專利名稱：半導(dǎo)體制造工藝流程中摻雜柵極和漏、源極的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及一種半導(dǎo)體制造工藝流程中摻雜柵極和 漏、源極的方法。
背景技術(shù)：
隨著電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，半導(dǎo)體的制造工藝得到了飛速的發(fā)展，在半導(dǎo)體的制 造流程中，涉及摻雜工藝，具體為，通過離子注入的方式對多晶硅進(jìn)行摻雜，形成柵極，并對 位于柵極兩側(cè)的襯底進(jìn)行摻雜，形成漏極和源極。然而，根據(jù)實(shí)際需求，通常需要柵極的摻雜濃度大于漏、源極的摻雜濃度，由此，現(xiàn) 有技術(shù)中實(shí)現(xiàn)不同摻雜濃度的摻雜方法包括以下步驟步驟一，參見圖1，在襯底101上形成柵氧化層102和多晶硅層103，并以離子注入 100的方法對多晶硅層103進(jìn)行摻雜。步驟二，參見圖2，由于多晶硅層103在摻雜的過程中受到注入離子的撞擊，導(dǎo)致 硅結(jié)構(gòu)的晶格發(fā)生損傷，為恢復(fù)損傷，離子注入100后進(jìn)行快速熱退火處理，并對多晶硅層 103和柵氧化層102利用光刻、蝕刻工藝形成柵極203，利用沉積、蝕刻工藝形成側(cè)壁層204。步驟三，參見圖3，以離子注入300的方法對柵極203和柵極203兩側(cè)的襯底101 進(jìn)行摻雜，形成漏極301和源極302。由此可見，步驟二中的快速熱退火處理可使多晶硅層103中多晶硅晶粒的體積增 大，從而使多晶硅晶粒之間的縫隙增大，步驟三中注入的離子有可能在摻雜的過程中穿過 多晶硅晶粒之間增大的縫隙而進(jìn)入多晶硅層103正下方的襯底101形成區(qū)域303，從而導(dǎo)致 漏極301和源極302導(dǎo)通，即隧穿效應(yīng)?？梢?，現(xiàn)有技術(shù)的方法雖然能夠?qū)崿F(xiàn)柵極和漏、源極的不同濃度的摻雜，但會產(chǎn)生 漏極和源極導(dǎo)通的隧穿效應(yīng)，從而降低器件質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體制造工藝流程中摻雜柵極和漏、源 極的方法，以實(shí)現(xiàn)柵極和漏、源極的不同濃度的摻雜，并避免隧穿效應(yīng)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的一種半導(dǎo)體制造工藝流程中摻雜柵極和漏、源極的方法，在襯底上形成柵極后，該 方法包括以下步驟在柵極表面以及柵極兩側(cè)的襯底表面涂覆底部抗反射涂層BARC，襯底表面涂覆的 BARC高于柵極表面；對高于柵極表面的BARC進(jìn)行蝕刻，使柵極兩側(cè)的襯底表面的BARC至柵極表面，并 進(jìn)行第一次離子注入；清除所述BARC ；再次進(jìn)行離子注入。
所述注入的離子為N型元素。所述N型元素為磷或砷。所述注入的離子為P型元素。所述P型元素為硼或銦。當(dāng)在柵極表面以及柵極兩側(cè)的襯底表面涂覆底部抗反射涂層BARC時，所述BARC 的上表面與襯底表面的距離的范圍為2000埃到5000埃。所述第一次離子注入的能量范圍為IOOOeV到IOOOOeV ；所述第二次離子注入的能量小于25000eV。由上述的技術(shù)方案可見，本發(fā)明首先在柵極兩側(cè)的襯底表面涂覆BARC，對涂覆有 BARC的襯底進(jìn)行離子注入，并保證離子能夠注入柵極實(shí)現(xiàn)摻雜、但無法穿透BARC注入柵極 兩側(cè)的襯底，然后清洗涂覆的BARC，對清除BARC后的襯底再次進(jìn)行所述離子的注入，并保 證離子能夠注入柵極實(shí)現(xiàn)摻雜，且能夠注入柵極兩側(cè)的襯底實(shí)現(xiàn)摻雜，以形成漏極和源極。這樣，由于第一次離子注入時，可通過對離子注入的能量等級進(jìn)行控制，以保證離 子能夠注入柵極實(shí)現(xiàn)摻雜、但無法穿透BARC注入柵極兩側(cè)的襯底，因而可避免注入的離子 穿越柵氧化層而進(jìn)入柵極兩側(cè)的襯底，而且，在進(jìn)行第二次離子注入之前不涉及快速熱退 火處理，能夠保證多晶硅晶粒之間緊密連接、不會出現(xiàn)大的縫隙，因而就盡可能避免了第二 次注入柵極的離子穿過多晶硅晶粒之間的縫隙而進(jìn)入襯底，這樣就可避免隧穿效應(yīng)的產(chǎn) 生；此外，由于對柵極共進(jìn)行兩次離子注入，僅對漏、源極進(jìn)行一次離子注入，而摻雜濃度由 注入離子的數(shù)量決定，因此，可有效地實(shí)現(xiàn)柵極和漏、源極的不同濃度的摻雜。


