輕摻雜漏注入方法與采用該法形成的半導體器件與流程

本申請涉及半導體制造技術領域，具體而言，涉及一種輕摻雜漏注入方法與采用該方法形成的半導體器件。

背景技術：

現有技術中的輕摻雜漏注入(Lightly Doped Drain，LDD)以及源/漏注入的離子注入方法一般都是分多次注入，以下以輕摻雜漏注入為例進行說明，該離子注入過程包括：步驟S1’，在形成有STI(淺槽隔離)和柵極的晶片襯底100’的表面上依次設置如圖1所示的犧牲氧化層200’與光刻膠300’；步驟S2’，對圖1所示光刻膠300’進行圖形化處理，使部分犧牲氧化層200’裸露，形成圖2所示的結構；步驟S3’，對圖2所示的結構進行輕摻雜漏注入(LDD)，在晶片襯底中形成如圖3所示的第一超淺結101’；步驟S4’，去除圖3所示的光刻膠300’，形成圖4所示的結構；以及步驟S5’，重復步驟S1’至步驟S4’，形成圖5所示的位于不同位置的第一超淺結101’和第二超淺結102’。

上述方法在每一次輕摻雜漏注入后都需要將光刻膠去除，去除光刻膠一般采用濕法腐蝕的方法，濕法腐蝕對犧牲氧化層有著較強的腐蝕能力，所以隨著一次次光刻膠的去除，犧牲氧化層的厚度逐漸變小，使得犧牲氧化層中的離子被同時去除，進而使得離子注入的總數減小，影響器件的性能。

當出現采用多次輕摻雜漏注入形成多個超淺結或者采用較長時間去除光刻膠的情況時，犧牲氧化層就會被完全去除，使得晶片襯底直接暴露在空氣中，其表面很容易被氧化形成表面二氧化硅，在后續的濕法去除光刻膠時，表面二氧化硅也會被去除，使得晶片襯底表面會形成硅凹陷，這樣使得注入的離子總數有較大程度的減小，影響器件的特性，并且硅凹陷會影響器件的可靠性。

技術實現要素：

本申請旨在提供一種輕摻雜漏注入方法與采用該方法形成的半導體器件，以解決現有技術中多次輕摻雜漏離子注容易造成晶片襯底表面硅凹陷的問題。

為了實現上述目的，根據本申請的一個方面，提供了一種輕摻雜漏注入方法，上述輕摻雜漏注入方法包括：步驟S1，在具有STI和柵極的晶片襯底的表面上依次設置犧牲氧化層與光刻膠，上述犧牲氧化層的厚度為THK₁；步驟S2，對上述光刻膠進行圖形化處理，使上述犧牲氧化層的部分表面裸露；步驟S3，對上述犧牲氧化層和上述晶片襯底進行輕摻雜漏注入，在上述晶片襯底中形成第一超淺結；步驟S4，去除上述光刻膠；以及步驟S5，重復執行 步驟S1至步驟S4，使得執行步驟S1至步驟S4的執行過程共n次，形成n個位于不同位置的超淺結，且n≥1，其中，上述注入方法還包括在n次執行過程中的m次執行過程中，在去除上述光刻膠的步驟后，在上述晶片襯底和上述犧牲氧化層的表面設置附加犧牲氧化層，m≥1，且m≤n。

進一步地，采用SACVD法設置上述附加犧牲氧化層。

進一步地，上述SACVD法的溫度在300～500℃之間。

進一步地，上述SACVD法的壓強在3～5torr之間。

進一步地，上述m大于1。

進一步地，上述m≥3，n≥5。

進一步地，設置上述附加犧牲氧化層時，上述犧牲氧化層的厚度為THK₃，上述附加犧牲氧化層的厚度為THK₂，上述THK₂與THK₃之和等于0.8～1.2THK₁。

進一步地，上述步驟S4中上述犧牲氧化層的損傷厚度為0.1THK₁～0.5THK₁，在執行上述步驟S5時，上述犧牲氧化層的剩余厚度小于上述損傷厚度時，設置上述附加犧牲氧化層。

根據本申請的另一個方面，提供了一種半導體器件，包括超淺結，上述超淺結采用上述輕摻雜源漏極離子注入方法形成。

應用本申請的技術方案，在傳統輕摻雜漏注入的過程中，加入設置附加犧牲氧化層的過程，即在m次步驟S5的去除上述光刻膠的步驟后，在上述晶片襯底和上述犧牲氧化層的表面設置附加犧牲氧化層，使得該附加犧牲氧化層與犧牲氧化層共同保護硅襯底，避免在后續濕法去除光刻膠的過程中將晶片襯底表面的二氧化硅去除，進而避免了硅凹陷現象的發生，并使其可靠性提高；進一步避免了由于硅凹陷引起的注入離子總數的大量減少，從而保證了器件的漏電流不會增大，進而提高了器件性能。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。在附圖中：

