改善輕摻雜源/漏極的摻雜輪廓的方法
2023-05-24 02:13:26
專利名稱：改善輕摻雜源/漏極的摻雜輪廓的方法
技術領域：
本發明涉及一種對源/漏極區域進行輕離子摻雜的方法，特別涉及一種能夠適用在工藝尺寸進入深次微米後的形成較佳源/漏極輕離子摻雜輪廓的方法。
背景技術：
當半導體組件的生產進入到深次微米(deep submicron)工藝時，通常採用輕摻雜漏極(lightly doped drain)來有效降低漏極附近的高電場效應，但隨著信道長度變短時，將產生信道導電相對增大，而柵極邊壁的正下方為高電場區域因此最容易產生電游離現象，此時熱電子注入邊壁將造成輕摻雜漏極區域產生空乏，而導致電阻增加，造成LDD特有的劣化模式。
因此，由在LDD電晶體邊壁下方的輕摻雜漏極區域會產生上述問題，為了解決這個問題，所以發展出Gate Overlap LDD電晶體結構，通過將輕摻雜漏極區域的延伸長度延至柵極結構下方，利用柵極結構10下方的輕摻雜漏極延伸區域14，使電晶體運作時施加在柵極的正電壓使輕摻雜漏極區域累積電子，而使得電阻降低，使熱電子將無法注入邊壁，來達到有效的抑制LDD特有的劣化模式。
請參閱圖1所示，Gate Overlap LDD是採用利用柵極結構10(有時也會有加入修補柵極刻蝕損傷的氧化層12)為LDD工藝時的離子植入掩膜，此種方式所形成的輕摻雜漏極區域輪廓將如圖2所示，對此輕摻雜漏極區域進行回火時，將因為離子濃度與接受到的熱驅動能量使得輕摻雜漏極區域輪廓形成如圖3所示的輕摻雜漏極區域的延伸輪廓，由圖3中可明顯發現通常的工藝無法形成完美的傾斜狀延伸輪廓，且當工藝進入深次微米，如此不易控制的延伸區輪廓對簡訊道及熱電子效應的改善並不完善。
因此，本發明是針對上述問題提出一種改善淺離子摻雜輪廓的方法，來解決通常進入深次微米工藝下，對簡訊道及熱電子效應的改善不完善的缺點。
發明內容
本發明的主要目的，在在提供一種改善輕摻雜源/漏極的摻雜輪廓的方法，它是利用對襯底層與輕摻雜犧牲層進行溼式刻蝕，使其形成一剩餘襯底層與剩餘輕摻雜犧牲層，接著利用柵極結構、剩餘襯底層與剩餘輕摻雜犧牲層為掩膜，來進行輕摻雜漏極工藝，以獲得一較佳的源/漏極輕離子摻雜輪廓。
本發明的另一目的，在在提供一種改善輕摻雜源/漏極的摻雜輪廓的方法，其能夠有效地改善通常工藝進入深次微米工藝後無法獲得完美傾斜輕離子摻雜輪廓的缺點。
本發明的另一目的，在在提供一種改善輕摻雜源/漏極的摻雜輪廓的方法，其能夠有效避免組件尺寸逐漸微小化下所產生的簡訊道及熱電子效應。
本發明的一實施方案為提供一種改善輕摻雜源/漏極的摻雜輪廓的方法，其首先提供一內是形成有多個隔離區域的半導體基底；在半導體基底上形成一包含一柵氧化層及其上方的多晶矽層的電晶體柵極結構；在半導體基底上形成一襯底層與在柵極結構側壁形成一輕摻雜犧牲層；對該輕摻雜犧牲層與該襯底層進行刻蝕，以形成一剩餘輕摻雜犧牲層與一剩餘襯氧化層；以及以柵極結構、輕摻雜犧牲層與剩餘氧化層為掩膜，進行一低濃度的離子注入，以在半導體基底內形成輕摻雜源/漏極區域。