圖1-圖3為現(xiàn)有技術(shù)中實(shí)現(xiàn)不同摻雜濃度的摻雜方法的示意圖；圖8為對涂覆有未經(jīng)蝕刻的BARC的襯底進(jìn)行離子注入的示意圖；圖4-圖7、圖9為本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體制造工藝流程中摻雜柵極和漏、源極的方 法的示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對 本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。為了使得柵極的摻雜濃度大于漏、源極的摻雜濃度，本發(fā)明仍進(jìn)行兩次離子注入， 但在第一次離子注入過程中阻擋離子注入至柵極兩側(cè)的襯底、使得離子僅能夠注入至柵 極，然后在第二次離子注入時再保證離子既能夠注入柵極，也能夠注入柵極兩側(cè)的襯底形 成源極和漏極。這樣，由于對柵極利用兩次離子注入實(shí)現(xiàn)摻雜，而源極和漏極則分別僅利用 離子注入摻雜一次，因而能夠保證柵極的摻雜濃度大于漏、源極的摻雜濃度。且由于第一次離子注入后不涉及快速熱退火處理，因而能夠保證柵極多晶硅之間 緊密連接、避免多晶硅晶粒之間的大縫隙出現(xiàn)，從而避免在第二次離子注入時有離子穿透 柵極多晶硅并摻雜在柵極多晶硅下方的襯底，進(jìn)而避免漏極和源極導(dǎo)通的隧穿效應(yīng)產(chǎn)生。圖4-圖7、以及圖9為本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體制造工藝流程中摻雜柵極和漏、源極 的方法的示意圖，該方法包括以下步驟
步驟一，參見圖4，在襯底401上形成柵氧化層402和多晶硅層403，其中，該步驟 可采用現(xiàn)有技術(shù)的方法，在此不予贅述。步驟二，參見圖5，對多晶硅層403和柵氧化層402進(jìn)行光刻、蝕刻，在襯底401上 形成柵極503，并利用沉積、蝕刻工藝形成側(cè)壁層504，其中，該步驟可采用現(xiàn)有技術(shù)的方 法，在此不予贅述。步驟三，參見圖6，在柵極503表面以及柵極503兩側(cè)的襯底401表面涂覆底部抗 反射涂層(BARC) 601，襯底401表面涂覆的BARC 601高于柵極503表面，即BARC 601的厚 度大于柵極503的高度。在實(shí)際應(yīng)用中，柵極兩側(cè)的襯底表面所涂覆的BARC的厚度范圍一般為2000埃到 5000埃，即BARC的上表面與襯底表面的距離的范圍為2000埃到5000埃。步驟四，參見圖7，對高于柵極表面的BARC 601進(jìn)行蝕刻，使柵極503兩側(cè)的襯底 401表面的BARC 601至柵極503表面，進(jìn)行第一次離子注入700，并保證離子能夠注入柵極 503實(shí)現(xiàn)摻雜、但無法穿透BARC 601注入柵極503兩側(cè)的襯底401，也就是說，可通過控制 離子注入700的能量等級，保證離子能夠注入柵極503實(shí)現(xiàn)摻雜、但無法穿透BARC 601注 入柵極503兩側(cè)的襯底401，進(jìn)而保證注入的離子僅對柵極503實(shí)現(xiàn)摻雜。在實(shí)際應(yīng)用中，一般將第一次離子注入的能量控制在IOOOeV到IOOOOeV的范圍 內(nèi)，以保證注入的離子僅對柵極503實(shí)現(xiàn)摻雜。需要說明的是，在摻雜工藝中，摻雜深度由注入離子的能量和質(zhì)量決定，在本步驟 中，通過控制離子注入的等量等級來實(shí)現(xiàn)摻雜深度的控制，具體為，控制離子注入的等量等 級，使注入于柵極兩側(cè)的襯底表面的BARC的離子受到BARC的阻力作用而逐漸停止運(yùn)動，從 而無法穿越BARC進(jìn)入襯底，同時，使注入于柵極的離子在柵極內(nèi)停止運(yùn)動，無法穿越柵氧 化層進(jìn)入襯底。具體的離子注入能量等級參數(shù)可依據(jù)所涂覆的BARC的厚度以及柵極的高 度等確定。另外，在步驟四中，若不對BARC進(jìn)行蝕刻，而直接對涂覆有BARC的襯底進(jìn)行離子 注入，圖8為對涂覆有未經(jīng)蝕刻的BARC的襯底進(jìn)行離子注入的示意圖，如圖8所示，由于 BARC為液體，而由于液漏的影響，柵極A表面的BARC的厚度會小于柵極B、C、D、E表面的 BARC厚度，在進(jìn)行離子注入時，注入的離子受到BARC的阻力作用而會逐漸停止運(yùn)動，由于 柵極表面的BARC的厚度不均，有可能注入柵極A的離子已進(jìn)入柵極A內(nèi)部，而注入柵極B、 C、D、E的離子卻停留在柵極B、C、D、E表面的BARC中。步驟五，參見圖9，清洗涂覆的BARC 601，對清除BARC 601后的襯底401再次進(jìn)行 離子注入800，并保證離子能夠注入柵極503實(shí)現(xiàn)摻雜，且能夠注入柵極兩側(cè)的襯底401實(shí) 現(xiàn)摻雜、以形成漏極801和源極802。