本发明专利技术公开了一种半导体装置及其形成方法,装置包括设置于半导体基板上的栅极结构、设置于上述栅极结构侧壁上的侧壁间隔物、形成于上述栅极结构两侧的半导体基板中的轻掺杂源极/漏极区、形成于上述侧壁间隔物两侧的半导体基板中的源极/漏极区、形成于上述栅极结构下的半导体基板中且邻近于上述轻掺杂源极/漏极区的晕状植入(halo implant)区、形成于上述栅极结构下的半导体基板中且位于上述轻掺杂源极/漏极区及晕状植入区之间的反向掺杂区(counter‑doping region)。上述反向掺杂区的掺杂浓度低于晕状植入区的掺杂浓度。
【技术实现步骤摘要】
半导体装置及其形成方法
本专利技术是有关于一种半导体装置,且特别有关于一种具有晕状植入区的半导体装置及其形成方法。
技术介绍
半导体装置已广泛地使用于各种电子产品中,举例而言,诸如个人电脑、手机、以及数位相机…等。半导体装置的制造通常是藉由在半导体基板上依序沉积绝缘层或介电层材料、导电层材料以及半导体层材料,接着使用微影制作工艺图案化所形成的各种材料层,藉以在此半导体基板的上形成电路零件及组件。在半导体装置演进的过程,持续降低的几何尺寸为半导体的制造带来一些挑战,例如源极与漏极间的漏电流(leakagecurrent)以及逆短通道效应(reverseshortchanneleffect)。上述的漏电流若太大,将降低装置的寿命。一般而言,可提高井区的掺杂浓度以降低漏电流,然而这将使得半导体装置的临界电压变大而不利于操作。此外,若上述的逆短通道效应太过严重,会使得半导体装置在短通道及长通道的临界电压的差异增加,造成设计上的困难。因此,虽然现行的半导体装置及其制造普遍地满足其预期的用途,但并非在各层面都令人满意。
技术实现思路
本专利技术提供一种半导体装置,包括:半导体基板;栅极结构,设置于上述半导体基板之上;侧壁间隔物,设置于上述栅极结构的侧壁上;轻掺杂源极/漏极区,形成于上述栅极结构两侧的半导体基板中;源极/漏极区,形成于上述侧壁间隔物两侧的半导体基板中;晕状植入(haloimplant)区,形成于上述栅极结构下的半导体基板中且邻近于上述轻掺杂源极/漏极区;反向掺杂区(counter-dopingregion),形成于上述栅极结构下的半导体基板中且位于上述轻掺杂源极/漏极区及晕状植入区之间。上述反向掺杂区的掺杂浓度低于晕状植入区的掺杂浓度。本专利技术亦提供一种半导体装置的形成方法,包括:提供半导体基板;形成栅极结构于上述半导体基板之上;形成晕状植入区于上述栅极结构周围及栅极结构下的半导体基板中;形成轻掺杂源极/漏极区于上述栅极结构两侧的半导体基板中,其中上述晕状植入区邻近于轻掺杂源极/漏极区;形成侧壁间隔物于上述栅极结构的侧壁上;形成源极/漏极区于上述侧壁间隔物两侧的半导体基板中;以及形成反向掺杂区(counter-dopingregion)于上述栅极结构下的半导体基板中且位于上述轻掺杂源极/漏极区及晕状植入区之间。上述反向掺杂区的掺杂浓度低于晕状植入区的掺杂浓度。附图说明以下将配合所附图式详述本专利技术的实施例。应注意的是,各种特征并未按照比例绘制且仅用以说明例示。事实上,元件的尺寸可能经放大或缩小,以清楚地表现出本专利技术的技术特征。图1-图6、图7A、图7B、图8为一系列剖面图,用以说明本专利技术实施例的半导体装置的制造流程。符号说明:100~半导体基板;200~井区;300~栅极结构;302~栅极介电层;304~栅极电极;400~晕状植入区;600~轻掺杂源极/漏极区;700~侧壁间隔物;702~反向掺杂区;800~源极/漏极区;C~栅极结构中心线;D~第一杂质。具体实施方式以下的揭露内容提供许多不同的实施例或范例以实施本案的不同特征。