CN101794792A - 半导体器件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种半导体器件及其制造方法。该半导体器件包括：扩散层，形成在基板的前表面处；低阻抗部，形成在扩散层的前表面处，并具有低于扩散层的阻抗；以及后接触电极，从基板的后表面贯穿基板以穿过扩散层连接到低阻抗部。

Description

半导体器件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种半导体器件及其制造方法。
背景技术
接触电极与栅极电极之间的距离根据缩放比例(scaling)减小，且栅极电极与接触电极之间的寄生电容的显著增加引起栅极电极的寄生电容的显著增加，并且引起电路运行速度的劣化和负载电容的增加，这导致功耗的增加。
作为解决这个问题的手段，栅极电极隔着栅极绝缘膜形成在有源区域层的前表面处，源极和漏极形成在栅极电极两侧的有源区域层处。人们提出了一种器件结构及其制造方法，其中接触电极设置在有源区域层的后表面处以连接到源极/漏极的后表面(例如，见JP-A-2004-079645)。
随着缩放比例以及系统尺寸的增加，互连层的数量迅速增加。因此，良率的劣化或互连延迟变得难以解决。
作为解决这个问题的手段，所谓的后接触电极和后互连被结合使用，从而改善了互连的效用并实现了互连层数量的减少和集成度的改善(例如，见JP-A-05-267563)。
在上述后接触结构中，接触电极直接连接到扩散层。通常，当接触电极从扩散层的前表面连接时，诸如硅化物层的低阻抗层形成在扩散层的前表面处，接触电极连接到该低阻抗层，从而降低了接触阻抗。然而，难以在扩散层的后表面处形成诸如硅化物层的低阻抗层，从而后接触电极不可避免地直接连接到扩散层。这引起接触阻抗的增加及运行速度的劣化。
也就是，现有的后接触电极和后互连容许寄生电容的降低，但是增加了后接触电极与扩散层之间的接触阻抗，并使MOSFET性能劣化或者性能改变增加，这导致半导体器件性能的劣化。
这是因为由于通过离子注入从硅层的前表面等引入杂质，在SOI基板的硅层中形成在接触氧化埋层(BOX)的硅层处的扩散层的杂质浓度沿深度方向(后方向)而不是沿前表面降低。
为了增加氧化埋层的界面处的杂质浓度，必须增加离子注入能或者在离子注入之后进行热处理。然而，当这些发生时，MOSFET特性的短沟道效应增加，且性能劣化和性能改变也增加。
此外，当采用前互连时，随着微型化的推进，栅极电极和接触电极之间的距离变得更小。因此，栅极电极与接触电极或扩散层之间的寄生电容相对增加，且半导体器件的性能劣化。
发明内容
存在问题：后接触电极与扩散层之间的接触阻抗增加，MOSFET的性能劣化或者性能的改变增加，这导致半导体器件性能的劣化。
因此，期望降低后接触电极与扩散层之间的接触阻抗，从而改善半导体器件的运行速度。
本发明的实施例提供一种半导体器件。该半导体器件包括：扩散层，形成在基板的前表面处；低阻抗部，形成在扩散层的前表面处，并具有比扩散层低的阻抗；以及后接触电极，从基板的后表面贯穿基板以穿过扩散层连接到低阻抗部。
对于这种半导体器件，后接触电极被设置为从基板的后表面贯穿基板以穿过扩散层连接到低阻抗部。为此，形成在扩散层的后表面处的后接触电极与扩散层之间的接触阻抗降低。也就是，后接触电极与扩散层之间的接触阻抗等于前接触电极与扩散层之间的接触阻抗，该前接触电极从前表面连接到形成在扩散层的前表面处的低阻抗部。
本发明的另一实施例提供一种制造半导体器件的方法。该方法包括步骤：隔着栅极绝缘膜在SOI基板的硅层上形成栅极电极，其中硅层隔着绝缘层形成在第一支撑基板上；在栅极电极两侧的硅层中形成扩散层，从而形成晶体管；在扩散层的前表面处形成阻抗低于扩散层的低阻抗部；隔着覆盖晶体管的绝缘膜在硅层上形成第二支撑基板；去除第一支撑基板和绝缘层；以及在硅层上形成层间绝缘层且在层间绝缘层和硅层中形成后接触电极以连接到低阻抗部。
对于半导体器件的这种制造方法，后接触电极形成为从基板的后表面贯穿基板以穿过扩散层连接到低阻抗部。为此，形成在扩散层的后表面处的后接触电极与扩散层之间的接触阻抗降低。也就是，后接触电极与扩散层之间的接触阻抗等于前接触电极与扩散层之间的接触阻抗，该前接触电极从前表面连接到形成在扩散层的前表面处的低阻抗部。
根据本发明实施例的半导体器件，后接触电极与扩散层之间的接触阻抗降低。因此，可以改善半导体器件的运行速度，结果，可以提供高性能的半导体器件。
根据本发明实施例的半导体器件的制造方法，后接触电极与扩散层之间的接触阻抗降低。因此，可以改善半导体器件的运行速度，结果，可以提供高性能的半导体器件。
附图说明
图1是示出根据本发明第一实施例的半导体器件的构造的第一示例的示意性截面图；
图2是示出根据本发明第一实施例的半导体器件的构造的第二示例的示意性截面图；
图3是示出根据本发明第一实施例的半导体器件的构造的第三示例的示意性截面图；
图4是示出根据本发明第一实施例的半导体器件的构造的第五示例的示意性截面图；
图5是示出根据本发明第二实施例的半导体器件的构造的第六示例的示意性截面图；
图6是示出根据本发明第二实施例的半导体器件的构造的第七示例的示意性截面图；
图7是示出根据本发明第二实施例的半导体器件的构造的第八示例的示意性截面图；
图8是示出根据本发明第二实施例的半导体器件的构造的第九示例的示意性截面图；
图9是示出根据本发明第三实施例的半导体器件的制造方法的第一示例的工艺截面图；
图10是示出根据本发明第三实施例的半导体器件的制造方法的第一示例的工艺截面图；
图11是示出根据本发明第三实施例的半导体器件的制造方法的第一示例的工艺截面图；
图12是示出根据本发明第三实施例的半导体器件的制造方法的第二示例的工艺截面图；
图13A和图13B是示出根据本发明第三实施例的半导体器件的制造方法的第三示例的工艺截面图；
图14是示出根据本发明第三实施例的半导体器件的制造方法的第五示例的工艺截面图；
图15是示出根据本发明第三实施例的半导体器件的制造方法的第五示例的工艺截面图；
图16是示出根据本发明第三实施例的半导体器件的制造方法的第五示例的工艺截面图。
具体实施方式
在下文中，将描述用于实施本发明的最佳模式(下文中，被称为实施例)。
<1.第一实施例>
[半导体器件构造的第一示例]
将参考图1的示意性截面图描述根据本发明第一实施例的半导体器件的构造的第一示例。
如图1所示，基板10具有形成在第一绝缘膜11上的半导体区域12。第一绝缘膜11由例如硅氮化物(SiN)膜、硅氧化物(SiO2)膜、硅碳氧化物(SiOC)膜、硅碳氧氮化物(SiOCN)膜或者它们的组合膜形成。备选地，第一绝缘膜11由诸如有机绝缘膜或类似物的绝缘膜形成，该绝缘膜由用于典型的半导体器件的层间绝缘层的材料制成。半导体区域12由例如硅层形成。
半导体区域12具有元件隔离区域13，用于使P沟道晶体管形成区域和N沟道晶体管形成区域彼此分离。
P沟道晶体管1P形成在PMOS晶体管形成区域的半导体区域12中，N沟道晶体管1N形成在NMOS晶体管形成区域的半导体区域12中。
下文中，将描述细节。
栅极电极22P隔着栅极绝缘膜21P形成在半导体区域12的P沟道晶体管形成区域上。
栅极绝缘膜21P由例如铪氧化物(HfO2)、硅氧氮化铪(HfSiON)、锆氧化物(ZrO2)、硅氧氮化锆(ZrSiON)或者类似物的所谓的高介电常数(高k)膜形成。备选地，栅极绝缘膜21P由热氧氮化物膜和高介电常数膜的组合膜形成。
栅极电极22P由例如多晶硅制成。备选地，栅极电极22P由钛氮化物(TiN)、钽碳化物(TaC)、钨(W)或者类似物制成。
侧壁部23P和24P形成在栅极电极22P的侧壁处。侧壁部23P和24P由例如硅氧化物(SiO2)、硅氮化物(SiN)、硅氧氮化物(SiON)或者类似物制成。备选地，侧壁部23P和24P由这些材料的组合膜形成。
扩散层25P和26P形成在栅极电极22P两侧的半导体区域12中。扩散层25P和26P为p型且形成源极区域和漏极区域。扩散层25P和26P之间的半导体区域12形成沟道区域。
低阻抗部27P和28P形成在扩散层25P和26P的前表面处，从而具有低于扩散层25P和26P的阻抗(电阻)。低阻抗部27P和28P由例如硅化物层形成。硅化物层由例如钴(Co)、镍(Ni)、铂(Pt)、钽(Ta)、钛(Ti)或类似物的金属硅化物制成。
当栅极电极22P由多晶硅制成时，低阻抗部29P形成在栅极电极22P的上部处。低阻抗部29P由与以上所描述相同的硅化物层形成。
这样，P沟道晶体管1P形成在半导体区域12中。
栅极电极22N隔着栅极绝缘膜21N形成在半导体区域12的N沟道晶体管形成区域上。
栅极绝缘膜21N由例如铪氧化物(HfO2)、硅氧氮化铪(HfSiON)、锆氧化物(ZrO2)、硅氧氮化锆(ZrSiON)或者类似物的所谓的高介电常数(高k)膜形成。备选地，栅极绝缘膜21N由热氧氮化物膜和高介电常数膜的组合膜形成。
栅极电极22N由例如多晶硅制成。备选地，栅极电极22N由钛氮化物(TiN)、钽碳化物(TaC)、钨(W)或者类似物制成。
侧壁部23N和24N形成在栅极电极22N的侧壁处。侧壁部23N和24N由例如硅氧化物(SiO2)、硅氮化物、硅氧氮化物或者类似物制成。备选地，侧壁部23N和24N由这些材料的组合膜形成。
扩散层25N和26N形成在栅极电极22N两侧的半导体区域12中。扩散层25N和26N为N型且形成源极区域和漏极区域。扩散层25N和26N之间的半导体区域12形成沟道区域。
低阻抗部27N和28N形成在扩散层25N和26N的前表面处，从而具有低于扩散层25N和26N的阻抗(电阻)。低阻抗部27N和28N由例如硅化物层形成。硅化物层由例如钴(Co)、镍(Ni)、铂(Pt)、钽(Ta)、钛(Ti)或类似物的金属硅化物制成。
