浅沟槽隔离结构、其制作方法及包括其的半导体器件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体集成电路的制作领域，尤其涉及一种浅沟槽隔离结构、其制作 方法及包括其的半导体器件。
【背景技术】
[0002] 浅沟槽隔离技术（ShallowTrenchIsolation,STI)是一种器件隔离技术。随着半 导体工业朝更小、速度更快的器件发展，半导体器件的特征横向尺寸和深度逐渐减小，导电 沟道宽度也逐渐减小，导致反窄沟道效应越来越严重。反窄沟道效应（RNCE)是指在浅沟槽 隔离工艺中，器件的阈值电压随导电沟道宽度的减小而递减的效应。反窄沟道效应会导致 阈值电压变化大，器件的寄生结电容增加，工作速度下降，成为制约小尺寸器件应用的重要 因素之一。
[0003] 在附图1至附图4中给出了一种现有浅沟槽隔离结构的制作方法，其包括以下 步骤：首先，由衬底10'表面依次向外沉积氧化物层21'和硬掩膜层23'，并对硬掩膜层 23'、氧化物层21'和衬底10'进行刻蚀，在衬底内形成浅沟槽31'，进而形成如图1所 示的基体结构。然后，在浅沟槽31'的侧壁上以及掩膜层23'的表面上形成如图2所示 的SiON层25'，进而形成如图2所示的基体结构。接下来，在浅沟槽31'内以及硬掩膜层 23'上形成预制隔离介质层41'，并平坦化去除硬掩膜层23'上的预制隔离介质层41'， 进而形成如图3所示的基体结构。最后，去除硬掩膜层23'和氧化物层21'，形成如图4 所示的浅沟槽隔离结构。
[0004] 在完成浅沟槽隔离制作后进行的晶体管的制作过程中，通常需要对半导体器件进 行热处理，比如在完成P阱注入后进行的热处理工艺。在热处理的过程中，晶体管中的离子 容易被扩散到浅沟槽隔离结构中，这些离子的存在相当于在晶体管两侧靠近硅区域与浅沟 槽隔离区域交界处的地方并联附加了两个阈值电压相对较低的"寄生晶体管"，从而导致半 导体器件的阈值电压下降，反窄沟道效应更加严重。
【发明内容】
[0005] 本申请旨在提供一种浅沟槽隔离结构、其制作方法及包括其的半导体器件，以解 决现有半导体器件中存在由离子扩散引起的阈值电压下降的问题。
[0006] 为了解决上述问题，本申请提供了一种浅沟槽隔离结构，包括设置在衬底内的浅 沟槽，以及设置在浅沟槽内的隔离介质层，其中还包括离子注入区，离子注入区设置在衬底 内，包括沿浅沟槽中相对设置的两侧壁设置的第一离子注入区和第二离子注入区。
[0007] 进一步地，上述浅沟槽隔离结构中，离子注入区中的注入离子为氮或碳。
[0008] 进一步地，上述浅沟槽隔离结构中，第一离子注入区和第二离子注入区的深度为 浅沟槽深度的1/3~3/4。
[0009] 进一步地，上述浅沟槽隔离结构中，还包括设置在浅沟槽的内壁与隔离介质层之 间的SiON层。本申请还提供了一种浅沟槽隔离结构的制作方法，包括在衬底内形成浅沟 槽，以及在浅沟槽内形成隔离介质层，其中该制作方法还包括：在衬底内形成沿浅沟槽中相 对设置的两侧壁设置的第一离子注入区和第二离子注入区。
[0010] 进一步地，上述制作方法中，形成第一离子注入区和第二离子注入区的步骤包括： 在形成浅沟槽的步骤前，沿衬底中欲形成浅沟槽的位置进行离子注入，形成预制离子注入 区，预制离子注入区的宽度大于所欲形成的浅沟槽的宽度；刻蚀衬底中欲形成浅沟槽的位 置，形成浅沟槽，以及沿浅沟槽中相对设置的两侧壁设置第一离子注入区和第二离子注入 区。
[0011] 进一步地，上述制作方法中，形成浅沟槽的步骤包括：刻蚀穿透预制离子注入区； 刻蚀预制离子注入区下方的衬底，其中刻蚀衬底的深度为刻蚀预制离子注入区的深度的 1/4 ~2/3。
[0012] 进一步地，上述制作方法中，形成预制离子注入区的步骤包括：在衬底上形成氧化 物层和具有通孔的硬掩膜层，通孔与衬底中欲形成的浅沟槽的位置对应；沿通孔对衬底进 行离子注入，形成预制离子注入区。
[0013] 进一步地，上述制作方法中，形成预制离子注入区的步骤中，注入离子为氮离子或 碳尚子。
[0014] 本申请还提供了一种半导体器件，包括浅沟槽隔离结构、栅极、源漏极，其中，浅沟 槽隔离结构为本申请上述的隔离结构。
[0015] 应用本申请的技术方案，在衬底内形成沿浅沟槽中相对设置的两侧壁设置离子注 入区，该离子注入区具有致密的结构，能够抑制有源区中的离子向浅沟槽隔离结构中扩散 迁移，从而减少了有源区与浅沟槽之间产生的漏电流，提高了半导体器件的阈值电压。
【附图说明】
[0016] 构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实 施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0017] 图1示出了在现有浅沟槽隔离结构的制作方法中，在衬底内形成浅沟槽后的基体 剖面结构示意图；
[0018] 图2示出了在图1所示浅沟槽的侧壁上形成SiON层后的基体剖面结构示意图；
[0019] 图3示出了在图2所示浅沟槽内以及硬掩膜层上形成隔离介质层，并平坦化去除 硬掩膜层上的隔离介质层后的基体剖面结构示意图；
[0020] 图4示出了去除图3所示硬掩膜层和氧化物层，形成浅沟槽隔离结构后的基体剖 面结构示意图；
[0021] 图5示出了本申请实施方式所提供的浅沟槽隔离结构的剖面结构示意图；
[0022] 图6示出了本申请实施方式所提供的浅沟槽隔离结构的制作方法的流程示意图；
[0023] 图7示出了在本申请实施方式所提供的浅沟槽隔离结构的制作方法中，对衬底进 行离子注入形成预制离子注入区后的基体的剖面结构示意图；
[0024] 图7-1示出了在本申请实施方式所提供的浅沟槽隔离结构的制作方法中，在形成 预制离子注入区前，在衬底上形成氧化物层和具有通孔的硬掩膜层后的基体的剖面结构示 意图；
[0025] 图8示出了刻蚀图7所述氧化物层、预制离子注入区和预制离子注入区下方的衬 底形成浅沟槽后的基体的剖面结构示意图；
[0026] 图9示出了在图8所示的浅沟槽和通孔的侧壁上形成SiON层，并在浅沟槽和通孔 中形成隔离介质层后的基体的剖面结构示意图；以及
[0027] 图10示出了去除图9所示的衬底表面上的硬掩膜层、氧化物层和SiON层后的基 体的剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0028] 下面将结合本申请的【具体实施方式】，对本申请的技术方案进行详细的说明，但如 下实施例仅是用以理解本申请，而不能限制本申请，本申请中的实施例及实施例中的特征 可以相互组合，本申请可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0029] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述【具体实施方式】，而非意图限制根 据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式 也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用属于"包含"和/或"包 括"时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0030] 下面将更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式 可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解