圖1至圖5示出了現有技術的輕摻雜漏注入的過程，其中，

圖1示出了現有技術中在晶片襯底上依次設置犧牲氧化層與光刻膠后的晶片的剖面結構示意圖；

圖2示出了對圖1所示的光刻膠進行圖形化處理后的晶片的剖面結構示意圖；

圖3示出了對圖2所示的結構進行輕摻雜漏注入后的晶片的剖面結構示意圖；

圖4示出了去除圖3所示的光刻膠后的晶片的剖面結構示意圖；

圖5示出了完成多步輕摻雜注入后的晶片的剖面結構示意圖；

圖6示出了本申請的一種優選的實施方式的輕摻雜漏注入的流程示意圖；

圖7至圖15示出了本申請的一種優選的實施方式的輕摻雜漏注入的過程，其中，

圖7示出了在晶片襯底上依次設置犧牲氧化層與光刻膠后的晶片的剖面結構示意圖；

圖8示出了對圖7所示的光刻膠刻蝕后的晶片的剖面結構示意圖；

圖9示出了對圖8所示的結構進行離子注入后晶片的剖面結構示意圖；

圖10示出了去除圖9所示的光刻膠后的晶片的剖面結構示意圖；

圖11示出了在圖10所示結構上設置光刻膠并刻蝕后形成的晶片的剖面結構示意圖；

圖12示出了對圖11所示結構進行離子注入并去除光刻膠后形成的晶片的剖面結構示意圖；

圖13示出了完成六次LDD過程的晶片的剖面結構示意圖；

圖14示出了在圖13所示的結構的表面設置附加犧牲氧化層后的晶片的剖面結構示意圖；

圖15示出了對圖14所示的結構進行三次LDD過程后的晶片的剖面結構示意圖；

圖16示出了犧牲氧化層厚度的變化示意圖；以及

圖17示出了設置附加犧牲氧化層及其后續的LDD過程后的犧牲氧化層厚度與附加犧牲氧化層的厚度總和的變化示意圖。

具體實施方式

應該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本申請提供進一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術和科學術語具有與本申請所屬技術領域的普通技術人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括復數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

為了便于描述，在這里可以使用空間相對術語，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用來描述如在圖中所示的一個器件或特征與其他器件或特征的空間位置關系。應當理解的是，空間相對術語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為“在其他器件或構造上方”或“在其他器件或構造之上”的器件之后將被定位為“在其他器件或構造下 方”或“在其他器件或構造之下”。因而，示例性術語“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位(旋轉90度或處于其他方位)，并且對這里所使用的空間相對描述作出相應解釋。

現在，將參照附圖更詳細地描述根據本申請的示例性實施方式。然而，這些示例性實施方式可以由多種不同的形式來實施，并且不應當被解釋為只限于這里所闡述的實施方式。應當理解的是，提供這些實施方式是為了使得本申請的公開徹底且完整，并且將這些示例性實施方式的構思充分傳達給本領域普通技術人員，在附圖中，為了清楚起見，擴大了層和區域的厚度，并且使用相同的附圖標記表示相同的器件，因而將省略對它們的描述。

正如背景技術所介紹的，現有的分多次輕摻雜漏離子注入法容易使得晶片襯底表面形成硅凹陷，注入的離子的總數有較大程度的減小，影響器件的特性，并且硅凹陷會影響器件的可靠性，為了解決上述問題，本申請提出一種輕摻雜漏注入方法，如圖6所示，該方法包括：步驟S1，在具有STI和柵極的晶片襯底的表面上依次設置犧牲氧化層與光刻膠，上述犧牲氧化層的厚度為THK1；步驟S2，對上述光刻膠進行圖形化處理，使上述犧牲氧化層的部分表面裸露；步驟S3，對上述犧牲氧化層和上述晶片襯底進行輕摻雜漏注入，在上述晶片襯底中形成第一超淺結；步驟S4，去除上述光刻膠；以及步驟S5，重復執行步驟S1至步驟S4，使得執行步驟S1至步驟S4的執行過程共n次，形成n個位于不同位置的超淺結，且n≥1，該方法還包括在n次執行過程中的m次執行過程中，在去除上述光刻膠的步驟后，在上述晶片襯底和上述犧牲氧化層的表面設置附加犧牲氧化層，m≥1，且m≤n。