当栅极电极22N由多晶硅制成时，低阻抗部29N形成在栅极电极22N的上部处。低阻抗部29N由与如上所述相同的硅化物层形成。
这样，N沟道晶体管1N形成在半导体区域12中。
如上所述，半导体器件1具有P沟道晶体管1P和N沟道晶体管1N。
其中形成有P沟道晶体管1P和N沟道晶体管1N的基板10具有作为绝缘层的第一绝缘膜11以及形成在第一绝缘膜11的顶表面处的半导体区域12。因此，半导体区域12实质上相当于SOI基板的SOI层。为此，形成在半导体区域12中的P沟道晶体管1P和N沟道晶体管1N可以是完全耗尽型晶体管。
半导体器件1可以具有上述晶体管之一。
层间绝缘层41形成在半导体区域12上，以覆盖半导体器件1。层间绝缘层41由例如硅氮化物(SiN)膜、硅氧化物(SiO2)膜、硅碳氧化物(SiOC)膜、硅碳氧氮化物(SiOCN)膜或者它们的组合膜形成。备选地，层间绝缘层41由诸如有机绝缘膜或类似物的绝缘膜形成，该绝缘膜由用于典型的半导体器件的层间绝缘层的材料制成。层间绝缘层41的表面被平坦化。
支撑基板51形成在层间绝缘层41上。支撑基板51的示例包括硅基板、玻璃基板、塑料基板以及类似物。
接触孔61P和62P形成在第一绝缘膜11中，以分别与扩散层25P和26P相通。接触孔61P和62P分别穿过扩散层25P和26P且到达低阻抗部27P和28P的后表面。后接触电极63P和64P分别形成在接触孔61P和62P中且连接到低阻抗部27P和28P的后表面。后接触电极63P和64P分别通过用金属材料(例如，钛(Ti)、钛氮化物(TiN)、钽(Ta)、钽氮化物(TaN)、钨(W)、铜(Cu)或者类似物)填充接触孔61P和62P而形成。
类似地，接触孔61N和62N形成在第一绝缘膜11中，以分别与扩散层25N和26N相通。接触孔61N和62N分别穿过扩散层25N和26N且到达低阻抗部27N和28N的后表面。后接触电极63N和64N分别形成在接触孔61N和62N中且连接到低阻抗部27N和28N的后表面。后接触电极63N和64N分别通过用金属材料(例如，钛(Ti)、钛氮化物(TiN)、钽(Ta)、钽氮化物(TaN)、钨(W)、铜(Cu)或者类似物)填充接触孔61N和62N而形成。
第二绝缘膜14形成在第一绝缘膜11处。第二绝缘膜14由例如硅氮化物(SiN)膜、硅氧化物(SiO2)膜、硅碳氧化物(SiOC)膜、硅碳氧氮化物(SiOCN)膜或者它们的组合膜形成。备选地，第二绝缘膜14由诸如有机绝缘膜或类似物的绝缘膜形成，该绝缘膜由用于典型的半导体器件的层间绝缘层的材料制成。
互连槽65P和66P形成在第二绝缘膜14中，以分别与后接触电极63P和64P相通。互连槽65P和66P分别到达后接触电极63P和64P。互连67P和68P分别形成在互连槽65P和66P中且连接到后接触电极63P和64P。互连67P和68P分别通过用金属材料(例如，钛(Ti)、钛氮化物(TiN)、钽(Ta)、钽氮化物(TaN)、钌(Ru)、铜(Cu)或者类似物，或者它们的组合膜)填充互连槽65P和66P而形成。
类似地，互连槽65N和66N形成在第二绝缘膜14中，以分别与后接触电极63N和64N相通。互连槽65N和66N分别到达后接触电极63N和64N。互连67N和68N分别形成在互连槽65N和66N中且连接到后接触电极63N和64N。互连67N和68N分别通过用金属材料(例如，钛(Ti)、钛氮化物(TiN)、钽(Ta)、钽氮化物(TaN)、钌(Ru)、铜(Cu)或者类似物，或者它们的组合膜)填充互连槽65N和66N而形成。
尽管未示出，但可以形成第N互连以及连接第N层叠互连与第(N-1)互连的第(N-1)后接触电极(这里，N≥2)。也就是，互连可以以多层互连的形式形成。
在半导体器件1中，后接触电极63P、64P、63N和64N分别穿过扩散层25P、26P、25N和26N并直接连接到低阻抗部27P、28P、27N和28N。因此，例如，后接触电极63P与扩散层25P之间的接触阻抗值减小。类似地，后接触电极64P、63N和64N与扩散层26P、25N和26N之间的接触阻抗值减小。也就是，后接触电极63P、64P、63N和64N与扩散层25P、26P、25N和26N之间的接触阻抗值等于前接触电极(未示出)与扩散层25P、26P、25N和26N之间的接触阻抗值，该前接触电极从前表面连接到形成在扩散层25P、26P、25N和26N前表面处的低阻抗部27P、28P、27N和28N。
因此，将不形成在相关技术中形成在栅极电极22P和22N上的接触电极，从而栅极电极22P和22N与后接触电极63P、64P、63N和64N之间的寄生电容减小。
即使栅极电极22P和22N与接触电极之间的距离在平面布局方面随着元件的微型化而减小时，栅极电极22P和22N也能够与后接触电极63P、64P、63N和64N可靠地绝缘。
接触电极的微型化通过后接触电极63P、64P、63N和64N的小的深宽比而促进。
即使当所谓的应力衬垫膜(stress liner film)(未示出)设置在晶体管上以改善迁移率时，该应力衬垫膜也不被接触电极分开，因此应力衬垫膜的应力效应的损失是小的。应力衬垫膜(CSIL：沟道应力诱生衬垫)典型地由具有拉应力或压应力的硅氮化物膜形成。
[半导体器件构造的第二示例]
接下来，将参考图2的示意性截面图描述根据本发明第一实施例的半导体器件的构造的第二示例。图2中示出的半导体器件(晶体管)可以是以上所描述的P沟道晶体管1P或N沟道晶体管1N。也就是，提供连接到栅极电极和扩散层的共享接触电极。
如图2所示，基板10具有形成在第一绝缘膜11上的半导体区域12。第一绝缘膜11由例如硅氮化物(SiN)膜、硅氧化物(SiO2)膜、硅碳氧化物(SiOC)膜、硅碳氧氮化物(SiOCN)膜或者它们的组合膜形成。备选地，第一绝缘膜11由诸如有机绝缘膜或类似物的绝缘膜形成，该绝缘膜由用于典型的半导体器件的层间绝缘层的材料制成。半导体区域12由例如硅层形成。
半导体区域12具有元件隔离区域13，用于分离晶体管形成区域。
第一晶体管101(例如，P沟道晶体管或N沟道晶体管)形成在晶体管形成区域的半导体区域12中。
下文中，将描述细节。
栅极电极22隔着栅极绝缘膜21形成在半导体区域12的晶体管形成区域上。
栅极绝缘膜21由例如铪氧化物(HfO2)、硅氧氮化铪(HfSiON)、锆氧化物(ZrO2)、硅氧氮化锆(ZrSiON)或者类似物的所谓的高介电常数(高k)膜形成。备选地，栅极绝缘膜21由热氧氮化物膜和高介电常数膜的组合膜形成。
栅极电极22由例如多晶硅制成。
侧壁部23和24形成在栅极电极22的侧壁处。侧壁部23和24由例如硅氧化物(SiO2)、硅氮化物(SiN)、硅氧氮化物(SiON)或者类似物制成。备选地，侧壁部23和24由这些材料的组合膜形成。
扩散层25和26形成在栅极电极22两侧的半导体区域12中。扩散层25和26在P沟道晶体管的情况下为P型或者在N沟道晶体管的情况下为N型，且形成源极区域和漏极区域。扩散层25和26之间的半导体区域12形成沟道区域。
低阻抗部27和28分别形成在扩散层25和26的前表面处，以具有低于扩散层25和26的阻抗(电阻)。低阻抗部27和28由例如硅化物层形成。硅化物层由例如钴(Co)、镍(Ni)、铂(t)、钽(Ta)、钛(Ti)或类似物的金属硅化物制成。
低阻抗部29形成在栅极电极22的上部处。低阻抗部29由与以上所描述相同的硅化物层形成。
这样，第一晶体管101形成在半导体区域12中。
不同于第一晶体管101的第二晶体管102的栅极电极122形成为在元件隔离区域13上延伸。栅极电极122由多晶硅制成，且低阻抗部129形成在栅极电极122上。低阻抗部129由与以上所描述相同的硅化物层形成。
层间绝缘层41形成在半导体区域12上，以覆盖半导体器件2(第一晶体管101和第二晶体管102)。层间绝缘层41由例如硅氮化物(SiN)膜、硅氧化物(SiO2)膜、硅碳氧化物(SiOC)膜、硅碳氧氮化物(SiOCN)膜或者它们的组合膜形成。备选地，层间绝缘层41由诸如有机绝缘膜或类似物的绝缘膜形成，该绝缘膜由用于典型的半导体器件的层间绝缘层的材料制成。层间绝缘层41的表面被平坦化。
支撑基板51形成在层间绝缘层41上。支撑基板51的示例包括硅基板、玻璃基板、塑料基板以及类似物。
接触孔61和62形成在第一绝缘膜11中，以分别与扩散层25和26相通。接触孔61和62分别穿过扩散层25和26且到达低阻抗部27和28的后表面。其中，接触孔62还到达栅极电极122的低阻抗部129的后表面。后接触电极63和64分别形成在接触孔61和62中且连接到低阻抗部27和28的后表面。其中，后接触电极64连接到栅极电极122的低阻抗部129和扩散层26的低阻抗部28。后接触电极63和64分别通过用金属材料(例如，钛(Ti)、钛氮化物(TiN)、钽(Ta)、钽氮化物(TaN)、钨(W)、铜(Cu)或者类似物)填充接触孔61和62而形成。
第二绝缘膜14形成在第一绝缘膜11处。第二绝缘膜14由例如硅氮化物(SiN)膜、硅氧化物(SiO2)膜、硅碳氧化物(SiOC)膜、硅碳氧氮化物(SiOCN)膜或者它们的组合膜形成。备选地，第二绝缘膜14由诸如有机绝缘膜或类似物的绝缘膜形成，该绝缘膜由用于典型的半导体器件的层间绝缘层的材料制成。
互连槽65和66形成在第二绝缘膜14中，以分别与后接触电极63和64相通。互连槽65和66分别到达后接触电极63和64。互连67和68分别形成在互连槽65和66中且连接到后接触电极63和64。互连67和68分别通过用金属材料(例如，钛(Ti)、钛氮化物(TiN)、钽(Ta)、钽氮化物(TaN)、钌(Ru)、铜(Cu)或者类似物，或者它们的组合膜)填充互连槽65和66而形成。
