(shù)人員認識到在單個集成電路襯底上提供MOSFET器件的需要，其中那些MOSFET器件呈現(xiàn)不同的電學特性(例如，零溫度系數(shù)、導通電阻(Rds on)、閾值電壓(Vth)、跨導(gfs)等)。這種需要可能例如在提供豎直MOSFET晶體管的上下文中出現(xiàn)。本領(lǐng)域已知的解決方案可以利用用于注入的摻雜濃度、柵極氧化物的不同厚度、本體區(qū)的不同形狀、源極區(qū)的不同尺寸等以對設定不同的電學特性起作用。然而用于形成不同電學特性的MOSFET器件的現(xiàn)有技術(shù)的解決方案被理解為需要昂貴且復雜的制造工藝。在本領(lǐng)域中需要更便宜且更簡單的制造工藝。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]在實施例中，一種集成電路包括:具有在第一摻雜濃度水平的第一導電類型摻雜物的半導體襯底層，該襯底層包括第一區(qū)和第二區(qū)；在該半導體襯底層中的阱區(qū)，該阱區(qū)具有在高于該第一摻雜濃度水平的第二摻雜濃度水平的該第一導電類型摻雜物，所述阱區(qū)位于該第一區(qū)中但不位于該第二區(qū)中；在該第一區(qū)處的該阱區(qū)中的第一本體區(qū)，該第一本體區(qū)具有第二導電類型摻雜物;在該第二區(qū)處的該半導體襯底層中的第二本體區(qū)；在該第一本體區(qū)中的第一源極區(qū)，該第一源極區(qū)從該阱區(qū)橫向地偏移了具有第一長度的第一溝道；在該第二本體區(qū)中的第二源極區(qū)，該第二源極區(qū)從該半導體襯底層的材料橫向地偏移了第二溝道，該第二溝道具有大于該第一長度的第二長度；以及在該第一溝道和該第二溝道之上均延伸的柵極區(qū)。
[0004]在實施例中，一種用于在具有在第一摻雜濃度水平的第一導電類型摻雜物的半導體襯底層中制造晶體管的方法，該襯底層包括第一區(qū)和第二區(qū)，該方法包括:形成在該第一區(qū)和該第二區(qū)之上延伸的柵極區(qū)；在該半導體襯底層的該第一區(qū)中但不在該第二區(qū)中注入第一導電類型摻雜物以形成阱注入物;在該第一區(qū)中的該阱注入物中并且在該第二區(qū)中的該半導體襯底層中注入第二導電類型摻雜物以在該第一區(qū)中形成第一本體注入物并且在該第二區(qū)中形成第二本體注入物;進行退火以活化和擴散該第一導電類型摻雜物和該第二導電類型摻雜物，從而在該半導體襯底層中由具有高于該第一摻雜濃度水平的第二摻雜濃度水平的該阱注入物來形成阱區(qū)、在該阱區(qū)中由該第一本體注入物來形成第一本體區(qū)并且在該半導體襯底層中由該第二本體注入物來形成第二本體區(qū)；將第一導電類型摻雜物注入在該阱區(qū)中以形成第一源極注入物并且注入在該第二本體區(qū)中以形成第二源極注入物;并且進行退火以活化和擴散該第一源極注入物和該第二源極注入物的該第一導電類型摻雜物，從而形成第一源極區(qū)和第二源極區(qū)。
[0005]在實施例中，一種集成電路包括:具有在第一摻雜濃度水平的第一導電類型摻雜物的半導體襯底層，該襯底層包括第一區(qū)和第二區(qū)；在該第一區(qū)之內(nèi)的第一晶體管和在該第二區(qū)之內(nèi)的第二晶體管，該第一晶體管具有帶有第一值的電學特性，該第二晶體管帶有具有與該第一值不同的第二值的所述電學特性。