專利名稱:抑制半導(dǎo)體器件的短信道效應(yīng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明是有關(guān)于一種抑制半導(dǎo)體器件的短信道效應(yīng)(ShortChannel Effect)的方法,且特別是有關(guān)于一種利用口袋型離子植入步驟(Pocket Implantation)以抑制半導(dǎo)體器件的短信道效應(yīng)的方法。
圖1A至圖1E所示,其繪示為公知一種半導(dǎo)體器件的制造流程剖面示意圖。
請(qǐng)參照?qǐng)D1A,首先提供一基底100。接著在基底100上形成一極結(jié)構(gòu)106,其中此柵極結(jié)構(gòu)106包括一柵氧化層102與一柵極導(dǎo)電層104。之后,以柵極結(jié)構(gòu)106為植入罩幕,進(jìn)行一離子植入步驟107,以在柵極結(jié)構(gòu)106兩側(cè)的基底100中形成一源極/漏極延伸區(qū)108。
接著,請(qǐng)參照?qǐng)D1B,在柵極結(jié)構(gòu)106的側(cè)壁上形成一間隙壁110。并且以間隙壁110與柵極結(jié)構(gòu)106為植入罩幕,進(jìn)行一離子植入步驟111,以在間隙壁110兩側(cè)的基底100中形成一源極/漏極區(qū)112。
之后,請(qǐng)參照?qǐng)D1C,進(jìn)行一第一熱制作工藝。其中,第一熱制作工藝針對(duì)源極/漏極延伸區(qū)108與源極/漏極區(qū)112所進(jìn)行的一回火步驟,借此以修補(bǔ)于進(jìn)行離子植入步驟107、111時(shí)所造成的晶格缺陷。
然后,請(qǐng)參照?qǐng)D1D,進(jìn)行一口袋型離子植入步驟(PocketImplantation,又稱為Halo Implantation)114,以在源極/漏極延伸區(qū)108的底下形成一口袋型摻雜區(qū)116。其中,口袋型摻雜區(qū)116中所植入的離子型態(tài)為與源極/漏極延伸區(qū)108及源極/漏極區(qū)112中所摻雜的離子型態(tài)相反,用以抑制半導(dǎo)體器件和短信道效應(yīng)。對(duì)于一N信道金氧半導(dǎo)體(NMOS)晶體管而言,公知方法中通常是使用硼(Boron)離子摻雜于口袋型摻雜區(qū)116。
接著,請(qǐng)參照?qǐng)D1E,進(jìn)行一第二熱制作工藝。其中,第二熱制作工藝針對(duì)口袋型摻雜區(qū)116所進(jìn)行的一回火步驟,借此以修補(bǔ)于進(jìn)行口袋型離子植入步驟114時(shí)所造成的晶格缺陷。
雖然公知對(duì)于抑制半導(dǎo)體器件的短信道效應(yīng)的方法已有許多研究,其中一種就是如上所述的利用于源極/漏極延伸區(qū)的底下形成一反態(tài)的摻雜區(qū),借此以抑制短信道效應(yīng)。然而,在公知的方法中,并無(wú)提及有關(guān)憑借減低口袋型摻雜區(qū)中的離子擴(kuò)散現(xiàn)象,可有效的抑制短信道效應(yīng)的方法。
再者,在上述抑制半導(dǎo)體器件的短信道效應(yīng)的方法中,其于形成源極/漏極延伸區(qū)與源極/漏極區(qū)之后所進(jìn)行的第一熱制作工藝,將會(huì)修補(bǔ)于離子植入步驟時(shí)所造成的晶格缺陷。如此一來(lái),后續(xù)在形成口袋型摻雜區(qū)之后所進(jìn)行的第二熱制作工藝,將使口袋型摻雜區(qū)中所摻雜的離子產(chǎn)生擴(kuò)散。
另外,公知對(duì)于NMOS晶體管而言,在口袋型摻雜區(qū)中所摻雜的離子通常是使用硼離子,借此以抑制短信道效應(yīng)。然而,由于硼離子在硅晶格之中仍擴(kuò)散的相當(dāng)快。因此,對(duì)于抑制短信道效應(yīng)的功效實(shí)在有限。
本發(fā)明的另一目的是提供一種抑制半導(dǎo)體器件的短信道效應(yīng)的方法,以使口袋型摻雜區(qū)中的離子不會(huì)因后續(xù)所進(jìn)行的熱制作工藝而產(chǎn)生擴(kuò)散。