尽管未示出，但可以形成第N互连以及连接第N层叠互连与第(N-1)互连的第(N-1)后接触电极(这里，N≥2)。也就是，互连可以以多层互连的形式形成。
半导体器件2应用于所谓的共享接触电极结构。因此，即使在共享接触电极结构中，也获得与半导体器件1相同的优点。与半导体器件1类似，半导体器件2可以具有完全耗尽型晶体管。
也就是，与半导体器件1类似，在半导体器件2中，后接触电极63和64分别穿过扩散层25和26直接连接到低阻抗部27和28。因此，例如，后接触电极63与扩散层25之间的接触阻抗值减小。类似地，后接触电极64与扩散层26之间的接触阻抗值减小。也就是，后接触电极63和64与扩散层25和26之间的接触阻抗值等于前接触电极(未示出)与扩散层25和26之间的接触阻抗值，该前接触电极从前表面连接到形成在扩散层25和26前表面处的低阻抗部27和28。
因此，将不形成在相关技术中形成在栅极电极22上的接触电极，从而栅极电极22与后接触电极63和64之间的寄生电容减小。
即使栅极电极22与接触电极之间的距离在平面布局方面随着元件的微型化而减小时，栅极电极22也能够与后接触电极63和64可靠地绝缘。
接触电极的微型化通过后接触电极63和64的小的深宽比而促进。
即使当所谓的应力衬垫膜(stress liner film)(未示出)设置在晶体管上以改善迁移率时，该应力衬垫膜也不被接触电极分开，因此应力衬垫膜的应力效应的损失是小的。应力衬垫膜(CSIL：沟道应力诱生衬垫)典型地由具有拉应力或压应力的硅氮化物膜形成。
[半导体器件构造的第三示例]
接下来，将参考图3的示意性截面图描述根据本发明第一实施例的半导体器件的构造的第三示例。
如图3所示，半导体器件3具有形成在半导体区域12中的P沟道晶体管3P和N沟道晶体管3N。半导体器件3与上述半导体器件1的不同之处在于：代替形成在栅极电极22P的侧壁处的侧壁部23P和24P(见图1)而设置空间91P和92P。此外，代替形成在栅极电极22N的侧壁处的侧壁部23N和24N(见图1)而设置空间91N和92N。
第一层间绝缘层42隔着空间91P和92P形成于栅极电极22P的侧方。第一层间绝缘层42隔着空间91N和92N形成于栅极电极22N的侧方。
第二层间绝缘层43形成在第一层间绝缘层42上，使得其不填充空间91P和92P及空间91N和92N。因此，第一层间绝缘层42和第二层间绝缘层43形成层间绝缘层41。
其他部件与参考图1所描述的相同。
在半导体器件3中，空间91P和92P可以在栅极电极22P的侧方形成，空间91N和92N可以在栅极电极22N的侧方形成，因此寄生电容可以被进一步减小。此外，获得与半导体器件1相同的优点。与半导体器件1类似，半导体器件3可以具有完全耗尽型晶体管。
[半导体器件构造的第四示例]
接下来，将参考图1的示意性截面图描述根据本发明第一实施例的半导体器件的构造的第四示例。
如图1所示，半导体器件的构造的第四示例被构造为使得侧壁部23P和24P及侧壁部23N和24N由例如介电常数低于硅氧化物的低介电常数膜形成。低介电常数膜的示例包括有机绝缘膜。
这样，侧壁部23P和24P及侧壁部23N和24N由低介电常数膜形成，因此，寄生电容可以被进一步减小。
[半导体器件构造的第五示例]
接下来，将参考图4的示意性截面图描述根据本发明第一实施例的半导体器件的构造的第五示例。
如图4所示，基板10具有形成在第一绝缘膜11上的半导体区域12。第一绝缘膜11由例如硅氮化物(SiN)膜、硅氧化物(SiO2)膜、硅碳氧化物(SiOC)膜、硅碳氧氮化物(SiOCN)膜或者它们的组合膜形成。备选地，第一绝缘膜11由诸如有机绝缘膜或类似物的绝缘膜形成，该绝缘膜由用于典型的半导体器件的层间绝缘层的材料制成。半导体区域12由例如硅层形成。
半导体区域12具有元件隔离区域13，用于使P沟道晶体管形成区域和N沟道晶体管形成区域彼此分离。
P沟道晶体管5P形成在PMOS晶体管形成区域的半导体区域12中，N沟道晶体管5N形成在NMOS晶体管形成区域的半导体区域12中。
下文中，将描述细节。
栅极电极22P隔着栅极绝缘膜21P形成在半导体区域12的P沟道晶体管形成区域上。
栅极绝缘膜21P由例如铪氧化物(HfO2)、硅氧氮化铪(HfSiON)、锆氧化物(ZrO2)、硅氧氮化锆(ZrSiON)或者类似物的所谓的高介电常数(高k)膜形成。备选地，栅极绝缘膜21P由热氧氮化物膜和高介电常数膜的组合膜形成。
栅极电极22P由例如多晶硅制成。备选地，栅极电极22P由钛氮化物(TiN)、钽碳化物(TaC)、钨(W)或者类似物制成。
侧壁部23P和24P形成在栅极电极22P的侧壁处。侧壁部23P和24P由例如硅氧化物(SiO2)、硅氮化物(SiN)、硅氧氮化物(SiON)或者类似物制成。备选地，侧壁部23P和24P由这些材料的组合膜形成。
扩散层25P和26P形成在栅极电极22P两侧的半导体区域12中。扩散层25P和26P为p型且形成源极区域和漏极区域。扩散层25P和26P之间的半导体区域12形成沟道区域。
这样，P沟道晶体管5P形成在半导体区域12中。
栅极电极22N隔着栅极绝缘膜21N形成在半导体区域12的N沟道晶体管形成区域上。
栅极绝缘膜21N由例如铪氧化物(HfO2)、硅氧氮化铪(HfSiON)、锆氧化物(ZrO2)、硅氧氮化锆(ZrSiON)或者类似物的所谓的高介电常数(高k)膜形成。备选地，栅极绝缘膜21N由热氧氮化物膜和高介电常数膜的组合膜形成。
栅极电极22N由例如多晶硅制成。备选地，栅极电极22N由钛氮化物(TiN)、钽碳化物(TaC)、钨(W)或者类似物制成。
侧壁部23N和24N形成在栅极电极22N的侧壁处。侧壁部23N和24N由例如硅氧化物(SiO2)、硅氮化物、硅氧氮化物或者类似物制成。备选地，侧壁部23N和24N由这些材料的组合膜形成。
扩散层25N和26N形成在栅极电极22N两侧的半导体区域12中。扩散层25N和26N为N型且形成源极区域和漏极区域。扩散层25N和26N之间的半导体区域12形成沟道区域。
这样，N沟道晶体管5N形成在半导体区域12中。
如上所述，半导体器件5具有P沟道晶体管5P和N沟道晶体管5N。与半导体器件1类似，半导体器件5可以具有完全耗尽型晶体管。半导体器件5可以具有上述晶体管之一。
层间绝缘层41形成在半导体区域12上，以覆盖半导体器件5。层间绝缘层41由例如硅氮化物(SiN)膜、硅氧化物(SiO2)膜、硅碳氧化物(SiOC)膜、硅碳氧氮化物(SiOCN)膜或者它们的组合膜形成。备选地，层间绝缘层41由诸如有机绝缘膜或类似物的绝缘膜形成，该绝缘膜由用于典型的半导体器件的层间绝缘层的材料制成。层间绝缘层41的表面被平坦化。
电极(接触电极)44P和45P形成在层间绝缘层41中，以分别连接到扩散层25P和26P的前表面。电极44P和45P成为低阻抗部件。此外，电极(接触电极)44N和45N形成为分别连接到扩散层25N和26N。电极44N和45N成为低阻抗部件。
互连46P和47P形成为分别连接到电极44P和45P。互连46N和47N形成为分别连接到电极44N和45N。
支撑基板51形成在层间绝缘层41上。支撑基板51的示例包括硅基板、玻璃基板、塑料基板以及类似物。
接触孔61P和62P形成在第一绝缘膜11中，以分别与扩散层25P和26P相通。接触孔61P和62P分别穿过扩散层25P和26P且到达电极44P和45P的后表面。后接触电极63P和64P分别形成在接触孔61P和62P中且连接到电极44P和45P的后表面。后接触电极63P和64P分别通过用金属材料，(例如，钛(Ti)、钛氮化物(TiN)、钽(Ta)、钽氮化物(TaN)、钨(W)、铜(Cu)或者类似物)填充接触孔61P和62P而形成。
类似地，接触孔61N和62N形成在第一绝缘膜11中，以分别与扩散层25N和26N相通。接触孔61N和62N分别穿过扩散层25N和26N且到达电极44N和45N的后表面。后接触电极63N和64N分别形成在接触孔61N和62N中且连接到电极44N和45N的后表面。后接触电极63N和64N分别通过用金属材料(例如，钛(Ti)、钛氮化物(TiN)、钽(Ta)、钽氮化物(TaN)、钨(W)、铜(Cu)或者类似物)填充接触孔61N和62N而形成。
第二绝缘膜14形成在第一绝缘膜11处。第二绝缘膜14由例如硅氮化物(SiN)膜、硅氧化物(SiO2)膜、硅碳氧化物(SiOC)膜、硅碳氧氮化物(SiOCN)膜或者它们的组合膜形成。备选地，第二绝缘膜14由诸如有机绝缘膜或类似物的绝缘膜形成，该绝缘膜由用于典型的半导体器件的层间绝缘层的材料制成。
互连槽65P和66P形成在第二绝缘膜14中，以分别与后接触电极63P和64P相通。互连槽65P和66P分别到达后接触电极63P和64P。互连67P和68P分别形成在互连槽65P和66P中且连接到后接触电极63P和64P。互连67P和68P分别通过用金属材料(例如，钛(Ti)、钛氮化物(TiN)、钽(Ta)、钽氮化物(TaN)、钌(Ru)、铜(Cu)或者类似物，或者它们的组合膜)填充互连槽65P和66P而形成。
类似地，互连槽65N和66N形成在第二绝缘膜14中，以分别与后接触电极63N和64N相通。互连槽65N和66N分别到达后接触电极63N和64N。互连67N和68N分别形成在互连槽65N和66N中且连接到后接触电极63N和64N。互连67N和68N分别通过用金属材料(例如，钛(Ti)、钛氮化物(TiN)、钽(Ta)、钽氮化物(TaN)、钌(Ru)、铜(Cu)或者类似物，或者它们的组合膜)填充互连槽65N和66N而形成。