本發明的另一實施方案為首先提供一其內是形成有多個隔離區域半導體基底；在半導體基底上形成一電晶體柵極結構，其包含一柵氧化層及其上方的多晶矽層；在柵極結構側壁形成一輕摻雜犧牲層；對輕摻雜犧牲層進行刻蝕，以形成一剩餘輕摻雜犧牲層；以柵極結構與該輕摻雜犧牲層為掩膜，進行一低濃度的離子注入，以在半導體基底內形成輕摻雜源/漏極區域。
本發明為一種改善輕摻雜源/漏極離子摻雜輪廓的方法，其有效解決通常工藝進入深次微米階段後，所使用的柵極輕摻雜漏極延伸工藝，並無法獲得較佳陡峭的延伸區域輪廓的缺失，並進而避免信道長度變短情況下，所產生的信道導電度變大，熱電子注入柵極邊壁造成輕摻雜區域產生空乏的現象。
以下結合較佳實施例及附圖進一步說明本發明的結構特徵及其有益效果。
圖1為通常具有延伸淺離子摻雜的柵極構造剖視圖。
圖2為通常工藝的輕離子摻雜輪廓外觀。
圖3是為通常的輕離子摻雜區域經過回火工藝後的輪廓外觀。
圖4至圖6是為本發明的各步驟構造剖視圖。
圖7為本發明在輕離子摻雜輪廓外觀。
圖8是為本發明的輕離子摻雜區域經回火工藝後的輪廓外觀。
圖9至圖11是為本發明的另一實施例的各步驟構造剖視圖。
標號說明10柵極結構
14輕摻雜源/漏極區域20半導體基底22淺溝渠隔離區域24柵極氧化層26多晶矽層28柵極結構30襯底層32輕摻雜犧牲層34剩餘輕摻雜犧牲層36剩餘襯底層38輕摻雜源/漏極區域具體實施方式
本發明是有關一種改善輕摻雜源/漏極的摻雜輪廓的方法，其是利用在柵極側壁形成輕摻雜犧牲層，以使後續的輕離子摻雜過程能夠得到較佳的輕摻雜源/漏極輪廓。
首先，請先參閱圖4所示，先在半導體基底20上形成有多個用以隔絕半導體基底中的主動組件及被動組件的淺溝渠隔離區域(shallow trench isolation，STI)22，再在半導體基底20表面形成一包含柵極氧化層24及位於柵極氧化層24上方的多晶矽層26的電晶體柵極結構28接著，為修補製造柵極結構時，刻蝕工藝對半導體基底20所造成的損傷，可採行對該半導體基底20進行一氧化工藝，以形成一襯底層30，然後，再利用化學氣相沉積法(CVD)在半導體基底20上沉積一材質為氧化矽的輕摻雜犧牲層32，其厚度大約為300～1000。
利用幹刻蝕特有的非等向性，將大部分沉積在半導體基底20上的輕摻雜犧牲層32，以其所沉積的厚度為基準來加以去除，以形成一如圖5所示的輕摻雜犧牲層32輪廓，再利用氫氟酸或依稀釋比例為10∶1～100∶1的稀釋氫氟酸溶液對輕摻雜犧牲層32進行溼式刻蝕，以形成如圖6所示的剩餘輕摻雜犧牲層34，此時，因為時底層30與輕摻雜犧牲層32的材質同樣為氧化矽，因此在對輕摻雜犧牲層32進行刻蝕時將一併移除部分襯底層30，形成一剩餘襯底層36。
以柵極結構28、剩餘輕摻雜犧牲層34與剩餘襯底層36為掩膜，對半導體基底20進行一低濃度的源極/漏極離子注入，使其在半導體基底20內形成輕摻雜源/漏極區域38。