本發(fā)明提出一種抑制半導(dǎo)體器件的短信道效應(yīng)的方法,此方法首先提供一基底,并且在此基底上形成一柵極結(jié)構(gòu)。接著,以柵極結(jié)構(gòu)為植入罩幕進(jìn)行一第一離子植入步驟,以在柵極兩側(cè)的基底中形成一源極/漏極延伸區(qū)。其中,第一離子植入步驟所植入的離子可以是銻(Antimony)離子或砷(Arsenic)離子。之后,在柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上形成一間隙壁,并且以柵極結(jié)構(gòu)與其兩側(cè)的間隙壁為植入罩幕,進(jìn)行一第二離子植入步驟,以在間隙壁兩側(cè)的基底中形成一源極/漏極區(qū)。在形成源極/漏極延伸區(qū)與源極/漏極區(qū)之后,緊接著進(jìn)行一口袋型離子植入步驟,以在源極/漏極延伸區(qū)的底下形成一口袋型摻雜區(qū)。其中,此口袋型離子植入步驟所植入的離子為銦(Indium)離子。在形成口袋型摻雜區(qū)之后,進(jìn)行一快速熱制作工藝,其同時(shí)對(duì)源極/漏極延伸區(qū)、源極/漏極區(qū)以及口袋型摻雜區(qū)所進(jìn)行一回火步驟。
本發(fā)明的抑制半導(dǎo)體器件的短信道效應(yīng)的方法,由于在形成源極/漏極延伸區(qū)與源極/漏極區(qū)之后并未進(jìn)行一熱制作工藝,因此在離子植入步驟中所造成的晶格缺陷并未被修補(bǔ)。而此晶格缺陷會(huì)使后續(xù)口袋型摻雜區(qū)中的雜質(zhì)陷于其中,因此可降低口袋型摻雜區(qū)中的離子因后續(xù)所進(jìn)行的熱制作工藝而產(chǎn)生的擴(kuò)散現(xiàn)象。
本發(fā)明的抑制半導(dǎo)體器件的短信道效應(yīng)的方法,其于口袋型摻雜區(qū)中所植入的離子以銦離子來(lái)取代公知的硼離子。由于銦離子較硼離子重,擴(kuò)散的速度會(huì)比較慢,因此,可有效的減低口袋型摻雜區(qū)擴(kuò)散的現(xiàn)象。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂,下文特舉一較佳實(shí)施例,并配合所附圖式,作詳細(xì)說(shuō)明如下。
圖2A至圖2C是依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造流程剖面示意圖。標(biāo)號(hào)說(shuō)明100、200基底 102、202柵氧化層104、204柵極導(dǎo)電層 106、206柵極結(jié)構(gòu)107、207離子植入步驟 108、208源極/漏極延伸區(qū)110、210間隙壁 111、211離子植入步驟112、212源極/漏極區(qū)114、214口袋型離子植入步驟116、216摻雜區(qū)請(qǐng)參照?qǐng)D2A,首先提供一基底200。其中,基底200例如是一P型硅基底。接著,在基底200上形成一柵極結(jié)構(gòu)206,其中柵極結(jié)構(gòu)206包括一柵氧化層202與一柵極導(dǎo)電層204。且柵極導(dǎo)電層204的材質(zhì)例如是多晶硅。
之后,以柵極結(jié)構(gòu)206為植入罩幕,進(jìn)行一離子植入步驟207,以在柵極結(jié)構(gòu)206兩側(cè)的基底200中形成一源極/漏極延伸區(qū)208。其中,源極/漏極延伸區(qū)208中所植入的離子為一N型雜質(zhì)。此N型雜質(zhì)例如是銻離子或砷離子。而離子植入步驟207的離子植入能量例如為10keV左右。離子植入步驟207的離子植入劑量例如為3×1014/cm2左右。
之后,請(qǐng)參照?qǐng)D2B,在柵極結(jié)構(gòu)206的側(cè)壁上形成一間隙壁210。其中形成間隙壁210的方法例如是先在基底200上形成一共形的介電層,之后回蝕刻此共形的介電層而形成。
接著,以柵極結(jié)構(gòu)206與間隙壁210為植入罩幕,進(jìn)行一離子植入步驟211,以在間隙壁210兩側(cè)的基底200中形成一源極/漏極區(qū)212。其中,源極/漏極區(qū)212中所植入的離子與源極/漏極延伸區(qū)208中所植入的離子相同,如前所述,源極/漏極區(qū)212中所植入的離子例如是銻離子或砷離子。
然后,請(qǐng)參照?qǐng)D2C,在形成源極/漏極延伸區(qū)208與源極/漏極區(qū)210之后,緊接著進(jìn)行一口袋型離子植入步驟214,以在源極/漏極延伸區(qū)208底下形成一口袋型摻雜區(qū)216。其中,口袋型摻雜區(qū)216中所摻雜的離子為一P型雜質(zhì)。在本實(shí)施例中,口袋型摻雜區(qū)216中所摻雜的離子為銦離子。而口袋型離子植入步驟214之植入能量例如為600keV左右??诖碗x子植入步驟214的植入劑量例如為1×1013/cm2左右??诖碗x子植入步驟214的植入角度例如為30度左右。
