隔離區(qū)域注入和結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利說明】
[0001] 本申請(qǐng)是于2010年02月02日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?01010110323. 8的名稱為"隔離 區(qū)域注入和結(jié)構(gòu)"的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
[0002] 本申請(qǐng)要求于2009年2月5日提交的、標(biāo)題為"Isolation Region Implant and Struc化re"的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)序列第61/150, 220號(hào)的優(yōu)先權(quán)，其申請(qǐng)結(jié)合與此作為參 考。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明總的來說設(shè)及用于制造半導(dǎo)體器件的系統(tǒng)和方法，更具體地，設(shè)及用于形 成具有淺溝槽隔離的晶體管的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 通常，通過襯底的第一隔離有源區(qū)域（將運(yùn)種隔離結(jié)構(gòu)用作淺溝槽隔離（STI))來 形成諸如晶體管的半導(dǎo)體器件。一旦隔離了有源區(qū)域，就在襯底上方建立各種結(jié)構(gòu)（諸如 柵極介電質(zhì)和柵電極），并在襯底中注入各種滲雜物W完成器件。然而，隨著為了在更小的 忍片上容納更多器件而縮小器件尺寸，由于短溝道效應(yīng)而產(chǎn)生嚴(yán)重問題。
[0005] 一種運(yùn)樣的問題是闊值電壓隨著晶體管柵極寬度的減小而異常增加。運(yùn)種闊值電 壓的增加會(huì)引起器件在其操作期間超過其期望的設(shè)計(jì)參數(shù)，并且通常會(huì)負(fù)面地影響器件的 總體設(shè)計(jì)。運(yùn)種類型的問題會(huì)降低器件的性能，并且減小期望忍片的整體效率。
[0006] 此外，當(dāng)將各種尺寸的晶體管集成到同一系統(tǒng)中時(shí)，較窄晶體管的運(yùn)種闊值電壓 增加還會(huì)引起問題。因?yàn)榫哂休^寬柵極的晶體管沒有經(jīng)受闊值電壓的相同的異常增加，所 W當(dāng)進(jìn)行實(shí)際制造時(shí)，初始被設(shè)計(jì)和集成為具有類似電壓的多個(gè)器件可能具有非常不同的 實(shí)際闊值電壓。如果運(yùn)些完全不同的器件被設(shè)計(jì)為具有相同闊值電壓，則運(yùn)種狀況立即會(huì) 在器件彼此連接的操作期間引起問題。此外，該問題的一些解決方案為減小尺寸縮小的晶 體管的闊值電壓，運(yùn)還會(huì)減小尺寸沒有縮小的晶體管的闊值電壓，從而不能解決具有不同 闊值電壓的器件的問題。
[0007] 因此，需要一種機(jī)制來解決上述缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 通過本發(fā)明允許調(diào)整特定半導(dǎo)體器件的闊值電壓的實(shí)施例，運(yùn)些和其他問題通常 被解決或阻止，并且通常實(shí)現(xiàn)了技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種用于制造隔離區(qū)域的方法包括：提供襯底；W及 在襯底上方形成圖樣化掩模，該圖樣化掩模露出襯底的一部分。去除襯底的一部分W形成 溝槽。去除圖樣化掩模的與溝槽相鄰的部分W形成襯底的露出表面，并且將具有第一導(dǎo)電 率的第一滲雜物注入到襯底中。在注入第一滲雜物之后去除圖樣化掩模，并且用介電材料 填充溝槽。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種制造半導(dǎo)體器件的方法包括：提供包括頂面的襯底； W及在襯底中形成溝槽，其中，形成溝槽包括：在襯底上方形成掩模層；形成穿過掩模層的 開口； W及通過開口去除襯底的一部分。在形成溝槽之后，穿過掩模層的開口被延伸W形成 襯底頂面的露出部分，并且在去除掩模層之前，將具有第一導(dǎo)電率的第一滲雜物注入到襯 底中。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，一種半導(dǎo)體器件包括：襯底，具有頂面；W及第一隔離 區(qū)域，在襯底內(nèi)。第一滲雜區(qū)域被定位為與隔離區(qū)域相鄰，并且第一滲雜區(qū)域包括具有第一 導(dǎo)電率和第一濃度的第一滲雜物。第一溝道區(qū)域被定位在與第一隔離區(qū)域分離的襯底上。 第二滲雜區(qū)域位于第一滲雜區(qū)域與第一溝道區(qū)域之間，第二滲雜區(qū)域包括具有第二導(dǎo)電率 和小于第一濃度的第二濃度的第二滲雜物。
[0012] 本發(fā)明實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于允許調(diào)整特定晶體管的闊值電壓。
【附圖說明】
[0013] 為了更好地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合附圖進(jìn)行W下描述，其中：
[0014] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有掩模層的襯底，其中，掩模層露出分離襯底 表面上的有源區(qū)域的溝槽；
[0015] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例露出襯底的與開口相鄰的頂面的掩模層的回撤 (pul化ack) W及形成調(diào)整區(qū)域的注入步驟；
[0016] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用電介質(zhì)填充開口；
[0017] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在襯底的有源區(qū)域上方形成晶體管；