上述的方法在傳統輕摻雜漏注入的過程中，加入設置附加犧牲氧化層的過程，即在m次步驟S5的去除上述光刻膠的步驟后，在上述晶片襯底和上述犧牲氧化層的表面設置附加犧牲氧化層，使得該附加犧牲氧化層與犧牲氧化層共同保護硅襯底，避免在后續濕法去除光刻膠的過程中將晶片襯底表面的二氧化硅去除，進而避免了硅凹陷現象的發生，并使其可靠性提高；進一步避免了由于硅凹陷引起的注入離子總數的大量減少，從而保證了器件的漏電流不會增大，進而提高了器件性能。

為了采用高效快捷的方式設置附加犧牲氧化層，并且使得附加犧牲氧化層對上述晶片襯底具有良好的間隙填充和覆蓋性；同時為了避免設置附加犧牲氧化層的工藝對離子注入造成影響，對半導體結構造成損傷，本申請優選采用SACVD法(Sub Atmospheric Chemical Vapor Deposition，次大氣壓化學氣相沉積法)設置上述附加犧牲氧化層。

本申請的又一種優選的實施方式中，優選上述SACVD法的溫度在300～500℃之間。當采用的溫度在300～500℃之間時，既可以在晶片襯底上形成較致密的附加犧牲氧化層，同時又不會對晶片襯底中已經形成的STI、柵極等結構造成影響，而且此溫度范圍對半導體器件的影響也比爐管的高溫制程影響小。

為了更好地控制附加犧牲氧化層的生長過程，本申請優選上述SACVD法的壓強在3～5torr之間。

本申請的又一種優選的實施方式中，上述m大于1。即在LDD過程中，至少有兩次設置附加犧牲氧化層的步驟，如果步驟S5的重復次數較少，去除光刻膠的工藝較為溫和，對犧牲氧化層的損傷較小，那么進行兩次附加犧牲氧化層的設置甚至一次都可以避免硅凹陷的產生；如果步驟S5的重復次數較多，去除光刻膠的工藝較為苛刻，對犧牲氧化層的損傷較大，那么可以適當增加犧牲氧化層的設置次數，來避免硅凹陷的產生。

當步驟S5的重復次數較多時，為了進一步避免犧牲氧化層的設置次數過多，造成犧牲氧化層與附加犧牲氧化層的總厚度較厚，導致LDD的效果變差，同時避免由于剩余的犧牲氧化層厚度較小，再次去除光刻膠時造成硅凹陷的現象，本申請優選上述m≥3，n≥5。

本申請的又一種優選的實施方式中，設置附加犧牲氧化層時，犧牲氧化層的厚度為THK₃，附加犧牲氧化層的厚度為THK₂，THK₂與THK₃之和等于0.8～1.2THK₁，通過上述實施方式，控制剩余的犧牲氧化層與附加犧牲氧化層的總厚度與犧牲氧化層的初始厚度相當，即與THK₁的大小接近，避免了剩余的犧牲氧化層與附加犧牲氧化層的總厚度過大，進而影響離子注入的效果。

為了在保證消除硅凹陷的基礎上，盡可能簡化LDD工藝方法，優選上述步驟S4中犧牲氧化層的損傷厚度為0.1THK₁～0.5THK₁，在執行步驟S5時，犧牲氧化層的剩余厚度小于損傷厚度時，設置附加犧牲氧化層，上述過程能夠采用盡可能少的犧牲氧化層的設置次數保證硅凹陷的消除。同時如果與前述實施方式進行結合時，不僅能夠使得剩余的犧牲氧化層與附加犧牲氧化層的總厚度適中，不會影響LDD效果；又能避免出現硅凹陷，保證了器件的性能和可靠性。

本申請的又一種優選的實施方式中，提供了一種半導體器件，包括超淺結，上述超淺結采用上述的輕摻雜源漏極離子注入方法形成。

上述半導體器件的超淺結采用上述的輕摻雜源漏極離子注入方法制成，其晶片襯底不存在硅凹陷現象，相對現有技術制成的半導體器件，該申請的半導體器件的離子總數較多，性能較好，具有較高的可靠性。