此外，在上述步驟四和步驟五中，注入的離子可為N型元素例如磷或砷，以磷為 例，磷原子在取代原晶體結(jié)構(gòu)中的原子并構(gòu)成共價鍵時，多余的第五個價電子很容易擺脫 磷原子核的束縛而成為自由電子，于是半導(dǎo)體中的自由電子數(shù)目大量增加，自由電子成為 多數(shù)載流子，空穴則成為少數(shù)載流子，形成N型半導(dǎo)體；或注入的離子可為P型元素例如硼 或銦，以硼為例，硼原子在取代原晶體結(jié)構(gòu)中的原子并構(gòu)成共價鍵時，將因缺少一個價電子 而形成一個空穴，于是半導(dǎo)體中的空穴數(shù)目大量增加，空穴成為多數(shù)載流子，而自由電子則 成為少數(shù)載流子，形成P型半導(dǎo)體。摻雜深度是由注入離子的能量和質(zhì)量決定的，例如，當(dāng)步驟四和步驟五注入的為磷原子，且柵極的高度約為1000埃時，第一次離子注入的能量被 控制在3000eV到5000eV的范圍內(nèi)，以保證僅對柵極實(shí)現(xiàn)摻雜。另外，第二次離子注入的能量是根據(jù)將要制成的器件的性能決定的，一般小于 25000eVo至此，本流程結(jié)束，可進(jìn)入后續(xù)的工藝流程。可見，上述流程在第一次離子注入時，可通過對離子注入的能量等級進(jìn)行控制，以 保證離子能夠注入柵極實(shí)現(xiàn)摻雜、但無法穿透BARC注入柵極兩側(cè)的襯底，因而可避免注入 的離子穿越柵氧化層而進(jìn)入柵極兩側(cè)的襯底，而且，在進(jìn)行第二次離子注入之前不涉及快 速熱退火處理，能夠保證多晶硅晶粒之間緊密連接、不會出現(xiàn)大的縫隙，因而就盡可能避免 了第二次注入柵極的離子穿過多晶硅晶粒之間的縫隙而進(jìn)入襯底，這樣就可避免隧穿效應(yīng) 的產(chǎn)生；此外，由于對柵極共進(jìn)行兩次離子注入，僅對漏、源極進(jìn)行一次離子注入，而摻雜濃 度由注入離子的數(shù)量決定，因此，可有效地實(shí)現(xiàn)柵極和漏、源極的不同濃度的摻雜。而且，由于BARC易于清洗，從而使得上述方案易于實(shí)現(xiàn)。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在 本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換以及改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體制造工藝流程中摻雜柵極和漏、源極的方法，在襯底上形成柵極后，該方法包括以下步驟在柵極表面以及柵極兩側(cè)的襯底表面涂覆底部抗反射涂層BARC，襯底表面涂覆的BARC高于柵極表面；對高于柵極表面的BARC進(jìn)行蝕刻，使柵極兩側(cè)的襯底表面的BARC至柵極表面，并進(jìn)行第一次離子注入；清除所述BARC；再次進(jìn)行離子注入。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述注入的離子為N型元素。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述N型元素為磷或砷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述注入的離子為P型元素。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述P型元素為硼或銦。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)在柵極表面以及柵極兩側(cè)的襯底表面 涂覆底部抗反射涂層BARC時，所述BARC的上表面與襯底表面的距離的范圍為2000埃到 5000 埃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一次離子注入的能量范圍為 IOOOeV 到 IOOOOeV ；所述第二次離子注入的能量小于25000eV。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體制造工藝流程中摻雜柵極和漏、源極的方法，在襯底上形成柵極后，在柵極表面以及柵極兩側(cè)的襯底表面涂覆底部抗反射涂層BARC，襯底表面涂覆的BARC高于柵極表面；對高于柵極表面的BARC進(jìn)行蝕刻，使柵極兩側(cè)的襯底表面的BARC至柵極表面，并進(jìn)行第一次離子注入；清除所述BARC；再次進(jìn)行離子注入。采用該方法可實(shí)現(xiàn)柵極和漏、源極的不同濃度的摻雜，并避免隧穿效應(yīng)。
文檔編號H01L21/312GK101882574SQ200910083470
公開日2010年11月10日 申請日期2009年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月6日
發(fā)明者何學(xué)緬, 劉思南, 吳永玉, 陳海華 申請人:中芯國際集成電路制造(北京)有限公司