在形成口袋型摻雜區(qū)216之后,進(jìn)行一熱制作工藝,此熱制作工藝同時(shí)對(duì)源極/漏極延伸區(qū)208、源極/漏極區(qū)212以及口袋型摻雜區(qū)216所進(jìn)行一回火步驟,借此以修補(bǔ)于上述的離子植入步驟207、211、214所造成的晶格缺陷。其中,此熱制作工藝?yán)缡且豢焖贌嶂谱鞴に?,且其于攝氏900度的溫度條件下進(jìn)行10秒鐘。
由于本發(fā)明在形成源極/漏極延伸區(qū)208與源極/漏極區(qū)212之后,并未進(jìn)行一熱制作工藝。因此,在形成源極/漏極延伸區(qū)208與源極/漏極區(qū)212時(shí)的離子植入步驟207、211,其所造成的晶格缺陷并未被修補(bǔ)。而當(dāng)后續(xù)于形成口袋型摻雜區(qū)216時(shí),由于所植入的銦離子會(huì)陷于上述的晶格缺陷之中,因此,當(dāng)后續(xù)在進(jìn)行熱制作工藝時(shí),就可有效的抑制銦離子的擴(kuò)散。
另外,由于本實(shí)施例于口袋型摻雜區(qū)216中所摻雜的P型雜質(zhì)為銦離子,由于銦離子較公知硼離子重,銦離子的擴(kuò)散速率較硼離子慢,因此以銦離子取代硼離子作為口袋型摻雜區(qū)216中的雜質(zhì),可使減低口袋型摻雜區(qū)216的擴(kuò)散現(xiàn)象。
綜合以上所述,本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明的抑制半導(dǎo)體器件的短信道效應(yīng)的方法,由于在形成源極/漏極延伸區(qū)與源極/漏極區(qū)之后并未進(jìn)行一熱制作工藝,因此于離子植入步驟中所造成的晶格缺陷并未被修補(bǔ)。而此晶格缺陷會(huì)使后續(xù)口袋型摻雜區(qū)中的雜質(zhì)陷于其中,因此可降低口袋型摻雜區(qū)中的離子因后續(xù)所進(jìn)行的熱制作工藝而產(chǎn)生的擴(kuò)散現(xiàn)象。
2.本發(fā)明的抑制半導(dǎo)體器件的短信道效應(yīng)的方法,其于口袋型摻雜區(qū)中所植入的離子以銦離子來(lái)取代公知的硼離子。由于銦離子較硼離子重,擴(kuò)散的速度會(huì)比較慢,因此,可有效的減低口袋型摻雜區(qū)擴(kuò)散的現(xiàn)象。
雖然本發(fā)明已以一較佳實(shí)施例公開如上,然其并非用以限定本發(fā)明,任何熟悉此技術(shù),在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi),當(dāng)可作些許之更動(dòng)與潤(rùn)飾,因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的申請(qǐng)專利范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種抑制半導(dǎo)體器件的短信道效應(yīng)的方法,其特征在于包括下列步驟在一基底上形成一柵極結(jié)構(gòu);在該柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的該基底中形成一源極/漏極延伸區(qū)與一源極/漏極區(qū);進(jìn)行一口袋型離子植入步驟,以在該源極/漏極延伸區(qū)的底下形成一口袋型摻雜區(qū);進(jìn)行一快速熱制作工藝,以使該源極/漏極延伸區(qū)、該源極/漏極區(qū)與該口袋型摻雜區(qū)進(jìn)行一回火步驟。
2.如權(quán)利要求1所述的抑制半導(dǎo)體器件的短信道效應(yīng)的方法,其特征在于其中該源極/漏極延伸區(qū)與該源極/漏極區(qū)中所植入的雜質(zhì)為一N型雜質(zhì)。
3.如權(quán)利要求2所述的抑制半導(dǎo)體器件的短信道效應(yīng)的方法,其特征在于其中該N型雜質(zhì)選自銻離子與砷離子其中之一。
4.如權(quán)利要求2所述的抑制半導(dǎo)體器件的短信道效應(yīng)的方法,其特征在于其中形成該源極/漏極延伸區(qū)的一離子植入能量為10keV左右。
5.如權(quán)利要求2所述的抑制半導(dǎo)體器件的短信道效應(yīng)的方法,其特征在于其中形成該源極/漏極延伸區(qū)的一離子植入劑量為3×1014/cm2左右。
