高能离子注入方法及半导体结构的制作方法_2

文档序号:9766831阅读:来源:国知局
效。
[0032] 所述高能离子注入和普通的离子注入相比,最大的区别在于注入离子的能量,高 能离子注入的注入能量在MeV级别,而普通的离子注入能量在keV级别。高能离子注入中 的离子拥有更高的速度和更大的能量,能够进入注入对象之内较深的位置,最终形成的注 入区也更深。
[0033] 为了进一步说明,本发明提供了一个高能离子注入方法的实施例。
[0034] 参考图1,提供半导体衬底10,所述半导体衬底10中形成有浅沟槽隔离结构11,相 邻的浅沟槽隔离结构11之间的区域为有源区,所述有源区包括第一类型有源区12和第二 类型有源区13 ;所述半导体衬底10为硅衬底或者锗衬底,衬底的掺杂类型是P型衬底。
[0035] 所述第一类型有源区12的区域后续会形成深阱,相对应地,所述第二类型有源区 13后续不需要形成深阱。
[0036] 参考图2,形成覆盖所述半导体衬底10表面的屏蔽介质层14 ;
[0037] 所述屏蔽介质层14为氧化硅或者氮化硅,厚度为30A~50A,屏蔽介质层14的作 用是保护半导体衬底10表面不受后续离子注入轰击损伤,避免形成无定形态的衬底材料。
[0038] 参考图3,在屏蔽介质层14表面形成图形化的掩模层15,所述掩模层15覆盖第二 类型有源区13 ;
[0039] 所述掩模层15的作用是在后续高能离子注入时,屏蔽第二类型有源区13,使其不 被高能离子注入。
[0040] 参考图4,通过高能离子注入,在第一类型有源区12中形成深阱区16。
[0041] 所述深阱区16为深η阱区。
[0042] 作为一个实施例,所述高能离子注入之后还包括了掩模层15的去除以及高温退 火。
[0043] 对上述实施例进行研究发现,在高能离子注入之后,请参考图4,深阱区16不仅形 成在了第一类型有源区12中,还有一部分进入了第二类型有源区13中,而所述第二类型有 源区13是不需要形成深阱区16的。这一现象使得深阱区16超出了芯片设计范围,会造成 第一类型有源区12和第二类型有源区13上的器件失效。通过对制造工艺流程的进一步研 究,发现造成这个现象的原因是:掩模层15被高能量的离子轰击的过程中,其边缘部分的 顶面和侧面暴露在外,受到高能离子的轰击最严重,并且受离子轰击而溅射剥离的掩模层 15材料无法在该区域堆积(所述溅射剥离的掩模层15材料一般为有机物团聚),因此掩模 层15边缘区域损耗最快,从而形成一个小斜坡。该小斜坡在高能离子轰击下又会加速掩模 层15边缘部分的损耗,造成了掩模层15边缘部分严重损耗甚至变形,最终掩模层15边缘 部分的厚度不足以屏蔽高能离子注入,导致一部分离子注入第二类型有源区13中。进一步 地,掩模层15厚度越薄的地方,注入第二类型有源区13的离子数量就越多,在高温退火之 后,就形成了如图4所示形状的深阱区16。
[0044] 为解决上述问题,本发明提供了一种高能离子注入方法的实施例,通过在掩模层 侧壁形成牺牲侧墙,提高掩模层边缘部分抵抗高能离子注入轰击的能力,减小掩模层边缘 部分的损耗和变形速度,降低掩模层边缘部分损耗和变形带来的掩模层边缘部分变薄现 象,从而屏蔽注入离子使其不进入第二类型有源区,进而保证器件的正常运行。
[0045] 为使本方法的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本方法 的【具体实施方式】做详细的说明。在详述本发明实施例时,为便于说明,示意图会不依一般比 例作局部放大,而且所述示意图只是示例,其在此不应限制本发明的保护范围。此外,在实 际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0046] 参考图5,提供半导体衬底100,所述半导体衬底100包括第一类型有源区102和 第二类型有源区103。