尽管未示出，但可以形成第N互连以及连接第N层叠互连与第(N-1)互连的第(N-1)后接触电极(这里，N≥2)。也就是，互连可以以多层互连的形式形成。
在半导体器件5中，后接触电极63P、64P、63N和64N分别穿过扩散层25P、26P、25N和26N直接连接到电极44P、45P、44N和45N。因此，例如，后接触电极63P与扩散层25P之间的接触阻抗值减小。类似地，后接触电极64P、63N和64N与扩散层26P、25N和26N之间的接触阻抗值减小。也就是，后接触电极63P、64P、63N和64N与扩散层25P、26P、25N和26N之间的接触阻抗值等于前接触电极(未示出)与扩散层25P、26P、25N和26N之间的接触阻抗值，该前接触电极从前表面连接到形成在扩散层25P、26P、25N和26N前表面处的电极44P、45P、44N和45N。
因此，将不形成在相关技术中形成在栅极电极22P和22N上的接触电极，从而栅极电极22P和22N与后接触电极63P、64P、63N和64N之间的寄生电容减小。
即使栅极电极22P和22N与接触电极之间的距离在平面布局方面随着元件的微型化而减小时，栅极电极22P和22N也能够与后接触电极63P、64P、63N和64N可靠地绝缘。
接触电极的微型化通过后接触电极63P、64P、63N和64N的小的深宽比而促进。
即使当所谓的应力衬垫膜(未示出)设置在晶体管上以改善迁移率时，该应力衬垫膜也不被接触电极分开，因此应力衬垫膜的应力效应的损失是小的。应力衬垫膜(CSIL：沟道应力诱生衬垫)典型地由具有拉应力或压应力的硅氮化物膜形成。
<2.第二实施例>
[半导体器件构造的第六示例]
将参考图5的示意性截面图描述根据本发明第二实施例的半导体器件的构造的第六示例。图5示出了其中用作存储元件的电容器形成在基板10的后表面上的示例。
如图5所示，基板10具有形成在第一绝缘膜11上的半导体区域12。第一绝缘膜11由例如硅氮化物(SiN)膜、硅氧化物(SiO2)膜、硅碳氧化物(SiOC)膜、硅碳氧氮化物(SiOCN)膜或者它们的组合膜形成。备选地，第一绝缘膜11由诸如有机绝缘膜或类似物的绝缘膜形成，该绝缘膜由用于典型的半导体器件的层间绝缘层的材料制成。半导体区域12由例如硅层形成。
半导体区域12具有元件隔离区域13，用于分离存储元件部15和逻辑元件部16。元件隔离区域13具有例如浅沟槽隔离(STI，Shallow TrenchIsolation)结构且通过利用硅氧化物填充形成在半导体区域12中的元件隔离槽而形成。
第一场效应晶体管Tr1形成在存储元件部15的半导体区域12中，第二场效应晶体管Tr2形成在逻辑元件部16的半导体区域12中。
第一场效应晶体管Tr1具有隔着栅极绝缘膜21M形成在半导体区域12的前表面上的栅极电极22M。成为源极区域和漏极区域的扩散层25M和26M形成在栅极电极22M两侧的半导体区域12中。低阻抗部27M和28M分别形成在扩散层25M和26M的前表面处。在扩散层25M和26M之间的一部分半导体区域12成为第一场效应晶体管Tr1的沟道区域。
栅极绝缘膜21M、栅极电极22M及低阻抗部27M和28M由与半导体器件1的栅极绝缘膜、栅极电极和低阻抗部相同的材料制成。
第二场效应晶体管Tr2具有隔着栅极绝缘膜21L形成在半导体区域12的前表面上的栅极电极22L。成为源极区域和漏极区域的扩散层25L和26L形成在栅极电极22L两侧的半导体区域12中。在扩散层25L和26L之间的一部分半导体区域12成为第二场效应晶体管Tr2的沟道区域。
栅极绝缘膜21L、栅极电极22L及低阻抗部27L和28L由与半导体器件1的栅极绝缘膜、栅极电极和低阻抗部相同的材料制成。
层间绝缘层41形成在半导体区域12的前表面上，以覆盖第一场效应晶体管Tr1和第二场效应晶体管Tr2。层间绝缘层41形成为具有例如几百nm或更大的厚度，且层间绝缘层41的表面被平坦化。
支撑基板51形成在层间绝缘层41上。
后接触电极64M形成在第一绝缘膜11中，以连接到扩散层26M。形成例如电容器211作为连接到后接触电极64M的存储元件。
电容器211具有第一电极212和形成在第一电极212的前表面上的第二电极214，且第一电极212与第二电极214之间插设有电容器绝缘膜213。
扩散层26M和第一电极212通过后接触电极64M彼此电连接，后接触电极64M穿过第一绝缘膜11和扩散层26M并连接到低阻抗部28M的后表面。
第二绝缘膜14形成在第一绝缘膜11上以覆盖电容器211。
在半导体器件6中，当电容器211安装到逻辑器件上时，在相关技术中形成在前表面上的电容器211可以布置在后表面上。因此，可以应用微型化的规则，从而可以易于形成高容量的存储器。
电容器211和用作存取晶体管的第一场效应晶体管Tr1可以在浅的后接触电极64M处彼此连接。因此，实现了接触阻抗的降低、MOSFET性能的改善以及接触电极良率的改善。
[半导体器件构造的第七示例]
接下来，将参考图6的示意性截面图描述根据本发明第二实施例的半导体器件的构造的第七示例。图6示出了其中用作存储元件的阻变存储元件形成在基板10的后表面上的示例。
如图6所示，基板10具有形成在第一绝缘膜11上的半导体区域12。第一绝缘膜11由例如硅氮化物(SiN)膜、硅氧化物(SiO2)膜、硅碳氧化物(SiOC)膜、硅碳氧氮化物(SiOCN)膜或者它们的组合膜形成。备选地，第一绝缘膜11由诸如有机绝缘膜或类似物的绝缘膜形成，该绝缘膜由用于典型的半导体器件的层间绝缘层的材料制成。半导体区域12由例如硅层形成。
半导体区域12具有元件隔离区域13，用于分离存储元件部15和逻辑元件部16。元件隔离区域13具有例如浅沟槽隔离(STI)结构且通过利用硅氧化物填充形成在半导体区域12中的元件隔离槽而形成。
共享单个扩散层的第一场效应晶体管Tr1和第二场效应晶体管Tr2形成为在存储元件部15的半导体区域12中彼此相邻。第三场效应晶体管Tr3形成在逻辑元件部16的半导体区域12中。
第一场效应晶体管Tr1和第二场效应晶体管Tr2的每个具有隔着栅极绝缘膜21M形成在半导体区域12的前表面上的栅极电极22M。成为源极区域和漏极区域的扩散层25M和26M形成在栅极电极22M两侧的半导体区域12中。扩散层26M被共享。低阻抗部27M和28M分别形成在扩散层25M和26M的前表面处。在一侧(图中的左侧)的扩散层25M和26M之间的半导体区域12成为第一场效应晶体管Tr1的沟道区域。在另一侧(图中的右侧)的扩散层25M和26M之间的半导体区域12成为第二场效应晶体管Tr2的沟道区域。
栅极绝缘膜21M、栅极电极22M及低阻抗部27M和28M由与半导体器件1的栅极绝缘膜、栅极电极和低阻抗部相同的材料制成。
第三场效应晶体管Tr3具有隔着栅极绝缘膜21L形成在半导体区域12的前表面上的栅极电极22L。成为源极区域和漏极区域的扩散层25L和26L形成在栅极电极22L两侧的半导体区域12中。低阻抗部27L和28L分别形成在扩散层25L和26L的前表面处。在扩散层25L和26L之间的一部分半导体区域12成为第三场效应晶体管Tr3的沟道区域。
栅极绝缘膜21L、栅极电极22L及低阻抗部27L和28L由与半导体器件1的栅极绝缘膜、栅极电极和低阻抗部相同的材料制成。
层间绝缘层41形成在半导体区域12的前表面上，以覆盖第一场效应晶体管Tr1、第二场效应晶体管Tr2和第三场效应晶体管Tr3等。层间绝缘层41形成为具有例如几百nm或更大的厚度，且层间绝缘层41的表面被平坦化。
支撑基板51形成在层间绝缘层41上。
后接触电极63M形成在第一绝缘膜11中，以连接到扩散层25M。阻变存储元件221形成为连接到后接触电极63M。
阻变存储元件221通过层叠第一电极222、存储层223、离子源层224和第二电极225而形成。
第一电极222和第二电极225由例如铂(Pt)、钨(W)、钨氮化物(WN)、铜(Cu)或者类似物制成。
存储层(阻变膜)223由金属氧化物制成。金属氧化物的示例包括钽氧化物、铌氧化物、铝氧化物、镍氧化物、钴氧化物、钛氧化物、铪氧化物、锆氧化物、镓氧化物或者类似物，或者它们的混合。存储层223优选是薄的，且形成为具有等于或小于2nm(优选等于或小于1nm，更优选等于或小于0.5nm)的厚度。
离子源层224包含例如铜(Cu)、银(Ag)和锌(Zn)的至少之一以及诸如碲(Te)、硒(Se)和硫(S)的硫族化物元素的至少之一。例如，CuTe、GeSbTe、CuGeTe、AgGeTe、AgTe、ZnTe、ZnGeTe、CuS、CuGeS、CuSe、CuGeSe及类似物可以为示例。离子源层224可以包含硼(B)、稀土元素或者硅(Si)。
因此，离子源层224包含Cu、Ag和Zn的至少之一。也就是，离子源层224是用于向存储层223提供Cu、Ag和Zn的至少之一的离子的层，或者是用于接收提供给存储层223的离子的层。
扩散层25M和第一电极222通过后接触电极63M彼此电连接，后接触电极63M穿过第一绝缘膜11和扩散层25M并连接到低阻抗部27M的后表面。
在图中，第二电极225用作互连。为此，第二绝缘膜14形成为埋入第一电极222、存储层223和离子源层224，而第二电极225连接到离子源层224且布置在第二绝缘膜14上。
接触电极226连接到第一场效应晶体管Tr1的扩散层26M，接触电极227连接到第三场效应晶体管Tr3的扩散层26L。接触电极226和接触电极227通过互连228彼此连接。从而，第一场效应晶体管Tr1的扩散层26M电连接到第三场效应晶体管Tr3的扩散层26L。通过在多层(图中为三层)中层叠接触电极和互连而形成的多层互连部229连接到第三场效应晶体管Tr3的扩散层25L。
