半導體器件的制造方法
【專利摘要】本發明提供了一種半導體器件的制造方法，先在基底上形成柵介質層，然后形成圖案化的光刻膠掩膜層，通過光刻膠掩膜層的掩膜作用進行離子注入，然后去除光刻膠掩膜層并退火，形成袋狀摻雜區。之后，形成柵極材質，再在柵極材質上形成與前述相同的光刻膠掩膜層，并刻蝕形成柵極。由于袋狀摻雜區是在前期通過深寬比較小的光刻膠作掩膜進行離子注入而形成的，因此避免了柵極間溝槽深寬比過高而對袋狀注入的阻礙作用。
【專利說明】
半導體器件的制造方法
技術領域
[0001] 本發明設及半導體領域，尤其設及一種半導體器件的制造方法。
【背景技術】
[0002] 隨著半導體器件高度集成化的發展，金屬氧化物半導體晶體管（MOSFET)的柵極 長度正按比例縮小至更小的尺寸，相應地，半導體器件的制作工藝也在不斷的改進中，W滿 足人們對器件性能的要求。
[0003] 在MOS晶體管制造過程中，為了形成源/漏極等區域，需要進行高能量高劑量 的離子注入，但運往往會導致注入離子的橫向擴散，進而在后續器件使用時引發擊穿等 問題。柵極兩側通過袋狀（pocket)注入形成的袋狀滲雜區能解決此問題。袋狀注入 是隨著半導體器件尺寸的減小而發展起來的與器件性能密切相關的環節，其在柵極下 方的兩側所形成的袋狀滲雜區不僅能解決擊穿問題，而且還影響著器件的短溝道效應 (sho;rt-channe；L-effects，SCE巧，與溝道遷移率W及結電容、結漏電流等參數密切相關。
[0004] 目前，袋狀注入通常是在形成柵極后進行，袋狀注入方法是在柵極的兩側W傾斜 的角度進行離子注入，W在柵極的間隙處及柵極下方的部分區域形成袋狀滲雜區。然而，隨 著器件尺寸的縮小，在形成柵極后，柵極之間的距離也逐漸縮小。如圖1所示，在基底10上 形成有多個間隔分布的柵極20,柵極20的高度較大而柵極20之間的距離較小（由相鄰柵 極構成的溝槽21具有較大的深寬比），此時，若為了形成袋狀滲雜區而對基底10進行離子 注入，則如圖1中箭頭所示方向傾斜射出的離子大部分會注入到柵極20的側面，無法保證 注入到柵極20下方的基底中形成袋狀滲雜區。
【發明內容】
陽0化]為解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種半導體器件的制造方法， 包括：
[0006] 提供基底，并在所述基底表面形成柵介質層；
[0007] 在所述柵介質層上形成第一圖案化的光刻膠掩膜層，對所述第一圖案化的光刻膠 掩膜層露出的區域進行離子注入，W形成袋狀滲雜區；
[0008] 去除所述第一圖案化的光刻膠掩膜層，并在所述基底上沉積柵極材質；
[0009] 在所述柵極材質上形成第二圖案化的光刻膠掩膜層，所述第二圖案化的光刻膠掩 膜層與第一圖案化的光刻膠掩膜層采用相同的掩膜板形成；
[0010] W所述第二光刻膠掩膜層為掩膜刻蝕所述柵極材質，形成多個柵極。
[0011] 可選的，形成第一圖案化的光刻膠掩膜層的步驟之前，先在所述柵介質層上形成 柵極材質；
[0012] 形成袋狀滲雜區并去除光刻膠掩膜層后，繼續形成柵極材質至預定的厚度。
[0013] 可選的，所述部分厚度的柵極材質的厚度為50 A -I50A。
[0014] 可選的，所述柵極包含浮柵和位于所述浮柵上方的控制柵，在所述浮柵和所述控 制柵之間具有隔離層。
[0015] 可選的，所述隔離層共有=層，包括兩層氧化娃層W及位于所述兩層氧化娃之間 的氮化娃層。
[0016] 可選的，所述多個柵極之間的寬度為ikA，所述多個柵極之間溝槽的深寬比為 5. 5〇
[0017] 可選的，所述離子注入為斜向離子注入。
[0018] 可選的，形成多個柵極后，還包含在所述多個柵極兩側形成源極和漏極的步驟。
[0019] 可選的，形成源極和漏極的方法是在多個柵極兩側繼續注入離子形成重滲雜區 域。
[0020] 本發明所述的半導體器件的制造方法，先在基底上形成柵介質層，然后形成圖案 化的光刻膠掩膜層，通過光刻膠掩膜層的掩膜作用進行離子注入，然后去除光刻膠掩膜層 并退火，形成袋狀滲雜區。之后，形成柵極材質，再在柵極材質上形成與前述相同的光刻膠 掩膜層，并刻蝕形成柵極。由于袋狀滲雜區是在前期通過深寬比較小的光刻膠作掩膜進行 離子注入而形成的，因此避免了柵極間溝槽深寬比過高而對袋狀注入的阻礙作用。
【附圖說明】
[0021] 圖1為現有技術在半導體器件中形成袋狀滲雜區的離子注入示意圖。
[0022] 圖2為本發明一實施例所述半導體器件的制造方法的流程圖。
[0023] 圖3至圖9為本發明一實施例所述半導體器件的制造方法各步驟的側視圖。
【具體實施方式】
