專利名稱：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，更確切的說，涉及一種用 于制造在柵極下面溝道區(qū)中局部形成氧化物層的半導(dǎo)體器件的方法，這種方法 改善了熱載流子效應(yīng)，并提高了半導(dǎo)體器件的可靠性。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體器件的集成度變得更高，晶體管源極和漏極間的距離將最優(yōu) 化?？墒牵S著源極與漏極間的溝道區(qū)由于漏極的高度集成而變得更短，變短 的溝道區(qū)將引發(fā)短溝道效應(yīng)。短溝道效應(yīng)將引發(fā)熱載流子效應(yīng)以及穿通效應(yīng) (punch-through effect)。熱載流子效應(yīng)意味著，半導(dǎo)體器件的晶體管溝道中的載流子(電子或空 穴)在從外部電場獲得較高能量之后，將影響半導(dǎo)體器件的工作特性。在熱載 流子效應(yīng)的影響下，電子的遷移率將高于空穴的迀移率。這將引起電子效應(yīng)， 與空穴效應(yīng)相比電子效應(yīng)將給半導(dǎo)體器件的工作特性帶來消極影響。熱載流子 效應(yīng)將使半導(dǎo)體器件的電特性和可靠性惡化。因此，為了減小短溝道效應(yīng)，可 將具有低濃度雜質(zhì)分布的輕摻雜漏極(LDD)結(jié)構(gòu)置于漏極區(qū)與溝道區(qū)之間， 或者在漏極與溝道之間執(zhí)行例子注入工藝，這將使熱載流子效應(yīng)或穿通效應(yīng)最 小化。圖1示出了說明制造半導(dǎo)體器件的MOSFET的相關(guān)技術(shù)方法的示意性截 面圖。由圖1所示，在包括淺溝槽隔離(STI)層(未示出)的半導(dǎo)體襯底100 上連續(xù)形成柵氧化層和柵導(dǎo)電層。蝕刻柵導(dǎo)電層和柵氧化層以形成柵極101。 隨后，在襯底100上執(zhí)行低濃度雜質(zhì)離子注入，這樣，LDD區(qū)102將在位于 柵極101兩側(cè)的襯底100的有源區(qū)表面中形成。在包括柵極101的半導(dǎo)體襯底100的整個區(qū)域形成絕緣層，并對其進(jìn)行無圖形蝕刻(blanket-etching)，這樣， 間隔子103將在柵極101的兩側(cè)壁上形成。其后，在產(chǎn)生的材料上執(zhí)行高濃度 雜質(zhì)的離子注入，然后對執(zhí)行上述工藝后的產(chǎn)品執(zhí)行熱處理工藝，在襯底的表 面中包括間隔子103的柵極101的惻壁形成源極/漏極區(qū)104，這樣，就完成了 MOSFET元件。應(yīng)用上述方法形成的MOSFET元件采用LDD結(jié)構(gòu)，將改善熱載流子效 應(yīng)，并將抑制熱載流子效應(yīng)。然而，如果在漏極或源極中的離子注入或擴(kuò)散工 藝中發(fā)生意外問題，熱載流子將必然使MOSFET元件的工作特性惡化。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件以及一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法。本發(fā) 明涉及一種用于在柵極下面的溝道區(qū)內(nèi)局部形成氧化物層的制造半導(dǎo)體器件 的方法，該方法改善熱載流子效應(yīng)，并將提高半導(dǎo)體器件的可靠性。根據(jù)本發(fā)明， 一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法包括在半導(dǎo)體襯底上形 成以預(yù)定距離彼此間隔的絕緣層圖案，通過對由絕緣層圖案暴露出的襯底進(jìn)行 熱氧化工藝形成第一氧化物層，去除絕緣層圖案，在包括第一氧化物層的襯底 的全部表面上形成第二氧化物層，在第二氧化物層上形成柵極，在襯底中位于柵極兩側(cè)的有源區(qū)域上形成輕摻雜漏極(LDD)區(qū)，在柵極的兩側(cè)壁上形成間 隔子，以及在襯底中位于包括間隔子的柵極的兩側(cè)的全部表面上形成源極/漏 極區(qū)。根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施方式，在柵極下面的溝道區(qū)中，使用LOCOS (硅的 局部氧化)將第一氧化物層形成為局部氧化物層。根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施方式，第一氧化物層將形成于柵極下面的溝道區(qū)中， 并形成在溝道區(qū)的漏極方向上一側(cè)。根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施方式，第一氧化物層將比第二氧化物層厚兩倍或三倍。根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施方式，由氮化物層形成絕緣層圖案，其厚度將為1800 ~ 2000A。一種方法，包括:通過在半導(dǎo)體襯底上實(shí)施熱氧化工藝形成第一氧化物層; 在包括所述第一氧化物層的所述襯底的表面上方形成第二氧化物層；在所述第 二氧化物層上方形成柵極；在所述襯底中位于所述柵極兩側(cè)的有源區(qū)域的表面 中形成輕摻雜漏極區(qū)域；以及在所述襯底中位于所述柵極兩側(cè)并接近所述輕摻 雜漏極區(qū)的表面中形成源極/漏極區(qū)。一種器件，包括第一氧化物層，位于半導(dǎo)體襯底的一部分上方；第二氧 化物層，位于包括所述第一氧化物層的所述襯底的整個表面上方；柵極，位于 所述第二氧化物層的上方；輕摻雜漏極區(qū)，位于在所述柵極兩側(cè)的所述襯底的 有源區(qū)表面中；以及源極/漏極區(qū)，位于在所述柵極兩側(cè)的所述襯底的表面中。一種器件，包括第一氧化物層，位于半導(dǎo)體襯底的一部分上方；第二氧 化物層，位于包括所述第一氧化物層的所述半導(dǎo)體襯底的表面上方；柵極，位 于所述第二氧化物層上方；以及間隔子，形成于所述柵極的兩側(cè)壁上，其中， 所述第一氧化物層形成于所述柵極下面的溝道區(qū)中，并形成于所述溝道區(qū)的漏 極方向一側(cè)。