在半导体器件7中，当阻变存储元件221安装在逻辑器件上时，在相关技术中形成在最上面的互连上的阻变存储元件221可以布置在后表面上。因此，可以应用微型化规则，从而可以易于形成高容量的存储器。
阻变存储元件221和用作存取晶体管的第一场效应晶体管Tr1及第二场效应晶体管Tr2可以在浅的后接触电极63M处彼此连接。因此，实现了接触阻抗的降低、MOSFET性能的改善以及接触电极良率的改善。
[半导体器件构造的第八示例]
接下来，将参考图7的示意性截面图描述根据本发明第二实施例的半导体器件的构造的第八示例。图7示出了其中用作存储元件的磁阻存储元件形成在基板10的后表面上的示例。
如图7所示，基板10具有形成在第一绝缘膜11上的半导体区域12。第一绝缘膜11由例如硅氮化物(SiN)膜、硅氧化物(SiO2)膜、硅碳氧化物(SiOC)膜、硅碳氧氮化物(SiOCN)膜或者它们的组合膜形成。备选地，第一绝缘膜11由诸如有机绝缘膜或类似物的绝缘膜形成，该绝缘膜由用于典型的半导体器件的层间绝缘层的材料制成。半导体区域12由例如硅层形成。
半导体区域12具有元件隔离区域13，用于分离存储元件部15和逻辑元件部16。元件隔离区域13具有例如浅沟槽隔离(STI)结构且通过利用硅氧化物填充形成在半导体区域12中的元件隔离槽而形成。
共享单个扩散层的第一场效应晶体管Tr1和第二场效应晶体管Tr2在存储元件部15的半导体区域12中形成为彼此相邻。第三场效应晶体管Tr3形成在逻辑元件部16的半导体区域12中。
第一场效应晶体管Tr1和第二场效应晶体管Tr2的每个具有隔着栅极绝缘膜21M形成在半导体区域12的前表面上的栅极电极22M。成为源极区域和漏极区域的扩散层25M和26M形成在栅极电极22M两侧的半导体区域12中。扩散层26M被共享。低阻抗部27M和28M分别形成在扩散层25M和26M的前表面处。在一侧(图中的左侧)的扩散层25M和26M之间的半导体区域12成为第一场效应晶体管Tr1的沟道区域。在另一侧(图中的右侧)的扩散层25M和26M之间的半导体区域12成为第二场效应晶体管Tr2的沟道区域。
栅极绝缘膜21M、栅极电极22M及低阻抗部27M和28M由与半导体器件1的栅极绝缘膜、栅极电极和低阻抗部相同的材料制成。
第三场效应晶体管Tr3具有隔着栅极绝缘膜21L形成在半导体区域12的前表面上的栅极电极22L。成为源极区域和漏极区域的扩散层25L和26L形成在栅极电极22L两侧的半导体区域12中。低阻抗部27L和28L分别形成在扩散层25L和26L的前表面处。在扩散层25L和26L之间的一部分半导体区域12成为第三场效应晶体管Tr3的沟道区域。
栅极绝缘膜21L、栅极电极22L及低阻抗部27L和28L由与半导体器件1的栅极绝缘膜、栅极电极和低阻抗部相同的材料制成。
层间绝缘层41形成在半导体区域12的前表面上，以覆盖第一场效应晶体管Tr1、第二场效应晶体管Tr2和第三场效应晶体管Tr3等。层间绝缘层41形成为具有例如几百nm或更大的厚度，且层间绝缘层41的表面被平坦化。
支撑基板51形成在层间绝缘层41上。
后接触电极63M形成为穿过第一绝缘膜11和扩散层25M，且连接到低阻抗部27M的后表面。形成连接到后接触电极63M的互连235以及连接到互连235的接触电极236。
写入线237形成在与互连235相同的层处。当电流在写入线237中流动时写入线237产生磁场且反转以下描述的MTJ膜233的自由层的磁化方向。写入线237由例如铜(Cu)、铝(Al)、钛(Ti)、钽(Ta)、钛氮化物(TiN)、钨(W)、钽氮化物(TaN)或者类似物制成。
磁阻存储元件231隔着第二绝缘膜14形成在写入线237上。
磁阻存储元件231通过层叠第一电极232、MTJ膜233和第二电极234而形成。第一电极232连接到接触电极236。
第一电极232由例如钛氮化物(TiN)、钨(W)、铂(Pt)或者类似物制成。第二电极234由例如铂(Pt)制成。
术语“MTJ”是磁隧道结的缩写，并表示磁隧道结。MTJ膜233形成为具有钉扎层(pinning layer)、隧道绝缘膜以及自由层的层叠结构。钉扎层由例如钴(Co)、钴铁硼(CoFeB)或者类似物制成。隧道绝缘膜由例如铝氧化物、镁氧化物或者类似物的氧化物膜形成。自由层由例如镍铁(NiFe)、钌(Ru)和镍铁(NiFe)的层叠膜、钴铁(CoFe)或者类似物形成。
第三绝缘膜17形成为掩埋磁阻存储元件231。位线(或者电源线)238设置于第三绝缘膜17，以连接到磁阻存储元件231的第二电极234且沿与写入线237正交的方向延伸。
接触电极226连接到第一场效应晶体管Tr1的扩散层26M，接触电极227连接到第三场效应晶体管Tr3的扩散层26L。接触电极226和接触电极227通过互连228彼此连接。从而，第一场效应晶体管Tr1的扩散层26M电连接到第三场效应晶体管Tr3的扩散层26L。通过在多层(图中为三层)中层叠接触电极和互连而形成的多层互连部229连接到第三场效应晶体管Tr3的扩散层25L。
在半导体器件8中，当磁阻存储元件231安装在逻辑器件上时，在相关技术中形成在最上面的互连上的阻变存储元件231可以布置在后表面上。因此，可以应用微型化规则，从而可以易于形成高容量的存储器。
磁阻存储元件231和用作存取晶体管的第一场效应晶体管Tr1可以在浅的后接触电极63M处彼此连接。因此，实现了接触阻抗的降低、MOSFET性能的改善以及接触电极良率的改善。
[半导体器件构造的第九示例]
接下来，将参考图8的示意性截面图描述根据本发明第二实施例的半导体器件的构造的第九示例。图8示出了其中用作存储元件的阻变存储元件形成在基板10的后表面上的示例。
如图8所示，基板10具有形成在第一绝缘膜11上的半导体区域12。第一绝缘膜11由例如硅氮化物(SiN)膜、硅氧化物(SiO2)膜、硅碳氧化物(SiOC)膜、硅碳氧氮化物(SiOCN)膜或者它们的组合膜形成。备选地，第一绝缘膜11由诸如有机绝缘膜或类似物的绝缘膜形成，该绝缘膜由用于典型的半导体器件的层间绝缘层的材料制成。半导体区域12由例如硅层形成。
半导体区域12具有元件隔离区域13，用于分离存储元件部15和逻辑元件部16。元件隔离区域13具有例如浅沟槽隔离(STI)结构且通过利用硅氧化物填充形成在半导体区域12中的元件隔离槽而形成。
共享单个扩散层的第一场效应晶体管Tr1和第二场效应晶体管Tr2在存储元件部15的半导体区域12中形成为彼此相邻。第三场效应晶体管Tr3形成在逻辑元件部16的半导体区域12中。
第一场效应晶体管Tr1和第二场效应晶体管Tr2的每个具有隔着栅极绝缘膜21M形成在半导体区域12的前表面上的栅极电极22M。成为源极区域和漏极区域的扩散层25M和26M形成在栅极电极22M两侧的半导体区域12中。扩散层26M被共享。低阻抗部27M和28M分别形成在扩散层25M和26M的前表面处。在一侧(图中的左侧)的扩散层25M和26M之间的半导体区域12成为第一场效应晶体管Tr1的沟道区域。在另一侧(图中的右侧)的扩散层25M和26M之间的半导体区域12成为第二场效应晶体管Tr2的沟道区域。
栅极绝缘膜21M、栅极电极22M及低阻抗部27M和28M由与半导体器件1的栅极绝缘膜、栅极电极和低阻抗部相同的材料制成。
第三场效应晶体管Tr3具有隔着栅极绝缘膜21L形成在半导体区域12的前表面上的栅极电极22L。成为源极区域和漏极区域的扩散层25L和26L形成在栅极电极22L两侧的半导体区域12中。低阻抗部27L和28L分别形成在扩散层25L和26L的前表面处。在扩散层25L和26L之间的一部分半导体区域12成为第三场效应晶体管Tr3的沟道区域。
栅极绝缘膜21L、栅极电极22L及低阻抗部27L和28L由与半导体器件1的栅极绝缘膜、栅极电极和低阻抗部相同的材料制成。
层间绝缘层41形成在半导体区域12的前表面上，以覆盖第一场效应晶体管Tr1、第二场效应晶体管Tr2和第三场效应晶体管Tr3等。层间绝缘层41形成为具有例如几百nm或更大的厚度，且层间绝缘层41的表面被平坦化。
支撑基板51形成在层间绝缘层41上。
后接触电极63M形成在第一绝缘膜11中，以连接到扩散层25M。铁电存储元件241形成为连接到后接触电极63M。
铁电存储元件241通过层叠第一电极242、铁电膜243和第二电极244而形成。
面对后接触电极63M的第一电极242由例如铂(Pt)制成。
铁电膜243由锆钛酸铅(PZT：Pb(Zr，Ti)O3)、钽酸锶铋(SBT：SrBi2Ta2O9)、钛酸镧铋(BLT：(Bi，La)4Ti3O12)或者类似物制成。
第二电极244由例如铱氧化物(IrO2)制成。
各个材料都是示例并可以被适当地改变。
扩散层25M和第一电极242通过后接触电极63M彼此电连接，后接触电极63M穿过第一绝缘膜11和扩散层25M并连接到低阻抗部27M的后表面。
第二绝缘膜14形成为掩埋铁电存储元件241，且第二电极244形成在连接到铁电存储元件241的接触电极245上。互连246形成于第二绝缘膜14，以连接到接触电极245。
接触电极226连接到第一场效应晶体管Tr1的扩散层26M，接触电极227连接到第三场效应晶体管Tr3的扩散层26L。接触电极226和接触电极227通过互连228彼此连接。从而，第一场效应晶体管Tr1的扩散层26M电连接到第三场效应晶体管Tr3的扩散层26L。通过在多层(图中为三层)中层叠接触电极和互连而形成的多层互连部229连接到第三场效应晶体管Tr3的扩散层25L。
在半导体器件9中，当铁电存储元件241安装在逻辑器件上时，在相关技术中形成在最上面的互连上的铁电存储元件241可以布置在后表面上。因此，可以应用微型化规则，从而可以易于形成高容量的存储器。