[0024] W下結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。根據下面說明和權利要 求書，本發明的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非 精準的比率，僅用W方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
[00對如圖2所示，本發明提供了一種半導體器件的制造方法，包括如下步驟：
[00%] Sl :提供基底，并在所述基底表面形成柵介質層；
[0027] S2:在所述柵極材質上形成第一圖案化的光刻膠掩膜層，并對第一所述光刻膠掩 膜層露出的區域進行離子注入，W形成袋狀滲雜區；
[0028] S3 :去除所述第一光刻膠掩膜層，并繼續沉積柵極材質至預定的厚度；
[0029] S4:在所述柵極材質上形成第二圖案化的光刻膠掩膜層，所述第二圖案化的光刻 膠掩膜層與第一圖案化的光刻膠掩膜層采用相同的掩膜板形成；
[0030] S5: W所述第二圖案化的光刻膠掩膜層為掩膜刻蝕所述柵極材質，形成多個柵極。
[0031] 在本實施例中，W存儲器件（如閃存）為例來進行說明本發明所述的半導體器件 的制造方法。半導體器件在水平方向具有多個存儲器件，每一存儲器件具有上下垂直分布 的浮柵和控制柵，但本發明不W存儲器件為限，設及其他高深寬比溝槽的離子注入時，均可 使用本發明所述的方法。
[0032] 下面結合圖3至圖9詳細說明本發明一實施例的半導體器件的制造方法。
[0033] 如圖3所示，首先執行步驟SI,提供基底100,并在所述基底100表面形成柵介質 層 200。
[0034] 所述基底100可W是單晶娃、多晶娃或非晶娃襯底，也可W是娃、錯、娃錯化合物 或神化嫁等材料形成的襯底，所述基底100可W具有外延層或絕緣層上娃結構，還可W是 其他半導體材料，運里不一一列舉。在基底100上形成的柵介質層200覆蓋基底100的表 面，具體的形成方法可W是化學氣相淀積或者熱氧化。
[0035] 在形成柵介質層200后，在所述柵介質層200上形成阻擋層。所述阻擋層目的在 于保護柵介質層200,使得柵介質層200在后續工藝中不與光刻膠層接觸，避免光刻膠對柵 介質層200造成污染。在后續光刻工藝結束之后，去除所述阻擋層。如圖3所示，在本實施 例中，所述阻擋層為柵極材質300。由于后續步驟中也需要在柵介質層200上形成柵極材 質300,因此在此處直接形成柵極材質300作為阻擋層，可W省去光刻工藝結束之后，去除 所述阻擋層的步驟。在此步驟中，形成的柵極材質300的厚度為50 A -150A，所述柵極材 質300具體為多晶娃，但本發明不W此為限。
[0036] 如圖4和圖5所示，接著執行步驟S2，在所述柵極材質300上形成圖案化的光刻膠 掩膜層400,并對所述光刻膠掩膜層400露出的區域進行離子注入，W形成袋狀滲雜區。其 中，形成第一圖案化的光刻膠掩膜層400的方法是：在柵介質層200的表面涂覆光刻膠，然 后通過一掩膜版對光刻膠進行曝光，最后顯影去除部分光刻膠，W在柵介質層200的表面 形成第一光刻膠掩膜層400。。
[0037] 請參見圖5,為了在基底100中形成袋狀滲雜區110,所述離子注入為斜向離子注 入（相對于垂直襯底表面的方向具有一角度，通常選擇30-60度，優選為45度，如圖5中箭 頭所示方向），使得最后形成的所述袋狀滲雜區110不僅存在于第一光刻膠掩膜層400露出 的區域，還擴散至第一光刻膠掩膜層400露出的區域的兩側，即第一光刻膠掩膜層400正下 方的部分區域。
[0038] 如圖6所示，接著執行步驟S3,去除所述第一光刻膠掩膜層400,并繼續沉積柵極 材質300至預定的厚度。
[0039] 為了優化袋狀滲雜區110,使得注入的離子有更好的分布，在去除第一光刻膠掩膜 層400后，還包括對袋狀滲雜區110進行退火的步驟。
[0040] 在本實施例中，如圖6所示，由于之前形成的阻擋層300的材質與柵極電極層的材 質相同，因此在步驟S3中形成的柵極電極層的厚度與先前形成的阻擋層的厚度之和滿足 預定的柵極厚度即可。其中，需要最終形成的柵極包含浮柵、控制柵W及形成于所述浮柵和 所述控制柵之間的隔離層330,即通過所述隔離層330將浮柵和控制柵隔開。具體的說，先 在阻擋層300上形成浮柵材質310至所需厚度，然后在浮柵材質310上形成隔離層330,最 后在隔罔層330上形成枉制柵材質320。其中，隔罔層330可W為ONO結構，即包括兩層氧 化娃層W及位于所述兩層氧化娃之間的氮化娃層。
[0041] 如圖7所示，接著執行步驟S4,在所述柵極材質300上形成第二圖案化的光刻膠 掩膜層400'，所述第二圖案化的光刻膠掩膜層400'與第一圖案化的光刻膠掩膜層400采 用相同的掩膜板形成。具體的方法是，在柵極材質300的表面涂覆光刻膠，然后通過與步驟 S2中相同的掩膜版對光刻膠進行曝光，最后顯影去除部分光刻膠，W在柵極材質300的表 面形成與步驟S2中相同圖案的光刻膠掩膜層。形成與步驟S2相同圖案的光刻膠掩膜層的 目的是，保證前述形成的袋狀滲雜區110正好位于后續形成的柵極的兩側。