圖1示出了說明一種制造半導(dǎo)體器件MOSFET的相關(guān)技術(shù)方法 的示意性截面圖；以及圖2A ~ 2F示出了說明根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的 MOSFET以及一種用于制造半導(dǎo)體器件的MOSFET的方法的示意性截面圖。
具體實(shí)施方式
如圖2A所示，將絕緣層涂在半導(dǎo)體襯底200上，并對該絕緣層進(jìn)行持續(xù) 蝕刻直到暴露出襯底200的硅。從而形成了彼此間隔預(yù)定距離的絕緣圖案201。 根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式，絕緣層圖案應(yīng)用氮化物層，其厚度將為大約1800 ~ 2000A。在后續(xù)工藝中，絕緣層圖案201將作為掩模用以形成局部氧化物層。如圖2B所示，在絕緣層圖案201形成以后，在位于暴露的襯底的硅區(qū)執(zhí) 行熱氧化工藝。從而局部形成了第一氧化物層202。在各實(shí)施方式中，使用 LOCOS (硅的局部氧化)可在柵極下方的溝道區(qū)中將第一氧化物層202形成 為局部氧化物層。根據(jù)本發(fā)明的各項(xiàng)實(shí)施方式，第一氧化物層202形成于柵極 204下面的溝道區(qū)中，并形成于溝道區(qū)漏極方向上的一側(cè)。
如圖2C所示，在將絕緣層圖案201去除之后，在包括第一氧化物層201 的襯底200的全部表面上形成第二氧化物層203。根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施方式， 第一氧化物層202將比第二氧化物層203厚大約兩倍或三倍。如圖2D所示，涂覆用于形成柵極的柵導(dǎo)電層并對該層進(jìn)行蝕刻，這樣就 可以形成柵極204。如圖2E所示，在產(chǎn)生的襯底200的材料上執(zhí)行傾斜離子注入，既是，在 柵極204兩側(cè)的下面的襯底上注入低濃度雜質(zhì)離子(例如，N-離子)，這樣， 就可以在位于柵極204的兩側(cè)的襯底200的有源區(qū)域表面中形成LDD區(qū)205。如圖2F所示，應(yīng)用化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝，在具有柵極204的襯底 200的全部表面上沉積絕緣層。在各實(shí)施方式中，絕緣層可以形成為包括氧化 物層或氮化物層的單層結(jié)構(gòu)，或者可以形成為氧化物層和氮化物層的層疊結(jié) 構(gòu)。在沉積絕緣層的情況下，可通過具有各向異性蝕刻特性的干刻工藝(例如 RIE (反應(yīng)離子蝕刻))蝕刻絕緣層。因此，絕緣層將只留在柵極204的兩側(cè) 壁上，從而形成了間隔子206。然后注入用于形成源極/柵極區(qū)207的高濃度雜質(zhì)(例如N+離子)。根據(jù) 本發(fā)明的各實(shí)施方式，在襯底200的全部表面上注入P+型的高濃度P (磷) 離子，從而形成源極/漏極區(qū)207。因此，為了晶體管的工作，電子通過在柵極下面的溝道區(qū)中的厚氧化物層 從柵極注入漏極的時候，施加于柵極的電場被減弱，這樣，電子的加速度也將 降低。結(jié)果，注入到第二氧化物層203的電子將受到限制，以此改善了熱載流 子效應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施方式，在柵極下面的溝道區(qū)中局部形成第一氧化物 層，這樣在電子從源極注入漏極時，減弱施加于柵極上的電場。這將降低電子 的加速度，并將抑制注入到第二氧化物層的電子。結(jié)果，改善熱載流子效應(yīng)， 從而增加半導(dǎo)體器件的可靠性?？梢岳斫?，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改進(jìn)和變形。從而本 發(fā)明意欲覆蓋所有落入所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的改進(jìn)和變形。也可以理解， 當(dāng)提到一層在另一層或襯底"上"或"上方"時，該層可直接位于另一層或襯 底上，或者在它們二層之間可以出現(xiàn)中間層。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括通過在半導(dǎo)體襯底上實(shí)施熱氧化工藝形成第一氧化物層；在包括所述第一氧化物層的所述襯底的表面上方形成第二氧化物層；在所述第二氧化物層上方形成柵極；在所述襯底中位于所述柵極兩側(cè)的有源區(qū)域的表面中形成輕摻雜漏極區(qū)域；以及在所述襯底中位于所述柵極兩側(cè)并接近所述輕摻雜漏極區(qū)的表面中形成源極/漏極區(qū)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括 在形成所述第一氧化物層之前，在所述半導(dǎo)體襯底上方形成彼此間隔預(yù)定距離的絕緣層圖案，并在被所述絕緣圖案暴露的區(qū)域形成所述第一氧化物層； 以及在形成所述第一氧化物層后，去除所述絕緣層圖案。