半导体器件的制作方法技术

一种半导体器件的制作方法，包括：提供包括核心器件区域和Ｉ／Ｏ区域的半导体衬底，半导体衬底上形成有栅极介电层和位于栅极介电层上的栅极；以栅极为掩膜，在核心器件区域的半导体衬底内进行第一次离子注入；进行尖锋退火，在核心器件区域形成低掺杂源漏区；以栅极为掩膜，在Ｉ／Ｏ区域的半导体衬底内进行第二次离子注入；进行快速热退火，在Ｉ／Ｏ区域形成低掺杂源漏区；在核心器件区域和Ｉ／Ｏ区域的栅极介电层以及栅极的侧壁形成间隙壁；以栅极和间隙壁为掩膜，在核心器件区域和Ｉ／Ｏ区域的半导体衬底内进行第三次离子注入，形成重掺杂源漏区。所述方法可以调整器件的饱和电流，并改善输入／输出器件的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种。技术背景随着半导体制造技术的飞速发展，为了达到更快的运算速度、更大的数 据存储量以及更多的功能，半导体芯片朝向更高的器件密度、高集成度方向 发展。大部分半导体芯片的外围电路需要采用高压输入/输出器件，而核心器 件如各种存储器件则需要在低压下运行，为了实现器件性能的最大化，核心器件的沟道长度变短，产生了短沟道区域以及短沟道效应。为了避免短沟道效应，通常采用轻掺杂源/漏极(lightly doped source/drain, LDD)结构。随着核心器件沟道长度的缩小，为了获得所需的驱动电流并抑制短沟道 效应，通常采用更高浓度掺杂的半导体衬底和源/漏极，从而在源/漏极的耗尽 区域产生高电场。当高压输入/输出器件在饱和电流状态下运行时，反型层电 荷在沟道表面横向电场的作用下被加速并与晶格发生碰撞电离，会产生大量 热载流子(电子空穴对)。对NMOS器件，所产生的热载流子在表面栅漏电场 作用下会向栅^及介电层注入，形成热载流子注入效应(hot-carrier injection, HCI)，从而会严重影响器件工作特性及可靠性。经由碰撞电离，产生的大量 热载流子，也可能增加衬底漏电流。可利用多次离子注入和掺杂离子浓度的 调控，以提高势垒来抑制此种漏电流。为了增强核心器件短沟道区域的使用性能，在低掺杂源漏区域使用快速 热退火工艺以激活掺杂离子，避免掺杂离子的扩散和迁移。专利号为6121091 的美国专利提供了一种，通过快速热退火工艺激活植 入的掺杂离子。其具体工艺方法参考附图1至附图6。首先，参考附图l所示，提供半导体衬底l，所述半导体衬底l划分为核心器件区域30和输入/输出器件区域40,在核心器件区域30和输入/输出器件区域 40的半导体衬底1上依次形成栅极介电层2和栅极3，所述栅极介电层2为二氧 化硅，所述栅极3为多晶硅层。参考附图2所示，形成完全覆盖输入/输出器件区域40的光刻胶层4，然后 在核心器件区域30上以栅极3为掩膜，以进行第一次离子注入，形成未激活的 低掺杂源漏区5a。第一次离子注入工艺的注入离子例如磷离子、砷离子等。 随后，参考附图3所示，对核心器件区域30在进行第一次快速热退火的工艺， 形成低掺杂源漏区5b，并去除完全覆盖输入/输出器件区域40的光刻胶层4。之后，参考附图4所示，形成完全覆盖核心器件区域30的光刻胶层6，并 在核心器件区域30上以栅极3为掩膜，进行第二次离子注入，形成未激活的低 掺杂源漏区7a。与第一次离子注入的工艺和掺杂种类相同，第二次离子注入 工艺的注入离子例如磷离子、砷离子等。参考附图5所示，去除光刻胶层6， 并在核心器件区域30的4册极介电层2和栅极3的侧壁以及输入/输出器件区域40 的栅极介电层2和栅极3的侧壁形成间隙壁8,间隙壁8的材料为二氧化硅。形 成间隙壁8的工艺过程中，输入/输出器件区域40内未激活的低掺杂源漏区7a 形成为激活的低掺杂源漏区7b。最后，参考附图6，以栅极3以及间隙壁8为掩膜，在输入/输出器件区域40 和核心器件区域30的半导体衬底内进行第三次离子注入，形成重掺杂源漏区 9。采用上述的，形成存储器的核心器件区域和输入/ 输出器件区域。但是，上述存在如下缺点l)只有一道低掺杂源 漏区离子注入，难以抑制器件不断缩小后出现的短沟道效应；2)输入/输出器 件的低掺杂源漏区离子注入后缺少使杂质充分激活和扩散的退火，从而可引起漏端低掺杂源区在栅介质层下形成高强电场，产生热载流子效应，造成输 入/输出器件的寿命严重退化。