請參閱圖6與圖7，其是將一本發明的方式所形成的輕摻雜源/漏極區域38的輪廓放大圖，在圖6中可顯著的發現到，進行低濃度的源/漏極離子注入時，柵極結構28、剩餘輕摻雜犧牲層34與剩餘襯底層36將有效的阻擋低濃度離子，以獲得較佳的輕摻雜源/漏極區域38輪廓。
接著，然後對半導體基底20進行一使輕摻雜源/漏極區域38的離子擴散的回火工藝，此時因為剩餘的輕摻雜犧牲層34與剩餘襯底層36將有效的阻隔回火工藝的熱能，使得輕摻雜源極/漏極區域的離子呈現傾斜狀的擴散，以形成一具良好陡峭分布的柵極重疊輕摻雜源/漏極區域輪廓，如圖7所示，以解決信道長度變短時，柵極結構邊壁的正下方發生電游離，所產生的熱電子注入邊壁的輕摻雜漏極特有劣化模式。
接著，利用一氫氟酸或依稀釋比例為10∶1～100∶1的稀釋氫氟酸溶液對輕摻雜犧牲層34進行溼式刻蝕，以移除剩餘輕摻雜犧牲層34與剩餘襯底層36。
當然，本發明也可省略上述的柵極修補氧化工藝，而直接採用化學氣相沉積法在半導體基底20上沉積一材質為氧化矽的輕摻雜犧牲層32，如圖9所示，其厚度大約為300～1000。
利用幹刻蝕，將大部分沉積在半導體基底上的輕摻雜犧牲層，以其所沉積的厚度為基準來加以去除，以形成一如圖10所示的輕摻雜犧牲層32輪廓，再利用氫氟酸或依稀釋比例為10∶1～100∶1的稀釋氫氟酸溶液對輕摻雜犧牲層32進行溼式刻蝕，以形成如圖11所示的剩餘輕摻雜犧牲層34。
再以柵極結構28、剩餘輕摻雜犧牲層34為掩膜，對半導體基底20進行一低濃度的漏極/源極離子注入，使其在半導體基底20內形成輕摻雜源/漏極區域38。
然後對半導體基底20進行一使輕摻雜源/漏極區域38的離子擴散的回火工藝，以形成一具極佳延伸輪廓的輕摻雜源/漏極區域，接著，再利用一氫氟酸或依稀釋比例為10∶1～100∶1的稀釋氫氟酸溶液對半導體基底20進行溼式刻蝕，以移除剩餘輕摻雜犧牲層36。
當然，完成輕摻雜漏極工藝後，可接著進行一高濃度離子注入與金屬矽化物工藝等步驟，但本發明的技術特點是為輕離子摻雜注入以獲得較佳延伸輪廓的輕摻雜源/漏極區域的工藝方式，所以在此不針對後續工藝詳加贅述。
綜上所述，本發明為一種改善輕摻雜源/漏極離子摻雜輪廓的方法，其有效解決通常工藝進入深次微米階段後，所使用的柵極輕摻雜漏極延伸工藝，並無法獲得較佳陡峭的延伸區域輪廓的缺失，並進而避免信道長度變短情況下，所產生的信道導電度變大，熱電子注入柵極邊壁造成輕摻雜區域產生空乏的現象。
以上所述的實施例僅為了說明本發明的技術思想及特點，其目的在使本領域的普通技術人員能夠了解本發明的內容並據以實施，本專利的範圍並不僅局限於上述具體實施例，即凡依本發明所揭示的精神所作的同等變化或修飾，仍涵蓋在本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種改善輕摻雜源/漏極的摻雜輪廓的方法，其包括下列步驟提供一半導體基底，其內形成有多個隔離區域；在該半導體基底上形成一電晶體柵極結構；在該半導體基底上形成一襯底層；在該柵極結構側壁形成一輕摻雜犧牲層；對該輕摻雜犧牲層進行刻蝕，以形成一剩餘輕摻雜犧牲層；對該襯底層進行刻蝕，以形成一剩餘襯氧化層；以及以該柵極結構、該輕摻雜犧牲層與該剩餘氧化層為掩膜，進行一低濃度的離子注入，以在該半導體基底內形成輕摻雜源/漏極區域。