[0047] 需要说明的是,所述半导体衬底100中还可以形成有浅沟槽隔离结构,所述浅沟 槽隔离结构可以在形成深阱区之前形成,也可以在形成深阱区之后形成。在本实施例中,以 半导体衬底100中已形成有浅沟槽隔离结构101的情况为例,作示范性说明,请参考图5。 所述浅沟槽隔离结构101位于第一有源区102和第二有源区103交界位置,适于隔离第一 类型有源区102和第二类型有源区103。
[0048] 所述半导体衬底100为硅衬底或者锗衬底,衬底的掺杂类型为P型。所述第一类 型有源区102处后续会形成深阱区,作为一个实施例,所述深阱区为深η阱。所述深η阱的 作用是将深η阱上形成的ρ阱与ρ衬底隔离,减少ρ衬底对ρ阱上形成的器件带来的噪声。
[0049] 参考图6,形成覆盖所述半导体衬底100表面的屏蔽介质层104。
[0050] 所述屏蔽介质层104为氧化硅或者氮化硅,厚度为30Λ:~5〇1,形成所述屏蔽 介质层104的工艺为次常压化学气相沉积、物理气相沉积或者原子层沉积。作为一个实 施例,形成氧化硅的屏蔽介质层104采用次常压化学气相沉积工艺,以四乙基正硅酸盐 (Tetraethyl orthosilicate,TE0S)为反应物在所述半导体衬底100表面形成氧化娃层。
[0051] 所述屏蔽介质层104的作用是,保护半导体衬底100上的第一类型有源区102和 第二类型有源区103,避免其受到后续离子注入工艺的直接轰击而产生损伤,避免形成无定 形态的衬底材料;同时,所述屏蔽介质层104在后续的掩模层去除工艺中,也可以保护半导 体衬底100上的第一类型有源区102和第二类型有源区103不受损伤。
[0052] 参考图7,在所述屏蔽介质层104表面形成图形化的掩模层105,所述掩模层105 覆盖第二类型有源区103。
[0053] 所述掩模层105的厚度为3500A~4500/1,选用所述厚度的掩模层105是为了更 好的屏蔽后续高能离子注入,避免该高能离子进入第二类型有源区103。
[0054] 所述掩模层105可以为单层结构或者多层结构,所述单层结构的掩模层105为光 刻胶掩模层,所述多层结构的掩模层105可以包括覆盖屏蔽介质层104的底部抗反射层、位 于底部抗反射层上的光刻胶层以及位于光刻胶层上的顶部抗反射层。在本实施例中,以掩 模层105为光刻胶掩模层的情况为例,做示范性说明。
[0055] 所述掩模层105的边缘位于浅沟槽隔离结构101表面,需要说明的是,由于掩模层 105的作用是屏蔽离子注入而并非定义图形,只要能够覆盖第二类型有源区103、且在后续 的离子注入中保护第二类型有源区103不被离子注入即可。作为一个实施例,掩模层105 的边缘可以与浅沟槽隔离结构101的中心线对齐。在本实施例中,掩模层105的边缘与浅 沟槽隔离结构101的中心线不对齐,所述掩模层105的边缘与浅沟槽隔离结构101中心线 间隔距离为d,且掩模层105的边缘向第二类型有源区103方向偏移,所述间隔距离d的范 围是50農~lOOOl。间隔距离d的作用是,为了避免后续在掩模层105边缘侧墙形成的牺牲 侧墙覆盖住部分第一类型有源区102。
[0056] 参考图8和图9,形成位于掩模层105边缘侧壁上的牺牲侧墙107。
[0057] 形成所述牺牲侧墙107的步骤包括,形成牺牲层106,所述牺牲层106覆盖掩膜层 105顶面、侧面以及未被掩模层106覆盖的屏蔽介质层104表面,参考图8 ;反向干法刻蚀所 述牺牲层,形成位于掩模层105边缘侧壁上的牺牲侧墙107,参考图9。
[0058] 接下来请参考图8,所述牺牲层106的厚度为50A~1000A。牺牲层1
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