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是避免因短沟道效应而产生热载流子效应的缺陷。 为解决上述问题，本专利技术提供一种，包括如下步骤提供半导体衬底，半导体衬底包括核心器件区域和输入/输出器件区域， 核心器件区域和输入/输出器件区域的半导体衬底上都形成有栅极介电层和位 于栅极介电层上的栅极；以栅极为掩膜，在核心器件区域的半导体衬底内进行第一次离子注入； 进行尖锋退火，在核心器件区域栅极介电层两侧的半导体衬底内形成低 掺杂源漏区；以栅极为掩膜，在输入/输出器件区域的半导体衬底内进行第二次离子注 入；进行快速热退火，在输入/输出器件区域栅极介电层两侧的半导体衬底内 形成低掺杂源漏区；在核心器件区域和输入/输出器件区域的栅极介电层以及栅极的侧壁形成 间隙壁；以栅极和间隙壁为掩膜，在核心器件区域和输入/输出器件区域的半导体 衬底内进行第三次离子注入，形成重掺杂源漏区。其中，第一次离子注入工艺为以栅极为掩膜，在核心器件区域的半导 体衬底内进行第一离子注入；以栅极为掩膜，在核心器件区域的半导体衬底 内进行第二离子注入。其中，第一次离子注入工艺还可以为以栅极为掩膜，在核心器件区域 的半导体衬底内进行第二离子注入；以栅极为掩膜，在核心器件区域的半导 体衬底内进行第 一 离子注入。第一离子注入的注入离子为磷离子或者砷离子，第二离子注入的注入离子为硼离子或者铟离子。第一离子注入的工艺为离子注入能量为2至35KeV， 离子注入剂量为5E12至2E15/cm2,第二离子注入的工艺为离子注入能量为3 至150KeV，离子注入剂量为lE13至9E13/cm2。其中，第二次离子注入工艺可以为以栅极为掩膜，在输入/输出器件区 域的半导体衬底内进行第三离子注入；以栅极为掩膜，在输入/输出器件区域的半导体衬底内进行第四离子注入。第二次离子注入工艺还可以为以栅极为掩膜，在输入/输出器件区域的 半导体衬底内进行第四离子注入；以栅极为掩膜，在输入/输出器件区域的半 导体衬底内进行第三离子注入。第二次离子注入工艺还可以为以栅极为掩膜，在输入/输出器件区域的 半导体衬底内进行第三离子注入；以栅极为掩膜，在输入/输出器件区域的半 导体衬底内进行第四离子注入；以栅极为掩膜，在输入/输出器件区域的半导 体衬底内进行第五离子注入。其中，所述快速热退火的退火温度为900。C至100(TC。快速热退火的退火 时间为5至120秒，优选的快速热退火时间为10至30秒。其中，第一次离子注入的注入离子为磷离子或者砷离子，离子注入能量 为2至35KeV，离子注入剂量为5E12至2E15/cm2,第二次离子注入的注入离子 为磷离子或者砷离子，离子注入能量为2至35KeV，离子注入剂量为5E12至 2E15/cm2。第三次离子注入的注入离子为磷离子或者砷离子，注入能量为8至 50KeV,注入剂量为lE14至7E15/cm2。其中，第三离子注入的注入离子为磷离子或者砷离子，第四离子注入的注入离子为硼离子或者铟离子，第三离子注入的工艺为离子注入能量为2至 35KeV，离子注入剂量为5E12至2E15/cm2,第四离子注入的工艺为离子注 入能量为3至150KeV，离子注入剂量为lE13至9E13/cm2。第五离子注入的注 入离子为硼离子或者铟离子，离子注入能量为3至150KeV，离子注入剂量为 lE13至9E13/cm2。进一步，第四离子注入的注入角度为0。至45。。更进一步，第五离子注入 的注入角度为0°至45°，且第五离子注入的角度与第四离子注入的角度不同。