[0042] 如圖8所示，最后執行步驟S5, W所述第二圖案化的光刻膠掩膜層400'為掩膜刻 蝕所述柵極材質300,形成多個柵極。在本實施例中，刻蝕形成的多個柵極500均包含浮柵、 控制柵W及位于浮柵、控制柵之間的隔離層。
[0043] 繼續參考圖8,在形成柵極后，去除第二圖案化的光刻膠掩膜層400'。如圖9所 示，去除第二圖案化的光刻膠掩膜層400'之后，還包含在所述柵極500兩側的基底100中 分別形成源極和漏極的步驟。前述步驟中已經形成袋狀滲雜區110,其作為輕滲雜區；在后 續分別形成源/漏極120時，對基底100再次進行離子注入，形成重滲雜區域，即為源/漏 極120。最終，袋狀滲雜區110位于源/漏極120的兩側。
[0044] 需要說明的是，上述實施例僅為本發明的優選實施例。在所述基底100的表面形 成柵介質層200的步驟之后，可W直接在柵介質層200的表面形成第一圖案化的光刻膠掩 膜層400。在形成袋狀滲雜區并去除第一圖案化的光刻膠掩膜層400 W后，再一次性形成預 定厚度的柵極材質300。
[0045] 本發明在形成柵極之前，先通過光刻膠的掩膜作用對后續需要形成的柵極兩側進 行離子注入，形成袋狀滲雜區。然后去除光刻膠掩膜，再按常規方法形成多個柵極。由于本 實施例中柵極之間的寬度僅為IKA，多個柵極間溝槽的深寬比均大于5. 5,而光刻膠掩膜 層中溝槽的深寬比均小于2,因此通過此方法能解決了現有技術中在進行袋狀注入時，傾斜 射出的離子落到柵極的側面，無法在柵極下方的基底區域形成袋狀滲雜區的技術問題。
[0046] 顯然，本領域的技術人員可W對發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神 和范圍。運樣，倘若本發明的運些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之 內，則本發明也意圖包括運些改動和變型在內。
【主權項】
1. 一種半導體器件的制造方法，其特征在于，包括： 提供基底，并在所述基底表面形成柵介質層； 在所述柵介質層上形成第一圖案化的光刻膠掩膜層，對所述第一圖案化的光刻膠掩膜 層露出的區域進行離子注入，W形成袋狀滲雜區； 去除所述第一圖案化的光刻膠掩膜層，并在所述基底上沉積柵極材質； 在所述柵極材質上形成第二圖案化的光刻膠掩膜層，所述第二圖案化的光刻膠掩膜層 與第一圖案化的光刻膠掩膜層采用相同的掩膜板形成； W所述第二光刻膠掩膜層為掩膜刻蝕所述柵極材質，形成多個柵極。2. 如權利要求1所述的半導體器件的制造方法，其特征在于： 形成第一圖案化的光刻膠掩膜層的步驟之前，先在所述柵介質層上形成柵極材質； 形成袋狀滲雜區并去除光刻膠掩膜層后，繼續形成柵極材質至預定的厚度。3. 如權利要求2所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，所述部分厚度的柵極材 質的厚度為彿A 450凌。4. 如權利要求1所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，所述柵極包含浮柵和位 于所述浮柵上方的控制柵，在所述浮柵和所述控制柵之間具有隔離層。5. 如權利要求4所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，所述隔離層共有Ξ層，包 括兩層氧化娃層W及位于所述兩層氧化娃之間的氮化娃層。6. 如權利要求1所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，所述多個柵極之間的寬 度為1KA，所述多個柵極之間溝槽的深寬比為5. 5。7. 如權利要求1所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，所述離子注入為斜向離 子注入。8. 如權利要求1所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，形成多個柵極后，還包含 在所述多個柵極兩側形成源極和漏極的步驟。9. 如權利要求8所述的半導體器件的制造方法，其特征在于，形成源極和漏極的方法 是在多個柵極兩側繼續注入離子形成重滲雜區域。
【文檔編號】H01L21/336GK105845571SQ201510019215
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年1月14日
【發明人】胡建強
【申請人】中芯國際集成電路制造(上海)有限公司