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括在所述柵極 的兩側(cè)壁上形成間隔子，并在位于包括所述間隔子的所述柵極的兩側(cè)的所述襯 底表面中形成所述源極/漏極區(qū)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述絕緣層圖案由氮化物層形成，其厚度為1800~ 2000A。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述柵極的下面的溝道 區(qū)中，使用硅的局部氧化將所述第一氧化物層形成為局部氧化物層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一氧化物層形成于 所述柵極下面的溝道區(qū)中，并形成在所述溝道區(qū)的漏極方向一側(cè)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一氧化物層比所述 第二氧化物層厚大約兩倍至三倍。
8. —種器件，包括第一氧化物層，位于半導(dǎo)體襯底的一部分上方；第二氧化物層，位于包括所述第一氧化物層的所述襯底的整個表面上方； 柵極，位于所述第二氧化物層的上方；200710151916.7權(quán)利要求書第2/3頁輕摻雜漏極區(qū)，位于在所述柵極兩側(cè)的所述襯底的有源區(qū)表面中；以及 源極/漏極區(qū)，位于在所述柵極兩側(cè)的所述襯底的表面中。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的器件，其特征在于，所述第一氧化物層由以下歩驟形成在所述半導(dǎo)體襯底的上方形成彼此間隔預(yù)定距離的絕緣層圖案；通過對所述半導(dǎo)體襯底中被所述絕緣層圖案暴露出的區(qū)域執(zhí)行熱氧化工藝形成所述第一氧化物層；以及在形成所述第一氧化物層后，將所述絕緣層圖案去除。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的器件，其特征在于，所述絕緣層圖案由氮化物 層形成，其厚度為1800 2000A。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的器件，其特征在于，進(jìn)一步包括間隔子，形 成于所述柵極的各側(cè)壁上。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的器件，其特征在于，在所述柵極下面的溝道區(qū) 中，應(yīng)用硅的局部氧化將所述第一氧化物層形成為局部氧化物層。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的器件，其特征在于，所述第一氧化物層形成于 所述柵極下面的溝道區(qū)中，并形成在所述溝道區(qū)的漏極方向一側(cè)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的器件，其特征在于，所述第一氧化物層比所述 第二氧化物層厚。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述第一氧化物層比所 述第二氧化物層厚大約兩倍至三倍。
16. —種器件，包括第一氧化物層，位于半導(dǎo)體襯底的一部分上方；第二氧化物層，位于包括所述第一氧化物層的所述半導(dǎo)體襯底的表面上方；柵極，位于所述第二氧化物層上方；以及間隔子，形成于所述柵極的兩側(cè)壁上，其中，所述第一氧化物層形成于所 述柵極下面的溝道區(qū)中，并形成于所述溝道區(qū)的漏極方向一側(cè)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其特征在于，進(jìn)一步包括 輕摻雜漏極區(qū)，在所述襯底中位于所述柵極兩側(cè)的有源區(qū)的表面中；以及 源極/漏極區(qū)，在所述襯底中位于所述柵極兩側(cè)的表面中。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的器件，其特征在于，在所述柵極下面的溝道區(qū)中，應(yīng)用硅的局部氧化將所述第一氧化物層形成為局部氧化物層。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的器件，其特征在于，所述第一氧化物層比所 述第二氧化物層厚大約兩倍至三倍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件，其中，第一氧化物層形成于柵極下面的溝道區(qū)中。當(dāng)電子從源極注入漏極時，施加于柵極的電場將減弱，電子的加速度也降低，并注入到第二氧化物層中的電子受到抑制。這將改善熱載流子效應(yīng)，從而引起半導(dǎo)體器件可靠性的增強(qiáng)。
文檔編號H01L21/336GK101150072SQ20071015191
公開日2008年3月26日 申請日期2007年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月20日
發(fā)明者高英錫 申請人:東部高科股份有限公司