該第一晶體管包括:與該半導體襯底層相接觸的阱區(qū)，該阱區(qū)具有在高于該第一摻雜濃度水平的第二摻雜濃度水平的該第一導電類型摻雜物;在該阱區(qū)之內(nèi)并且與其相接觸的第一本體區(qū)，該第一本體區(qū)具有第二導電類型摻雜物;在該第一本體區(qū)之內(nèi)并且與其相接觸的第一源極區(qū)，該第一源極區(qū)從該阱區(qū)橫向地偏移了具有第一長度的第一溝道；以及在該第一溝道之上延伸的第一柵極區(qū)。該第二晶體管包括:在該半導體襯底層之內(nèi)并且與其相接觸的第二本體區(qū)，該第二本體區(qū)具有該第二導電類型摻雜物;在該第二本體區(qū)之內(nèi)并且與其相接觸的第二源極區(qū)，該第二源極區(qū)從該半導體襯底層的材料橫向地偏移了第二溝道，該第二溝道具有大于該第一長度的第二長度；以及在該第二溝道之上延伸的第二柵極區(qū)。
[0006]在實施例中，一種用于在具有在第一摻雜濃度水平的第一導電類型摻雜物的半導體襯底層中制造集成電路的方法，該襯底層包括第一區(qū)和第二區(qū)，該方法包括:形成在該半導體襯底層的該第一區(qū)之內(nèi)并且與其相接觸的阱區(qū)，所述阱區(qū)具有在高于該第一摻雜濃度水平的第二摻雜濃度水平的該第一導電類型摻雜物;形成在該阱區(qū)之內(nèi)并且與其相接觸的第一本體區(qū)，該第一本體區(qū)具有第二導電類型摻雜物;在該第二區(qū)處形成在該半導體襯底層之內(nèi)并且與其相接觸的第二本體區(qū)，該第二本體區(qū)也具有該第二導電類型摻雜物;在從該阱區(qū)橫向地偏移了具有第一長度的第一溝道區(qū)的位置處形成在該第一本體區(qū)之內(nèi)并且與其相接觸的第一源極區(qū)；在從該半導體襯底層的材料橫向地偏移了第二溝道的位置處形成在該第二本體區(qū)之內(nèi)并且與其相接觸的第二源極區(qū)，該第二溝道具有大于該第一長度的第二長度;并且形成在該第一溝道區(qū)和該第二溝道區(qū)兩者之上延伸的柵極區(qū)。
【附圖說明】
[0007]為了更好地理解實施例，現(xiàn)在將僅以示例方式參考附圖，在附圖中:
[0008]圖1至圖12展示了用于制造具有電學特性的不同值的多個豎直MOSFET器件的多個工藝步驟；
[0009]圖13至圖14繪出了使用圖10至圖12的工藝制造的不對稱晶體管的電學特性；
[0010]圖15是帶有不對稱晶體管的集成電路的示意圖；并且
[0011]圖16是用于不對稱晶體管的具有條帶構(gòu)型的襯底的摻雜區(qū)的平面圖。
[0012]將注意到的是，在本文中所描述的示圖無需按比例呈示。
【具體實施方式】
[0013]圖1展示了半導體襯底層10。層10可以例如包括硅并且可以例如用第一導電類型摻雜物例如η型摻雜物以5 X 114原子/cm3的摻雜濃度來輕摻雜。襯底層10可以例如包括體半導體襯底。替代性地，襯底層10可以包括一層多層襯底構(gòu)型。襯底10可以包括外延層。層10可以具有15微米的厚度。
[0014]襯底層10包括第一區(qū)12和第二區(qū)14，該第一區(qū)被提供用于形成具有第一組電學特性的第一豎直MOSFET器件(圖11，參考號12T)，該第二區(qū)被提供用于形成具有第二組電學特性的豎直MOSFET器件(圖11，參考號14T)。區(qū)12和14彼此鄰近。更進一步地，鄰近區(qū)12和14可以以相互交叉的方式穿過該襯底層交替地復制以支持具有不同閾值電壓的多個相互交叉的豎直MOSFET的制造。在此上下文中，所討論的電學特性包括零溫度系數(shù)、導通電阻(Rdson)、閾值電壓(Vth)、跨導(gfs)中的一項或多項，使得所制造的該第一晶體管和第二晶體管關(guān)于所述電學特性中的至少一項呈現(xiàn)不同的值。