2.根據權利要求1所述的改善輕摻雜源/漏極的摻雜輪廓的方法，其特徵在於當完成該輕摻雜源/漏極區域工藝後，對該半導體基底進行一回火工藝，以進行摻雜原子的擴散，以形成一延伸輕摻雜輪廓，並重整該半導體基底表面的矽原子結構。
3.根據權利要求1所述的改善輕摻雜源/漏極的摻雜輪廓的方法，其特徵在於該輕摻雜犧牲層的形成步驟，其包括有下列步驟在該半導體基底上沉積一氧化矽層；以及對該氧化矽層進行乾式刻蝕，以形成一位於該柵極結構側壁的輕摻雜犧牲層。
4.根據權利要求3所述的改善輕摻雜源/漏極的摻雜輪廓的方法，其特徵在於該氧化矽層是利用化學氣相沉積法所形成。
5.根據權利要求1所述的改善輕摻雜源/漏極的摻雜輪廓的方法，其特徵在於對該輕摻雜犧牲層進行刻蝕時，是採用溼式刻蝕技術。
6.根據權利要求5所述的改善輕摻雜源/漏極的摻雜輪廓的方法，其特徵在於該溼式刻蝕劑是選自氫氟酸或稀釋氫氟酸溶液。
7.一種改善輕摻雜源/漏極的摻雜輪廓的方法，其包括下列步驟提供一半導體基底，其內是形成有多個隔離區域；在該半導體基底上形成一電晶體柵極結構，其包含一柵氧化層及其上方的多晶矽層；在該柵極結構側壁形成一輕摻雜犧牲層；對該輕摻雜犧牲層進行刻蝕，以形成一剩餘輕摻雜犧牲層；以該柵極結構與該輕摻雜犧牲層為掩膜，進行一低濃度的離子注入，以在該半導體基底內形成輕摻雜漏極區域。
8.根據權利要求7所述的改善輕摻雜源/漏極的摻雜輪廓的方法，其特徵在於當完成該輕摻雜漏極區域工藝後，可對該半導體基底進行一回火工藝，以進行摻雜原子的擴散，並重整該半導體基底表面的矽原子結構。
9.根據權利要求7所述的改善輕摻雜源/漏極的摻雜輪廓的方法，其特徵在於該輕摻雜犧牲層的形成步驟，其包括有下列步驟在該半導體基底上沉積一氧化矽層；以及對該氧化矽層進行乾式刻蝕，以形成一位於該柵極結構側壁的輕摻雜犧牲層。
10.根據權利要求9所述的改善輕摻雜源/漏極的摻雜輪廓的方法，其特徵在於該氧化矽層是利用化氣相沉積法所形成。
11.根據權利要求7所述的改善輕摻雜源/漏極的摻雜輪廓的方法，其特徵在於對該輕摻雜犧牲層進行刻蝕時，是採用溼式刻蝕技術。
12.根據權利要求11所述的改善輕摻雜源/漏極的摻雜輪廓的方法，其特徵在於該溼式刻蝕劑是選自氫氟酸或稀釋氫氟酸溶液。
全文摘要
本發明是提供一種改善輕摻雜源/漏極的摻雜輪廓的方法，它利用對襯底層與經過乾式刻蝕的輕摻雜犧牲層進行溼式刻蝕，利用溼式刻蝕的等向性刻蝕原理，使其形成一剩餘襯底層與一剩餘輕摻雜犧牲層，再以閘極結構、剩餘襯底層與剩餘輕摻雜層為罩幕來進行濃度較低的源/漏極摻雜工藝，再進行一摻雜原子擴散驅動，從而獲得一具較佳傾斜輪廓的輕源/漏極延伸摻雜區。
文檔編號H01L21/265GK1787191SQ20041008939
公開日2006年6月14日 申請日期2004年12月10日 優先權日2004年12月10日
發明者許允埈 申請人:上海宏力半導體製造有限公司