以下的揭露内容叙述各个构件及其排列方式的特定范例,以简化说明。当然,这些特定的范例并非用以限定。例如,若是本揭露书叙述了一第一特征形成于一第二特征之上或上方,即表示其可能包含上述第一特征与上述第二特征是直接接触的实施例,亦可能包含了有附加特征形成于上述第一特征与上述第二特征之间,而使上述第一特征与第二特征可能未直接接触的实施例。另外,以下不同的实施例可能重复使用相同的参考符号及/或标记。这些重复系为了简化与便于理解的目的,并非用以限定所讨论的不同实施例及/或结构之间有特定的关系。应可理解的是,额外的操作步骤可实施于所述方法之前、之间或之后,且在所述方法的其他实施例中,部分的操作步骤可被取代或省略。本专利技术的半导装置的形成方法,系藉由形成反向掺杂区(counter-dopingregion)于栅极结构下的半导体基板中,并使上述反向掺杂区的掺杂浓度低于晕状植入区的掺杂浓度,藉此可降低逆短通道效应。此外,如前文所述,为降低源极与漏极之间的漏电流(或提高Ion/Ioff的比值),井区的掺杂浓度须足够,而本专利技术的半导体装置于栅极介电层的下部中所形成的正电荷则可避免或减少因井区的掺杂浓度增加而造成的半导体装置的临界电压上升。在下文中将以N型金属氧化物半导体场效晶体管(NMOS)为例进行说明,应理解的是,此技艺人士亦可将的应用于P型氧化物半导体场效晶体管(PMOS)、互补式金属氧化物半导体晶体管(CMOS)、高压晶体管、水平扩散金氧半场效晶体管(LDMOS)、或其他合适的半导体元件。图1绘示出本专利技术一实施例的起始步骤。首先,提供半导体基板100。举例而言,半导体基板100可包括硅。在一些其他的实施例中,半导体基板100可包括硅以外的元素半导体,例如:锗;化合物半导体,例如:碳化硅(siliconcarbide,SiC)、砷化镓(galliumarsenic,GaAs)、砷化铟(indiumarsenide,InAs)或磷化铟(indiumphosphide,InP);合金半导体,例如:硅锗(Silicongermanium,SiGe)、硅碳化锗(silicongermaniumcarbide,SiGeC)、砷磷化镓(galliumarsenicphosphide,GaAsP)或磷化镓铟(galliumindiumphosphide,GaInP)。半导体基板100亦可包括绝缘层上半导体基板(semiconductor-on-insulator,简称SOI),上述绝缘层上半导体基板可包括底板、设置于底板上的埋藏氧化层、以及设于埋藏氧化层上的半导体层。接着,如图2所示,于半导体基板100中植入井区杂质以形成井区200。井区200的井区杂质型态系配合后续于井区200中欲形成的半导体元件的导电型态。在本实施例中,后续将于井区200中形成N型场效晶体管(NMOS),因此井区200的井区杂质为P型杂质,举例而言,可注入(implant)硼离子、铟离子或二氟化硼离子(BF2+)于部分的半导体基板100中以形成掺杂浓度为1E12-7E13atoms/cm2的P型井区200。举例而言,井区200的深度可为0.03um-0.75um,但不以此为限。接着,如图3所示,形成栅极结构300于井区200之上。栅极结构300可包括栅极介电层302以及设置于栅极介电层302上的栅极电极304。