[0015]圖2專注于襯底層10的僅兩個鄰近區(qū)12和14。掩模16包括例如氧化物層(例如氧化硅)16o和被沉積在層1的頂表面上的氮化物層(例如氮化硅)16n。使用公知的光刻圖案化技術(shù)，掩模16被圖案化以分別限定用于區(qū)12和14的開口 18和20，這些開口穿過氮化物層16η延伸并且停止在氧化物層16ο處或該氧化物層中。開口 18和20可以例如包括延伸進入和離開該示圖的頁面的多個條帶開口。替代性地，開口 18和20可以包括多個幾何單元，例如以陣列圖案安排的六邊形。這種用于豎直MOSFET器件的圖案對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是已知的。
[0016]遮蔽層22被沉積在掩模16上并且被圖案化，使得開口20被覆蓋但是開口 18被暴露。這在圖3中示出。
[0017]使用經(jīng)圖案化的遮蔽層22作為掩模，然后穿過開口18以具有5Χ 113原子/cm2的摻雜濃度的第一導電類型摻雜物例如η型摻雜物在50KeV進行注入26，以在區(qū)12之內(nèi)的襯底10中形成重摻雜區(qū)30。該結(jié)果在圖4中示出。然后去除經(jīng)圖案化的遮蔽層22。重摻雜區(qū)30具有與開口 18的形狀共形的形狀(條形、六邊形等)。
[0018]然后使用氣相沉積工藝將一層多晶硅共形地沉積在掩模16之上。該多晶硅材料可以具有600nm的厚度并且根據(jù)應用的需要而被摻雜。使用公知的光刻圖案化技術(shù)，多晶硅材料層被圖案化以限定柵極區(qū)32，該柵極區(qū)共形地跨坐在掩模16的經(jīng)圖案化的氮化物層部分之上并且在開口 18和20的每個邊緣處部分地在氧化層16ο之上延伸，其中該圖案化限定了在開口 18之內(nèi)的多晶硅層中的開口 34和在開口 20之內(nèi)的多晶硅層中的開口 36。這在圖5中示出。開口34和36分別比開口 18和20小，但具有大致相同的形狀(條狀、六邊形等)。氧化層16ο的柵極區(qū)32在其上延伸的部分限定用于晶體管器件的柵氧化層。
[0019]使用具有柵極區(qū)32的經(jīng)圖案化的多晶硅層作為掩模，然后穿過開口34和36以具有4 X 113原子/cm2的摻雜濃度的第二導電類型摻雜物例如P型摻雜物在50KeV進行注入40，以分別在區(qū)12和14之內(nèi)的襯底10中形成重慘雜區(qū)42和44。該結(jié)果在圖6中不出。重慘雜區(qū)42和44具有與開口 34和36的形狀一致的形狀(條形、六邊形等)。
[0020]然后執(zhí)行熱退火以在區(qū)30、42和44中活化和擴散經(jīng)注入的摻雜物。該結(jié)果在圖7中示出。該退火可以例如包括在1160°C退火30分鐘。區(qū)12包括具有2.5 XlO2t3原子/cm3的摻雜濃度的P型本體區(qū)50，該P型本體區(qū)由具有8 X 114原子/cm3的摻雜濃度的η型阱52包圍(即位于其中并且與其相接觸)，該η型阱形成在5 X 114原子/cm3具有的摻雜濃度的η型襯底10之內(nèi)形成并且與其相接觸。本體區(qū)50和阱52具有與開口 34和18的形狀大體共形的形狀(條形、六邊形等)。區(qū)14包括具有2.5 XlO2t3原子/cm3的摻雜濃度的P型本體區(qū)54，該P型本體區(qū)形成在具有5 X 114原子/cm3的摻雜濃度的η型襯底10之內(nèi)并且與其相接觸。本體區(qū)54具有與開口36的形狀大體共形的形狀(條形、六邊形等)。就此而言，