6.如權(quán)利要求1所述的抑制半導(dǎo)體器件的短信道效應(yīng)的方法,其特征在于其中該口袋型摻雜區(qū)中所摻雜的雜質(zhì)為一P型雜質(zhì)。
7.如權(quán)利要求6所述的抑制半導(dǎo)體器件的短信道效應(yīng)的方法,其特征在于其中該P(yáng)型雜質(zhì)包括銦離子。
8.如權(quán)利要求7所述的抑制半導(dǎo)體器件的短信道效應(yīng)的方法,其特征在于其中該口袋型離子植入步驟的一植入能量為60keV左右。
9.如權(quán)利要求7所述的抑制半導(dǎo)體器件的短信道效應(yīng)的方法,其特征在于其中該口袋型離子植入步驟的一植入劑量為1×1013/cm2左右。
10.如權(quán)利要求7所述的抑制半導(dǎo)體器件的短信道效應(yīng)的方法,其特征在于其中該口袋型離子植入步驟的一植入角度為30度左右。
11.如權(quán)利要求1所述的抑制半導(dǎo)體器件的短信道效應(yīng)的方法,其特征在于其中該快速熱制作工藝于攝氏900度的溫度條件下進(jìn)行10秒鐘。
12.一種抑制半導(dǎo)體器件的短信道效應(yīng)的方法,包括下列步驟在一基底上形成一柵極結(jié)構(gòu);以該柵極結(jié)構(gòu)為罩幕進(jìn)行一第一離子植入步驟,以在該基底中形成一源極/漏極延伸區(qū);在該柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成一間隙壁;以該間隙壁為罩幕進(jìn)行一第二離子植入步驟,以形成一源極/漏極區(qū);在形成該源極/漏極延伸區(qū)與該源極/漏極區(qū)之后,進(jìn)行一口袋型離子植入步驟,以在該源極/漏極延伸區(qū)的底下形成一口袋型摻雜區(qū);在形成該口袋型摻雜區(qū)之后,進(jìn)行一快速熱制作工藝,以使該源極/漏極延伸區(qū)、該源極/漏極區(qū)與該口袋型摻雜區(qū)進(jìn)行一回火步驟。
13.如權(quán)利要求12所述的抑制半導(dǎo)體器件的短信道效應(yīng)的方法,其特征在于其中該源極/漏極延伸區(qū)與該源極/漏極區(qū)中所植入的離子選自銻離子與砷離子其中之一。
14.如權(quán)利要求12所述的抑制半導(dǎo)體器件的短信道效應(yīng)的方法,其特征在于其中該第一離子植入步驟的一植入能量為10keV左右。
15.如權(quán)利要求12所述的抑制半導(dǎo)體器件的短信道效應(yīng)的方法,其特征在于其中該第一離子植入步驟的一植入劑量為3×1014/cm2左右。
16.如權(quán)利要求12所述的抑制半導(dǎo)體器件的短信道效應(yīng)的方法,其特征在于其中該口袋型摻雜區(qū)中所植入的離子包括銦離子。
17.如權(quán)利要求16所述的抑制半導(dǎo)體器件的短信道效應(yīng)的方法,其特征在于其中該口袋型離子植入步驟的一植入能量為60keV左右。
18.如權(quán)利要求16所述的抑制半導(dǎo)體器件的短信道效應(yīng)的方法,其特征在于其中該口袋型離子植入步驟的一植入劑量為1×1013/cm2左右。
19.如權(quán)利要求16所述的抑制半導(dǎo)體器件的短信道效應(yīng)的方法,其特征在于其中該口袋型離子植入步驟的一植入角度為30度左右。
20.如權(quán)利要求12所述的抑制半導(dǎo)體器件的短信道效應(yīng)的方法,其特征在于其中該快速熱制作工藝于攝氏900度的溫度條件下進(jìn)行10秒鐘。
全文摘要
一種抑制半導(dǎo)體器件的短信道效應(yīng)的方法,此方法首先提供一基底,并且基底上形成一柵極結(jié)構(gòu)。接著在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的基底中形成一源極/漏極延伸區(qū)與一源極/漏極區(qū)。之后,緊接著進(jìn)行一口袋型離子植入步驟,以在源極/漏極延伸區(qū)的底下形成一口袋型摻雜區(qū)。在形成源極/漏極延伸區(qū)、源極/漏極區(qū)以及口袋型摻雜區(qū)之后,進(jìn)行一快速熱制作工藝。
文檔編號(hào)H01L21/324GK1441468SQ0210533
公開日2003年9月10日 申請(qǐng)日期2002年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月25日
發(fā)明者張國(guó)華 申請(qǐng)人:旺宏電子股份有限公司