举例而言,栅极介电层302可包括氧化硅或高介电常数介电材料,例如:氧化铪(hafniumoxide;HfO2)、氧化硅铪(hafniumsiliconoxide;HfSiO)、氮氧化硅铪(hafniumsiliconoxynitride;HfSiON)、氧化钽铪(hafniumtantalumoxide;HfTaO)、氧化钛铪(hafniumtitaniumoxide;HfTiO)、氧化锆铪(hafniumzirconiumoxide;HfZrO)、氮化硅(siliconnitride)、氮氧化硅(siliconoxynitride)、氧化锆(zirconiumoxide)、氧化钛(titaniumoxide)、氧化铝(aluminumo本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种半导体装置,其特征在于,所述的半导体装置包括:一半导体基板;一栅极结构,设置于所述半导体基板之上;一侧壁间隔物,设置于所述栅极结构的侧壁上;一轻掺杂源极/漏极区,形成于所述栅极结构两侧的半导体基板中;一源极/漏极区,形成于所述侧壁间隔物两侧的半导体基板中;一晕状植入区,形成于所述栅极结构下的半导体基板中且邻近于所述轻掺杂源极/漏极区;以及一反向掺杂区,形成于所述栅极结构下的半导体基板中且位于所述轻掺杂源极/漏极区及所述晕状植入区之间;其中所述反向掺杂区的掺杂浓度低于所述晕状植入区的掺杂浓度。
【技术特征摘要】
1.一种半导体装置,其特征在于,所述的半导体装置包括:一半导体基板;一栅极结构,设置于所述半导体基板之上;一侧壁间隔物,设置于所述栅极结构的侧壁上;一轻掺杂源极/漏极区,形成于所述栅极结构两侧的半导体基板中;一源极/漏极区,形成于所述侧壁间隔物两侧的半导体基板中;一晕状植入区,形成于所述栅极结构下的半导体基板中且邻近于所述轻掺杂源极/漏极区;以及一反向掺杂区,形成于所述栅极结构下的半导体基板中且位于所述轻掺杂源极/漏极区及所述晕状植入区之间;其中所述反向掺杂区的掺杂浓度低于所述晕状植入区的掺杂浓度。2.如权利要求1所述的半导体装置,其特征在于,所述的反向掺杂区的掺杂浓度朝着所述栅极结构的中心线逐渐增加。3.如权利要求1所述的半导体装置,其特征在于,所述的半导体装置系为NMOS装置,且所述源极/漏极区系为N型掺杂区,所述晕状植入区及所述反向掺杂区系为P型掺杂区。4.如权利要求3所述的半导体装置,其特征在于,所述的NMOS装置系形成于所述半导体基板中的一P型井区之中。5.如权利要求4所述的半导体装置,其特征在于,所述的P型井区的掺杂浓度为1E12至7E13atoms/cm2。6.如权利要求3所述的半导体装置,其特征在于,所述的栅极结构包括:一栅极介电层;以及一栅极电极,形成于所述栅极介电层之上;其中所述栅极介电层的一下部具有正电荷。7.如权利要求1所述的半导体装置,其特征在于,所述的晕状植入区及所述反向掺杂区的掺杂浓度比为1:21至1:120。8.一种半导体装置的形成方法,其特征在于,所述的方法包括:提供一半导体基板;形成一栅极结构于所述半导体基板之上;形成一晕状植入区于所述栅极结构周围及所述栅极结构下的半导体基板中;形成一轻掺杂源极/漏极区于所述栅极结构两侧的半导体基板中,其中所述晕状植入区邻近于所述轻掺杂源极/漏极区;形成一侧壁间隔物于所述栅极结构的侧壁上;形成一源极/漏极区于所述侧壁间隔物两侧的半导体基板中;以及形成一反向掺杂区于所述栅极结构下的半导体基板中且位于所述轻掺杂源极/漏极区及所述晕状植入区之间;其中所述反向掺杂区的掺杂浓度低于所述晕状植入区的掺杂浓度。9.如权利要求8所述的半导体装置的形成方法,其特征在于,所述的反向掺杂区的掺杂浓度朝着所述栅极结构的中心线逐渐增加。10.如权利要求8所述的半导体装置...
【专利技术属性】
技术研发人员:王琮玄,陈侃升,吴信霖,周永隆,魏云洲,李家豪,廖志成,
申请(专利权)人:世界先进积体电路股份有限公司,
类型:发明
国别省市:中国台湾,71
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。