[0018] 圖5A至圖5B示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的利用調(diào)整區(qū)域的晶體管的俯視圖；W及
[0019] 圖6A至圖抓示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的可通過包括調(diào)整區(qū)域來實(shí)現(xiàn)的調(diào)節(jié)。
[0020] 除非另外指定，不同附圖中對(duì)應(yīng)的標(biāo)號(hào)和符號(hào)一般是指對(duì)應(yīng)的部件。畫出附圖是 為了清晰地示出實(shí)施例的相關(guān)方面，并且不需要按比例繪制。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面詳細(xì)描述實(shí)施例的制造和使用。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明提供了許多可W在具 體環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的許多可應(yīng)用的發(fā)明概念。所討論的具體實(shí)施例僅僅示出了制造和使用本發(fā) 明的具體方式，并不限制本發(fā)明的范圍。
[0022] 將針對(duì)處于特定環(huán)境（即，包括附加注入步驟的晶體管的制造處理）的實(shí)施例來 描述本發(fā)明。
[0023] 參照?qǐng)D1，示出了使用掩模層102在襯底101中的有源區(qū)域105之間形成溝槽103。 襯底101可包括體娃、滲雜或未滲雜或者絕緣體上娃（SOI)襯底的有源層。通常，SOI襯底 包括諸如娃、錯(cuò)、錯(cuò)化娃、絕緣體上錯(cuò)化娃（SGOI)或它們的組合的半導(dǎo)體材料層。可W使用 的其他襯底包括多層襯底、梯度襯底或混合定向襯底。
[0024] 有源區(qū)域105是襯底101中與襯底101的頂面相鄰的區(qū)域，稍后向其中注入滲雜 物W使有源區(qū)域105導(dǎo)電。有源區(qū)域105將被用于形成諸如晶體管、電阻器等的有源器件 (下面將從圖4開始進(jìn)行詳細(xì)描述）。
[00巧]在襯底101的上方形成并圖樣化掩模層102, W保護(hù)有源區(qū)域105,同時(shí)露出襯底 101的一部分，從而有助于溝槽103的形成。通過沉積包括經(jīng)由諸如化學(xué)汽相沉積（CVD)的 處理形成的氮化娃的硬掩模層來形成掩模層102,盡管還可W可選地使用其他材料（諸如 氧化物、氮氧化物、碳化娃、它們的組合等）W及其他處理（諸如等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相沉 積（PECVD)、低壓化學(xué)汽相沉積（LPCVD))或者甚至在氮化之后的氧化娃形成。一旦形成之 后，硬掩模層就通過適當(dāng)?shù)墓饪烫幚磉M(jìn)行圖樣化W露出襯底101的運(yùn)些部分（參照?qǐng)D1)。 [00%] -旦形成并圖樣化了掩模層102,就在襯底101中形成溝槽103。通過諸如反應(yīng) 離子蝕刻巧IE)的適當(dāng)處理來去除露出的襯底101，W在襯底101中形成溝槽103,盡管還 可W選用其他適當(dāng)?shù)奶幚?。溝?03被形成為從襯底101的表面開始大約在2400A與約 5000A之間（諸如約3000A )。
[0027] 然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，上述形成掩模層102的處理和材料不是可 用于保護(hù)有源區(qū)域105同時(shí)露出襯底101的一部分來形成溝槽103的唯一方法。任何適當(dāng) 的處理（諸如圖樣化和顯影光刻膠）可被選用于保護(hù)襯底101的有源區(qū)域105同時(shí)露出襯 底101將被去除W形成溝槽103的部分。所有運(yùn)些方法均包括在本發(fā)明的范圍中。
[002引圖2示出了回撤掩模層102 W至少露出襯底101的頂面中與溝槽103相鄰的部分。 使用諸如RIE的干蝕刻處理W及本領(lǐng)域已知的適當(dāng)光刻掩模技術(shù)來執(zhí)行回撤。干蝕刻處理 使用一種或多種反應(yīng)蝕刻劑（諸如(：式,、(；4!^5、。,、1^^它們的組合等），盡管還可^選用 諸如惰性氣體（如成、胎、化、Ar、Kx、Xe或它們的組合）的任何適當(dāng)?shù)臍怏w。掩模層102的 回撤從溝槽103的邊緣開始露出襯底101約IQA與約U)0A之間的表面（諸如約5()A.)。
[0029] 圖2還示出了形成調(diào)整區(qū)域203的注入步驟（由圖2中的箭頭201表示）。使用 掩模層102作為掩模在多個(gè)步驟中執(zhí)行注入步驟201，并注入n型滲雜物（例如，憐、神、錬 等）或P型滲雜物（例如，BF2、棚、侶、銅等）。然而，可W選用任何其他可用于調(diào)節(jié)待形成 的晶體管（下面參照?qǐng)D4進(jìn)行描述）的特性的適當(dāng)離子（諸如棚離子或氣離子）。
[0030] 此外，雖然注入步驟201的精確參數(shù)至少部分地依賴于所完成器件的期望特征， 但注入步驟201可W W約30°與約50°之間的注入角0 (諸如45° ) W及約IOKeV與約 SOKeV之間的注入能量（諸如20KeV)來執(zhí)行。此外，使用附加的注入步驟201來在調(diào)整區(qū) 域203中形成約1 X 1〇18畑13與約1 X 10 2°cm 3之間的濃度（諸如1 X 10 "cm 3)。
[0031] 作為本發(fā)明實(shí)施例的示例性實(shí)例，期望調(diào)整具有約0. 1 ym柵極寬度的n型晶體 管W減小闊值電壓。為此，可使用P型滲雜物（其可WW約45°的角度W及約20KeV的能 量注入）來執(zhí)行注入步驟201，W (在源極/漏極區(qū)域注入之前）在調(diào)整區(qū)域203中實(shí)現(xiàn) 約5X IQiScm 3的初始濃度。使用運(yùn)些參數(shù)，注入步驟201將n型晶體管的闊值電壓減小約 60meV〇
[0032] 作為本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)例，期望調(diào)整具有約0.1 ym柵極寬度的P型晶