铁电存储元件241和用作存取晶体管的第一场效应晶体管Tr1可以在浅的后接触电极63M处彼此连接。因此，实现了接触阻抗的降低、MOSFET性能的改善以及接触电极良率的改善。
<3.第三实施例>
[制造半导体器件的方法的第一示例]
将参考图9到11的工艺截面图描述根据本发明第三实施例的半导体器件的制造方法的第一示例。该制造方法是关于第一实施例的第一示例的制造方法。
如图9所示，采用SOI基板310，在SOI基板310中，硅层313(对应于半导体区域12)隔着绝缘层312形成在第一支撑基板311上。
P沟道晶体管和N沟道晶体管通过典型的晶体管形成工艺形成。
首先，用于使P沟道晶体管形成区域和N沟道晶体管形成区域彼此分离的元件隔离区域13形成在半导体区域12中。
接下来，栅极电极22(22P、22N)隔着栅极绝缘膜21(21P、21N)形成在半导体区域12上。当栅极绝缘膜21P和21N形成为具有变化的厚度时，栅极绝缘膜通过不同的工艺形成。栅极绝缘膜21由例如通过热氧化、等离子体氧化或者等离子体氮化法形成的热氧氮化物膜形成。备选地，作为形成绝缘膜21的方法，可以采用MOCVD法或ALD法。术语“MOCVD”是金属有机化学气相沉积的缩写。术语“ALD”是原子层沉积的缩写。
栅极绝缘膜21由例如铪氧化物(HfO2)、硅氧氮化铪(HfSiON)、锆氧化物(ZrO2)、硅氧氮化锆(ZrSiON)或者类似物的所谓的高介电常数(高k)膜形成。备选地，栅极绝缘膜21P由热氧氮化物膜和高介电常数膜的组合膜形成。
栅极电极22由例如多晶硅制成。备选地，栅极电极22由钛氮化物(TiN)、钽碳化物(TaC)、钨(W)或者类似物制成。
接下来，尽管未示出，但可以形成LDD(轻掺杂漏极，Lightly DopedDrain)区域。在这种情况下，当形成P沟道晶体管形成区域的LDD区域时，N沟道晶体管形成区域用抗蚀剂或类似物遮盖，进行离子注入以形成P沟道晶体管的LDD区域。之后，用于离子注入的掩模被去除。接下来，当形成N沟道晶体管形成区域的LDD区域时，P沟道晶体管形成区域用抗蚀剂或类似物遮盖，进行离子注入以形成N沟道晶体管的LDD区域。之后，用于离子注入的掩模被去除。LDD区域的任意之一可以较早地形成。
接下来，侧壁部23(23P、23N)和24(24P、24N)形成在栅极电极22的侧壁处。典型地，侧壁部形成为围绕栅极电极22，使得侧壁部23和24连续地形成。侧壁部23和24由例如硅氧化物(SiO2)、硅氮化物(SiN)、硅氧氮化物(SiON)或者类似物制成。备选地，侧壁部23和24由这些材料的组合膜形成。
接下来，N沟道晶体管形成区域用抗蚀剂或类似物遮盖，进行P型杂质的离子注入以形成P沟道晶体管的扩散层25(25P)和26(26P)。之后，用于离子注入的掩模被去除。接下来，P沟道晶体管形成区域用抗蚀剂或类似物遮盖，进行N型杂质的离子注入以形成N沟道晶体管的扩散层25(25N)和26(26N)。之后，用于离子注入的掩模被去除。
接下来，具有低于扩散层25和26的阻抗的低阻抗部27和28分别通过典型的硅化工艺由硅化物层形成在扩散层25和26的前表面处。已知硅化物层具有低于通过在硅层中注入离子而形成的扩散层的阻抗。硅化物层由例如钴(Co)、镍(Ni)、铂(Pt)、钽(Ta)、钛(Ti)或类似物的金属硅化物制成。
当栅极电极22由多晶硅制成时，低阻抗部29(29P、29N)与低阻抗部27和28同时地形成在栅极电极22的上部处。
这样，形成具有P沟道晶体管1P和N沟道晶体管1N的半导体器件1。
接下来，如图10所示，层间绝缘层41形成在半导体区域12上，以覆盖半导体器件1。层间绝缘层41由例如硅氮化物(SiN)膜、硅氧化物(SiO2)膜、硅碳氧化物(SiOC)膜、硅碳氧氮化物(SiOCN)膜或者它们的组合膜形成。备选地，层间绝缘层41由诸如有机绝缘膜或类似物的绝缘膜形成，该绝缘膜由用于典型的半导体器件的层间绝缘层的材料制成。之后，层间绝缘层41的表面被平坦化。
接下来，支撑基板51堆叠在层间绝缘层41上。支撑基板51的示例包括硅基板、玻璃基板、塑料基板以及类似物。
接下来，如图11所示，第一绝缘膜11形成在半导体区域12的后表面上。从而，形成基板10，在基板10中半导体区域12形成在第一绝缘膜11上。第一绝缘膜11由例如硅氮化物(SiN)膜、硅氧化物(SiO2)膜、硅碳氧化物(SiOC)膜、硅碳氧氮化物(SiOCN)膜或者它们的组合膜形成。备选地，第一绝缘膜11由诸如有机绝缘膜或类似物的绝缘膜形成，该绝缘膜由用于典型的半导体器件的层间绝缘层的材料制成。
接下来，接触孔61P和62P通过典型的光刻和蚀刻技术形成在第一绝缘膜11中，以分别与扩散层25P和26P相通。接触孔61P和62P分别穿过扩散层25P和26P并到达低阻抗部27P和28P的后表面。
同时，接触孔61N和62N形成在第一绝缘膜11中，以分别与扩散层25N和26N相通。接触孔61N和62N分别穿过扩散层25N和26N且到达低阻抗部27N和28N的后表面。
接下来，后接触电极63P和64P分别形成在接触孔61P和62P中，以连接到低阻抗部27P和28P的后表面。同时，后接触电极63N和64N分别形成在接触孔61N和62N中，以连接到低阻抗部27N和28N的后表面。后接触电极63P和64P及后接触电极63N和64N分别通过用金属材料填充接触孔61P和62P及接触孔61N和62N而形成。金属材料的示例包括钛(Ti)、钛氮化物(TiN)、钽(Ta)、钽氮化物(TaN)、钨(W)、铜(Cu)或者类似物。
接下来，第二绝缘膜14形成在第一绝缘膜11处。第二绝缘膜14由例如硅氮化物(SiN)膜、硅氧化物(SiO2)膜、硅碳氧化物(SiOC)膜、硅碳氧氮化物(SiOCN)膜或者它们的组合膜形成。备选地，第二绝缘膜14由诸如有机绝缘膜或类似物的绝缘膜形成，该绝缘膜由用于典型的半导体器件的层间绝缘层的材料制成。
接下来，互连槽65P和66P通过典型的光刻和蚀刻技术形成在第二绝缘膜14中，以分别与后接触电极63P和64P相通。互连槽65P和66P分别到达后接触电极63P和64P。同时，互连槽65N和66N形成在第二绝缘膜14中，以分别与后接触电极63N和64N相通。互连槽65N和66N分别到达后接触电极63N和64N。
接下来，互连67P和68P通过典型的互连形成工艺分别形成在互连槽65P和66P中以连接到后接触电极63P和64P。同时，互连67N和68N分别形成在互连槽65N和66N中，以连接到后接触电极63N和64N。互连67P、68P、67N和68N分别通过用金属材料或它们的组合膜填充互连槽65P、66P、65N和66N而形成。金属材料的示例包括钛(Ti)、钛氮化物(TiN)、钽(Ta)、钽氮化物(TaN)、钌(Ru)、铜(Cu)或者类似物。
尽管未示出，但可以形成第N互连以及连接第N层叠互连与第(N-1)互连的第(N-1)后接触电极(这里，N≥2)。也就是，互连可以以多层互连的形式形成。
在半导体器件1的制造方法中，后接触电极63P、64P、63N和64N分别穿过扩散层25P、26P、25N和26N直接连接到低阻抗部27P、28P、27N和28N。因此，后接触电极63P与扩散层25P之间的接触阻抗值减小。类似地，后接触电极64P、63N和64N与扩散层26P、25N和26N之间的接触阻抗值减小。也就是，后接触电极63P、64P、63N和64N与扩散层25P、26P、25N和26N之间的接触阻抗值等于前接触电极(未示出)与扩散层25P、26P、25N和26N之间的接触阻抗值，该前接触电极从前表面连接到形成在扩散层25P、26P、25N和26N前表面处的低阻抗部27P、28P、27N和28N。
因此，将不形成在相关技术中形成在栅极电极22上的接触电极，从而栅极电极22与后接触电极63P、64P、63N和64N之间的寄生电容减小。
即使栅极电极22与接触电极之间的距离在平面布局方面随着元件的微型化而减小时，栅极电极22也能够与后接触电极63P、64P、63N和64N可靠地绝缘。
接触电极的微型化通过后接触电极63P、64P、63N和64N的小的深宽比而促进。
即使当所谓的应力衬垫膜(未示出)设置在晶体管上以改善迁移率时，该应力衬垫膜也不被接触电极分开，因此应力衬垫膜的应力效应的损失是小的。应力衬垫膜(CSIL：沟道应力诱生衬垫)典型地由具有拉应力或压应力的硅氮化物膜形成。
[制造半导体器件的方法的第二示例]
接下来，将参考图12的工艺截面图描述根据本发明第三实施例的半导体器件的制造方法的第二示例。该第二示例是关于第一实施例的半导体器件的第二示例的制造方法。
如图12所示，用于分离半导体区域12中的晶体管形成区域的元件隔离区域13由SOI基板的作为半导体区域12的硅层形成。然后，第一晶体管101(例如，P沟道晶体管或N沟道晶体管)通过典型的晶体管形成工艺形成在半导体区域12的晶体管形成区域中。
具体地，栅极电极22隔着栅极绝缘膜21形成在半导体区域12的晶体管形成区域上。
栅极绝缘膜21由例如铪氧化物(HfO2)、硅氧氮化铪(HfSiON)、锆氧化物(ZrO2)、硅氧氮化锆(ZrSiON)或者类似物的所谓的高介电常数(高k)膜形成。备选地，栅极绝缘膜21由热氧氮化物膜和高介电常数膜的组合膜形成。
栅极电极22由例如多晶硅制成。
接下来，侧壁部23和24形成在栅极电极22的侧壁处。侧壁部23和24由例如硅氧化物(SiO2)、硅氮化物(SiN)、硅氧氮化物(SiON)或者类似物制成。备选地，侧壁部23和24由这些材料的组合膜形成。在形成侧壁部23和24之前，LDD(轻掺杂漏极)区域可以形成在栅极电极22两侧的半导体区域12中。