本专利技术还提供一种，包括如下步骤提供半导体 衬底，半导体衬底包括核心器件区域和输入/输出器件区域，核心器件区域和的栅极，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：提供半导体衬底，半导体衬底包括核心器件区域和输入／输出器件区域，核心器件区域和输入／输出器件区域的半导体衬底上都形成有栅极介电层和位于栅极介电层上的栅极；以栅极为掩膜，在核心器件区域的半导体衬底内进行第一次离子注入；进行尖锋退火，在核心器件区域栅极介电层两侧的半导体衬底内形成低掺杂源漏区；以栅极为掩膜，在输入／输出器件区域的半导体衬底内进行第二次离子注入；进行快速热退火，在输入／输出器件区域栅极介电层两侧的半导体衬底内形成低掺杂源漏区；在核心器件区域和输入／输出器件区域的栅极介电层以及栅极的侧壁形成间隙壁；以栅极和间隙壁为掩膜，在核心器件区域和输入／输出器件区域的半导体衬底内进行第三次离子注入，形成重掺杂源漏区。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的制作方法，其特征在于，包括如下步骤提供半导体衬底，半导体衬底包括核心器件区域和输入/输出器件区域，核心器件区域和输入/输出器件区域的半导体衬底上都形成有栅极介电层和位于栅极介电层上的栅极；以栅极为掩膜，在核心器件区域的半导体衬底内进行第一次离子注入；进行尖锋退火，在核心器件区域栅极介电层两侧的半导体衬底内形成低掺杂源漏区；以栅极为掩膜，在输入/输出器件区域的半导体衬底内进行第二次离子注入；进行快速热退火，在输入/输出器件区域栅极介电层两侧的半导体衬底内形成低掺杂源漏区；在核心器件区域和输入/输出器件区域的栅极介电层以及栅极的侧壁形成间隙壁；以栅极和间隙壁为掩膜，在核心器件区域和输入/输出器件区域的半导体衬底内进行第三次离子注入，形成重掺杂源漏区。2. 根据权利要求1所述的半导体器件的制作方法，其特征在于，第一次 离子注入工艺包括以栅极为掩膜，在核心器件区域的半导体村底内进行第 一离子注入；以栅极为掩膜，在核心器件区域的半导体衬底内进行第二离子 注入。3. 根据权利要求1所述的半导体器件的制作方法，其特征在于，第一次 离子注入工艺包括以栅极为掩膜，在核心器件区域的半导体衬底内进行第 二离子注入；以栅极为掩膜，在核心器件区域的半导体衬底内进行第一离子 注入。4. 根据权利要求1所述的半导体器件的制作方法，其特征在于，第二次离子注入工艺包括以栅极为掩膜，在输入/输出器件区域的半导体衬底内进 行第三离子注入；以栅极为掩膜，在输入/输出器件区域的半导体衬底内进行 第四离子注入。5. 根据权利要求1所述的半导体器件的制作方法，其特征在于，第二次 离子注入工艺包括以栅极为掩膜，在输入/输出器件区域的半导体衬底内进 行第四离子注入；以4册极为掩膜，在输入/输出器件区域的半导体衬底内进行 第三离子注入。6. 根据权利要求1所述的半导体器件的制作方法，其特征在于，第二次 离子注入工艺包括以栅极为掩膜，在输入/输出器件区域的半导体衬底内进 行第三离子注入；以4册极为掩膜，在输入/输出器件区域的半导体衬底内进行 第四离子注入；以栅极为掩膜，在输入/输出器件区域的半导体衬底内进行第 五离子注入。7. 根据权利要求1至6中任一项所述的半导体器件的制作方法，其特征 在于，所述快速热退火的退火温度为90(TC至IOO(TC。8. 根据权利要求1至6中任一项所述的半导体器件的制作方法，其特征 在于，快速热退火的退火时间为5至120秒。9. 根据权利要求8所述的半导体器件的制作方法，其特征在于，快速热 退火的退火时间为10至30秒。10. 根据权利要求1所述的半导体器件的制作方法，其特征在于，第一次 离子注入的注入离子为磷离子或者砷离子，离子注入能量为2至35KeV，离 子注入剂量为5E12至2E15/cm2。11. 根据权利要求1所述的半导体器件的制作方法，其特征在于，第二次 离子注入的注入离子为磷离子或者砷离子，离子注入能量为2至35KeV，离子注入剂量为5E12至2E15/cm2。12. 根据权利要求1所述的半导体器件的制作方法，其特征在于，第三次 离子注入的注入离子为磷离子或者砷离子，注入能量为8至50KeV，注入剂 量为1E14至7E15/cm2。13. 根据权利要求2或者3所述的半导体器件的制作方法，其特征在于， 第一离子注入的注入离...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵猛，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]