為了使本領域技術人員更好地理解本申請的技術方案，以下結合實施例與附圖對輕摻雜漏注入方法進行詳細的說明。

如圖7所示，在具有STI10和柵極20的晶片襯底100的表面上依次設置2.0nm的犧牲氧化層200與光刻膠300。

對圖7所示的光刻膠300進行圖形化處理，使上述犧牲氧化層200的部分表面裸露形成如圖8所示的結構。

對圖8所示的結構進行n^-離子注入，注入的離子為As，注入的劑量為3.0×10¹³/cm²，能量為50KeV，形成圖9所示的第一超淺結101。

采用丙酮去除圖9所示的光刻膠300，如圖10所示，完成第一次輕摻雜離子注入。在去除光刻膠300的同時，犧牲氧化層200的厚度減小，由圖10和圖8中的犧牲氧化層的厚度比 較可以看出，圖10中的犧牲氧化層被減薄。采用反射光譜解析方法對犧牲氧化層200的厚度進行量測，犧牲氧化層200的厚度由2.0nm減小為1.7nm。

重復上述的設置光刻膠301與刻蝕形成圖11的結構，對圖11所示的結構進行LDD并濕法腐蝕去除光刻膠301的過程，完成第二次LDD過程，形成圖12所示的第二超淺結102。

如此重復上述步驟四次，得到第一超淺結101、第二超淺結102、第三超淺結、第四超淺結、第五超淺結和第六超淺結，圖13中僅示出了第一超淺結101和第二超淺結102。但是通過圖13與圖12的比較可以看出，在形成第六超淺結后犧牲氧化層的厚度進一步減少。通過檢測發現，如圖16所示，每次LDD過程的濕法腐蝕去除光刻膠后，犧牲氧化層200的厚度均減小，每次減小0.3nm，第六次LDD過程后，犧牲氧化層200的厚度為0.2nm。為了避免半導體結構出現硅凹陷現象，在圖13所示的半導體結構的表面上采用SACVD法淀積二氧化硅1.8nm，作為圖14所示的附加犧牲氧化層400。

如圖17所示，附加犧牲氧化層400與剩余的犧牲氧化層200的厚度的總和為2.0nm。SACVD法反應室的溫度為400℃，反應室的壓強為4torr，時間為20s。

設置上述附加犧牲氧化層之后，重復上述的設置光刻膠、刻蝕、LDD與濕法腐蝕去除光刻膠的過程三次，完成器件的分步LDD過程，形成圖15所示的結構。如圖17所示，整個輕摻雜漏注入過程后，犧牲氧化層200與附加犧牲氧化層400的厚度的總和為1.1nm。

上述的輕摻雜漏注入方法，在第六次LDD過程的濕法腐蝕去除光刻膠后，犧牲氧化層的厚度僅剩0.2nm，如果采用現有技術中的方法繼續進行離子注入則將導致襯底的硅裸露，進而被氧化，在后續的LDD過程的濕法去除光刻膠后，襯底表面的二氧化硅也會被去除，導致襯底硅凹陷現象的產生。而本申請的方法在在第六次LDD過程后，采用SACVD法在晶片襯底的表面上沉積1.8nm的附加犧牲氧化層400，有效地避免了硅凹陷現象的產生，保證了器件中離子的總數減少的較少，提高了器件的性能，使器件獲得了較高的可靠性。

根據LDD過程的工藝條件的不同，可以選擇在任意一次LDD過程的去除光刻膠后進行附加犧牲氧化層的設置，也可以多次設置附加犧牲氧化層。

從以上的描述中，可以看出，本申請上述的實施方式實現了如下技術效果：

1)、本申請的注入方法在傳統的輕摻雜漏注入的過程中，加入設置附加犧牲氧化層的過程，即在m次步驟S5的去除上述光刻膠的步驟后，在上述晶片襯底和上述犧牲氧化層的表面設置附加犧牲氧化層，使得該附加犧牲氧化層與犧牲氧化層共同保護硅襯底，避免在后續濕法去除光刻膠的過程中將襯底表面的二氧化硅去除，進而發生硅凹陷的現象，避免了注入離子總數的大量減少，提高了器件性能，并使其可靠性提高。

2)、本申請的半導體器件，其超淺結采用上述的輕摻雜源漏極離子注入方法制成，其晶片襯底不存在硅凹陷現象，相對現有技術制成的半導體器件，該申請的半導體器件的離子總數較多，性能較好，具有較高的可靠性。

以上所述僅為本申請的優選實施例而已，并不用于限制本申請，對于本領域的技術人員 來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本申請的保護范圍之內。