扩散层25和26通过离子注入法形成在栅极电极22两侧的半导体区域12中。在P沟道晶体管的情况下，扩散层25和26通过离子注入P型杂质而形成，在N沟道晶体管的情况下，扩散层25和26通过离子注入N型碳氟化物(CFx)而形成，且形成源极区域和漏极区域。扩散层25和26之间的半导体区域12成为沟道区域。
接下来，具有低于扩散层25和26的阻抗(电阻)的低阻抗部27和28通过典型的硅化工艺由硅化物形成在扩散层25和26的前表面处。硅化物层由例如钴(Co)、镍(Ni)、铂(Pt)、钽(Ta)、钛(Ti)或类似物的金属硅化物制成。
同时，低阻抗部29形成在栅极电极22的上部处。
这样，第一晶体管101形成在半导体区域12中。
第二晶体管102通过与第一晶体管101相同的工艺同时形成在元件隔离区域13上，且第二晶体管102的栅极电极122的一部分形成在元件隔离区域13上。栅极电极122由多晶硅制成。低阻抗部129由与以上所描述相同的硅化物层形成在栅极电极122的上部处，且与低阻抗部27和28同时形成。
这样，形成具有第一晶体管101和第二晶体管102的半导体器件2。
接下来，层间绝缘层41形成在半导体区域12上，以覆盖半导体器件2。层间绝缘层41由例如硅氮化物(SiN)膜、硅氧化物(SiO2)膜、硅碳氧化物(SiOC)膜、硅碳氧氮化物(SiOCN)膜或者它们的组合膜形成。备选地，层间绝缘层41由诸如有机绝缘膜或类似物的绝缘膜形成，该绝缘膜由用于典型的半导体器件的层间绝缘层的材料制成。之后，层间绝缘层41的表面被平坦化。
支撑基板51堆叠在层间绝缘层41上。支撑基板51的示例包括硅基板、玻璃基板、塑料基板以及类似物。
接下来，尽管未示出，但SOI基板的第一支撑基板和绝缘层被去除以暴露半导体区域12的后表面。
接下来，第一绝缘膜11形成在半导体区域12的后表面上。从而，形成基板10，在基板10中半导体区域12形成在第一绝缘膜11上。第一绝缘膜11由例如硅氮化物(SiN)膜、硅氧化物(SiO2)膜、硅碳氧化物(SiOC)膜、硅碳氧氮化物(SiOCN)膜或者它们的组合膜形成。备选地，第一绝缘膜11由诸如有机绝缘膜或类似物的绝缘膜形成，该绝缘膜由用于典型的半导体器件的层间绝缘层的材料制成。
接下来，接触孔61和62通过典型的光刻和蚀刻技术形成在第一绝缘膜11中，以分别与扩散层25和26相通。接触孔61和62分别穿过扩散层25和26且到达低阻抗部27和28的后表面。其中，接触孔62进一步到达栅极电极122的低阻抗部129的后表面。接下来，后接触电极63和64分别形成在接触孔61和62中，以连接到低阻抗部27和28的后表面。其中，后接触电极64连接到扩散层26的低阻抗部28和栅极电极122的低阻抗部129。后接触电极63和64分别通过用金属材料(例如，钛(Ti)、钛氮化物(TiN)、钽(Ta)、钽氮化物(TaN)、钨(W)、铜(Cu)或者类似物)填充接触孔61和62而形成。
接下来，第二绝缘膜14形成在第一绝缘膜11处。第二绝缘膜14由例如硅氮化物(SiN)膜、硅氧化物(SiO2)膜、硅碳氧化物(SiOC)膜、硅碳氧氮化物(SiOCN)膜或者它们的组合膜形成。备选地，第二绝缘膜14由诸如有机绝缘膜或类似物的绝缘膜形成，该绝缘膜由用于典型的半导体器件的层间绝缘层的材料制成。
接下来，互连槽65和66通过典型的光刻和蚀刻技术形成在第二绝缘膜14中，以分别达到后接触电极63和64。
接下来，互连67和68通过典型的互连形成工艺分别形成在互连槽65和66中以连接到后接触电极63和64。互连67和68分别通过用金属材料(例如，钛(Ti)、钛氮化物(TiN)、钽(Ta)、钽氮化物(TaN)、钌(Ru)、铜(Cu)或者类似物，或它们的组合膜)填充互连槽65和66而形成。
尽管未示出，但可以形成第N互连以及连接第N层叠互连与第(N-1)互连的第(N-1)后接触电极(这里，N≥2)。也就是，互连可以以多层互连的形式形成。
在半导体器件2的制造方法中，可以形成所谓的共享接触电极结构。即使在共享接触电极结构中，也获得与半导体器件1的制造方法相同的优点。
[制造半导体器件的方法的第三示例]
接下来，将参考图13A到13B的工艺截面图描述根据本发明第三实施例的半导体器件的制造方法的第三示例。第三示例是这样的制造方法，其中在半导体器件的制造方法的第一示例中，形成侧壁部，然后去除该侧壁部以形成空间。第三示例是关于第一实施例的半导体器件的第三示例的制造方法。
如图13A所示，与半导体器件的制造方法的第一示例类似，P沟道晶体管1P和N沟道晶体管1N形成在SOI基板310的半导体区域12中。
也就是，栅极电极22(22P、22N)隔着栅极绝缘膜21(21P、21N)形成在半导体区域12上，且侧壁部23和24形成在栅极电极22的侧壁处。侧壁部23和24由例如硅氧化物(SiO2)、硅氮化物、硅氧氮化物或者类似物制成。侧壁部23和24由这些材料的组合膜形成。成为源极区域和漏极区域的扩散层25(25P、25N)和26(26P、26N)形成在栅极电极22(22P、22N)两侧的半导体区域12中。
具有低于扩散层25和26的阻抗的低阻抗部27和28通过典型的硅化工艺由硅化物层形成在扩散层25和26的前表面处。硅化物层由例如钴(Co)、镍(Ni)、铂(Pt)、钽(Ta)、钛(Ti)或类似物的金属硅化物制成。
尽管未示出，但当栅极电极22由多晶硅制成时，低阻抗部(未示出)与低阻抗部27和28同时地形成在栅极电极22的上部处。
接下来，第一层间绝缘层42形成在半导体区域12上，以覆盖P沟道晶体管1P和N沟道晶体管1N。之后，第一层间绝缘层42的上部被抛光使得栅极电极22及侧壁部23和24的上部被暴露。抛光通过例如化学机械抛光进行。
接下来，如图13B所示，侧壁部23和24(见13A)被去除以形成空间91P和92P及空间91N和92N。当侧壁部23和24由例如硅氧化物膜和硅氮化物膜的层叠膜形成时，这些膜之一可以被去除以形成空间91P和92P及空间91N和92N。
接下来，第二层间绝缘层43形成在第一层间绝缘层42上，使得其不填充空间91P和92P及空间91N和92N。第二层间绝缘层43由例如硅氮化物、硅氧化物、硅碳氧化物、硅碳氧氮化物或者类似物，或者它们的组合膜制成。
这样，第一层间绝缘层42和第二层间绝缘层43形成层间绝缘层41。支撑基板51堆叠在层间绝缘层41上。
后续制造工艺与参考半导体器件的制造方法的第一示例所描述的相同。
在半导体器件3的制造方法中，空间91P和92P相对于栅极电极22P侧向形成，且空间91N和92N相对于栅极电极22N侧向形成。因此，寄生电容可以进一步降低。此外，获得与半导体器件1的制造方法相同的优点。
[制造半导体器件的方法的第四示例]
接下来，将描述根据本发明第三实施例的半导体器件的制造方法的第四示例。
在半导体器件的制造方法的第四示例中，如图13A所示，形成空间91P和92P及空间91N和92N，然后，空间91P和92P及空间91N和92N用例如低介电常数膜填充，该低介电常数膜具有低于硅氧化物的介电常数。低介电常数膜的示例包括用于层间绝缘层的聚芳基醚(polyaryl ether)、聚对二甲苯(polyparaxylylene)、聚芳基醚(polyaryl ether)或者氟化聚芳基醚(fluorinated polyaryl ether)的低介电常数有机膜。备选地，可以采用绝缘膜，例如硅碳氧化物(SiOC)膜、甲基倍半硅氧烷(MSQ，methylsilsesquioxane)或者氢化硅倍半氧烷(HSQ，hydrosilsesquioxane)、多孔膜、硅氟氧化物(SiOF)或者类似物。
之后，与半导体器件的制造方法的第三示例类似，可以进行用于形成第二层间绝缘层43的工艺。
如上所述，如果侧壁部23P和24P及侧壁部23N和24N由低介电常数膜形成，则空间91P和92P及空间91N和92N被填充，从而可以形成刚性结构并可以降低寄生电容。
在半导体器件的制造方法的第一示例中，侧壁部23和24可以例如由低介电常数膜形成，该低介电常数膜具有低于硅氧化物的介电常数。在这种情况下，低介电常数膜优选由成为用于离子注入的掩模的材料制成。
[制造半导体器件的方法的第五示例]
接下来，将参考图14到图16的工艺截面图描述根据本发明第三实施例的半导体器件的制造方法的第五示例。
如图14所示，与半导体器件的制造方法的第一示例类似，用于使P沟道晶体管形成区域和N沟道晶体管形成区域彼此分离的元件隔离区域13形成在SOI基板310的半导体区域12中。之后，P沟道晶体管5P和N沟道晶体管5N分别形成在P沟道晶体管形成区域和N沟道晶体管形成区域中。
也就是，栅极电极22(22P、22N)隔着栅极绝缘膜21(21P、21N)形成在半导体区域12上，且侧壁部23和24形成在栅极电极22的侧壁处。侧壁部23和24由例如硅氧化物(SiO2)、硅氮化物、硅氧氮化物或者类似物制成。备选地，侧壁部23和24由这些材料的组合膜形成。成为源极区域和漏极区域的扩散层25(25P、25N)和26(26P、26N)形成在栅极电极22(22P、22N)两侧的半导体区域12中。
这样，形成具有P沟道晶体管5P和N沟道晶体管5N的半导体器件5。
接下来，如图15所示，层间绝缘层41形成在半导体区域12上，以覆盖半导体器件5。同时，形成分别连接到扩散层25P和26P的前表面的电极44P和45P以及分别连接到电极44P和45P的互连46P和47P。同时，形成分别连接到扩散层25N和26N的前表面的电极44N和45N以及分别连接到电极44N和45N的互连46N和47N。
具体地，例如，第一层间绝缘层形成为覆盖P沟道晶体管5P和N沟道晶体管5N。之后，接触孔分别形成在第一层间绝缘层中，以到达扩散层25P和26P及扩散层25N和26N，且电极44P和45P及电极44N和45N形成在接触孔中。
接下来，第二层间绝缘层形成在第一层间绝缘层上。接下来，互连槽分别形成在第二层间绝缘层中，以连接到电极44P和45P及电极44N和45N，且互连46P和47P及互连46N和47N形成在互连槽中。第三层间绝缘层形成在第二层间绝缘层上。第三层间绝缘层的表面被平坦化。
这样，第一到第三层间绝缘层形成层间绝缘层41。
层间绝缘层41由例如硅氮化物(SiN)膜、硅氧化物(SiO2)膜、硅碳氧化物(SiOC)膜、硅碳氧氮化物(SiOCN)膜或者它们的组合膜形成。备选地，层间绝缘层41由诸如有机绝缘膜或类似物的绝缘膜形成，该绝缘膜由用于典型的半导体器件的层间绝缘层的材料制成。
接下来，支撑基板51堆叠在层间绝缘层41上。支撑基板51的示例包括硅基板、玻璃基板、塑料基板以及类似物。
之后，SOI基板310的第一支撑基板311和绝缘层312被去除。
在图中，示出了去除之前的状态。
接下来，如图16所示，第一绝缘膜11形成在半导体区域12的后表面上。从而，形成基板10，在基板10中半导体区域12形成在第一绝缘膜11上。第一绝缘膜11由例如硅氮化物(SiN)膜、硅氧化物(SiO2)膜、硅碳氧化物(SiOC)膜、硅碳氧氮化物(SiOCN)膜或者它们的组合膜形成。备选地，第一绝缘膜11由诸如有机绝缘膜或类似物的绝缘膜形成，该绝缘膜由用于典型的半导体器件的层间绝缘层的材料制成。
接下来，接触孔61P和62P通过典型的光刻和蚀刻技术形成在第一绝缘膜11中，以分别与扩散层25P和26P相通。接触孔61P和62P分别穿过扩散层25P和26P且到达成为低阻抗部的电极44P和45P的后表面。
同时，接触孔61N和62N形成在第一绝缘膜11中，以分别与扩散层25N和26N相通。接触孔61N和62N分别穿过扩散层25N和26N且到达成为低阻抗部的电极44N和45N的后表面。
接下来，后接触电极63P和64P分别形成在接触孔61P和62P中以连接到电极44P和45P的后表面。同时，后接触电极63N和64N分别形成在接触孔61N和62N中以连接到电极44N和45N的后表面。例如，后接触电极63P和64P及后接触电极63N和64N分别通过用金属材料填充接触孔61P和62P及接触孔61N和62N而形成。金属材料的示例包括钛(Ti)、钛氮化物(TiN)、钽(Ta)、钽氮化物(TaN)、钨(W)、铜(Cu)以及类似物。
接下来，第二绝缘膜14形成在第一绝缘膜11处。第二绝缘膜14由例如硅氮化物(SiN)膜、硅氧化物(SiO2)膜、硅碳氧化物(SiOC)膜、硅碳氧氮化物(SiOCN)膜或者它们的组合膜形成。备选地，第二绝缘膜14由诸如有机绝缘膜或类似物的绝缘膜形成，该绝缘膜由用于典型的半导体器件的层间绝缘层的材料制成。
接下来，互连槽65P和66P通过典型的光刻和蚀刻技术形成在第二绝缘膜14中，以分别与后接触电极63P和64P相通。互连槽65P和66P分别到达后接触电极63P和64P。同时，互连槽65N和66N形成在第二绝缘膜14中，以分别与后接触电极63N和64N相通。互连槽65N和66N分别到达后接触电极63N和64N。
接下来，互连67P和68P通过典型的互连形成工艺分别形成在互连槽65P和66P中以连接到后接触电极63P和64P。同时，互连67N和68N分别形成在互连槽65N和66N中，以连接到后接触电极63N和64N。互连67P、68P、67N和68N分别通过用金属材料或它们的组合膜填充互连槽65P、66P、65N和66N而形成。金属材料的示例包括钛(Ti)、钛氮化物(TiN)、钽(Ta)、钽氮化物(TaN)、钌(Ru)、铜(Cu)以及类似物。
尽管未示出，但可以形成第N互连以及连接第N层叠互连与第(N-1)互连的第(N-1)后接触电极(这里，N≥2)。也就是，互连可以以多层互连的形式形成。
在前表面上的互连层可以具有单层或多层。
在半导体器件5的制造方法中，后接触电极63P、64P、63N和64N分别穿过扩散层25P、26P、25N和26N直接连接到电极44P、45P、44N和45N。因此，例如，后接触电极63P与扩散层25P之间的接触阻抗值减小。类似地，后接触电极64P、63N和64N与扩散层26P、25N和26N之间的接触阻抗值减小。也就是，后接触电极63P、64P、63N和64N与扩散层25P、26P、25N和26N之间的接触阻抗值等于前接触电极(未示出)与扩散层25P、26P、25N和26N之间的接触阻抗值，该前接触电极从前表面连接到形成在扩散层25P、26P、25N和26N前表面处的电极45P、46P、45N和46N。
因此，将不形成在相关技术中形成在栅极电极22P和22N上的接触电极，从而栅极电极22P和22N与后接触电极63P、64P、63N和64N之间的寄生电容减小。
即使栅极电极22P和22N与接触电极之间的距离在平面布局方面随着元件的微型化而减小时，栅极电极22P和22N也能够与后接触电极63P、64P、63N和64N可靠地绝缘。
接触电极的微型化通过后接触电极63P、64P、63N和64N的小的深宽比而促进。
即使当所谓的应力衬垫膜(未示出)设置在晶体管上以改善迁移率时，该应力衬垫膜没有被接触电极分开，因此应力衬垫膜的应力效应的损失是小的。应力衬垫膜(CSIL：沟道应力诱生衬垫)典型地由具有拉应力或压应力的硅氮化物膜形成。
本申请包括于2009年1月22日提交到日本专利局的日本优先权专利申请JP 2009-011691相关的主题，且其全部内容通过引用结合于此。
本领域技术人员应当理解，根据设计需要和其他因素，可以在权利要求书或其等同物的范围内进行各种修改、结合、子结合和变更。

Claims (19)

1.一种半导体器件，包括：
扩散层，形成在基板的前表面处；
低阻抗部，形成在所述扩散层的前表面处，并具有低于所述扩散层的阻抗；以及
后接触电极，从所述基板的后表面贯穿所述基板以穿过所述扩散层连接到所述低阻抗部。
2.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括：
至少一半导体区域，形成在所述基板的前表面处，
其中栅极电极隔着栅极绝缘膜形成在所述半导体区域上，并且
所述扩散层形成在所述栅极电极两侧的所述半导体区域中。
3.根据权利要求2所述的半导体器件，
其中所述基板具有绝缘层和形成在所述绝缘层上的所述半导体区域，并且
具有隔着所述栅极绝缘膜形成在所述半导体区域上的所述栅极电极以及由在所述栅极电极两侧的所述半导体区域中的所述扩散层形成的源极区域和漏极区域的晶体管是完全耗尽型晶体管。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的半导体器件，
其中所述低阻抗部由硅化物层构成。
5.根据权利要求4所述的半导体器件，还包括：
硅化物层，形成在所述栅极电极的前表面处，
其中所述后接触电极连接到形成在所述扩散层中的一个扩散层处的所述硅化物层以及形成在所述栅极电极处的所述硅化物层。
6.根据权利要求2所述的半导体器件，
其中绝缘膜隔着空间形成在所述栅极电极的侧方。
7.根据权利要求2所述的半导体器件，
其中侧壁部形成在所述栅极电极的侧壁处，并且
所述侧壁部由具有低于硅氧化物的介电常数的低介电常数膜构成。
8.根据权利要求1所述的半导体器件，
其中所述低阻抗部由电极构成。
9.根据权利要求1所述的半导体器件，
其中存储元件连接到所述后接触电极。
10.根据权利要求9所述的半导体器件，
其中所述存储元件由电容器构成。
11.根据权利要求9所述的半导体器件，
其中所述存储元件由阻变存储元件构成。
12.根据权利要求9所述的半导体器件，
其中所述存储元件由磁阻存储元件构成。
13.根据权利要求9所述的半导体器件，
其中所述存储元件由铁电存储元件构成。
14.一种半导体器件的制造方法，所述方法包括步骤：
隔着栅极绝缘膜在SOI基板的硅层上形成栅极电极以及在所述栅极电极两侧的所述硅层中形成扩散层，从而形成晶体管，其中在所述SOI基板中所述硅层隔着绝缘层形成在第一支撑基板上；
在所述扩散层的前表面处形成阻抗低于所述扩散层的低阻抗部；
隔着覆盖所述晶体管的绝缘膜在所述硅层上形成第二支撑基板以及去除所述第一支撑基板和所述绝缘层；以及
在所述硅层上形成层间绝缘层以及在所述层间绝缘层和所述硅层中形成后接触电极以连接到所述低阻抗部。
15.根据权利要求14所述的方法，
其中所述低阻抗部由硅化物层形成。
16.根据权利要求15所述的方法，
其中当所述低阻抗部由硅化物层形成时，在所述栅极电极的前表面处也形成硅化物层，并且
所述后接触电极连接到形成在所述扩散层中的一个扩散层处的硅化物层以及形成在所述栅极电极处的硅化物层。
17.根据权利要求14所述的方法，还包括步骤：
在形成所述栅极电极之后且在形成所述扩散层之前，在所述栅极电极的侧壁处形成侧壁部；
形成第一绝缘膜以覆盖所述栅极电极和所述侧壁部；
暴露所述侧壁部的上部；
去除所述侧壁部以在所述栅极电极与所述第一绝缘膜之间形成空间；以及
在所述第一绝缘膜上形成第二绝缘膜并保留所述空间，从而所述第一绝缘膜和所述第二绝缘膜形成所述绝缘膜。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括步骤：
在所述空间中填充低介电常数膜，所述低介电常数膜具有低于硅氧化物的介电常数。
19.根据权利要求14所述的方法，
其中所述低阻抗部由电极构成。
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