CN102437120B - 一种源漏区超浅结的改进方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种源漏区超浅结的改进方式解决了现有技术框架下，SD超浅结的形成由于没有注入垫层的存在，需要由多种工艺组合而成，例如使用PAI+High dose，Low energy注入，或者High dose，Low energy注入+Co implant，这些组合极大了增加了工艺的复杂性的问题。通过增加注入垫层，可以在基本不改变注入杂质分布的情况下，降低注入工艺在Si中的射程，从而可以得到比常规方法更浅的超前结。或者是在保持超浅结结深不便的情况下，增大注入的能量，从而在一定程度上缓解了工艺对于大剂量，低能量注入的需求。降低了SD注入的工艺难度。

Description

一种源漏区超浅结的改进方法

技术领域

本发明涉及一种半导体工艺，尤其涉及一种源漏区超浅结的改进方法。

背景技术

随着工艺尺寸的持续缩小，工艺中的硅凹陷（Si recess）成为越来越重要的考量，其大小对于器件的特性有严重的影响。所以，在深亚微米工艺中，采用重新生长SD注入二氧化硅垫层的方案已经被完全放弃，而转向使用spacer刻蚀的残膜来作为SD注入的垫层。但随着工艺尺寸的进一步缩小，由于SD的结深越来越浅，所以，他对于注入衬垫层厚度均匀性的要求越来越高。由于spacer刻蚀残膜的厚度均匀性无法保证，所以，越来越多的公司开始采用单纯的silicon表面来形成SD，以保证工艺控制的稳定性。

随着器件特征尺寸的持续缩小，对于超浅结的结深的需求也越来越大，目前在工艺上，普遍使用PAI，Co-implant，LSA等技术来形成超浅结。

在大规模量产的CMOS制作工艺中，SD层次注入的衬垫层为spacer刻蚀之后的残膜，随着超浅结的需求越来越强烈，为了得到均匀的超浅结，在深亚微米工艺中，该层衬垫层通常由于其厚度的均匀性较差而被完全去除，超浅结的形成完全依赖于上面所讲技术以及大剂量，低能量注入基台的广泛采用。

通过SD注入垫层可以在不改变注入分布的情况下，降低注入杂质在Si中的射程，从而得到比无垫层注入更浅的超浅结。但由于该层垫层的生长和去除会导致SiO2/Si界面的硅凹陷（Si recess），从而导致可靠性问题，所以在目前的工艺中尽量避免。

目前主流的超浅结形成方案有：

1、预非晶化植入（PAI：Pre Amorphous Implant）

2、大剂量、低能量植入（High dose，Low energy implant）

3、Co-implant

4、C-B co-implant

5、F-B co-implant

6、脉冲等离子掺杂（Pulse plasma doping）

在目前的框架下，SD超浅结的形成由于没有注入垫层的存在，需要有以上工艺组合而成，例如使用PAI+High dose，Low energy注入，或者High dose，Low energy注入+Co implant。这极大了增加了工艺的复杂性。

发明内容

本发明公开了一种源漏区超浅结的改进方法，用以解决现有技术框架下，SD超浅结的形成由于没有注入垫层的存在，而导致的工艺难度和复杂度大幅度提高的问题。本专利的主要目的是一）满足深亚微米工艺MOS器件在同样工艺条件下对超浅结的需求。二）基于一），可以有效地避免或者推迟常规形成超浅结工艺组合，例如使用PAI+High dose，Low energy注入，或者High dose，Low energy注入+Co implant的使用，因为这些工艺组合极大了增加了工艺的复杂性和成本

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种源漏区超浅结的改进方法，在一硅基板上形成包括第一晶体管和第二晶体管的CMOS结构，其中，包括以下步骤：

步骤a：将覆盖在硅基板、第一晶体管栅极和第二晶体管栅极上的屏蔽层全部清除；

步骤b：在硅基板上淀积一垫层，且使垫层同时将第一晶体管栅极和第二晶体管栅极覆盖；

步骤c：在垫层上旋涂光刻胶，并光刻去除覆盖在第二晶体管上的光刻胶；

步骤d：进行第一离子注入，形成第二晶体管的SD超浅结，之后去除光刻胶；

步骤e：在垫层上再次旋涂光刻胶，并光刻去除覆盖在第一晶体管上的光刻胶；

步骤f：进行第二离子注入，形成第一晶体管的SD超浅结，之后去除光刻胶。

如上所述的一种源漏区超浅结的改进方式，其中，步骤b中依次淀积一无定型碳层和一二氧化硅层共同形成垫层，无定形碳层与二氧化硅层覆盖在硅基板上，并同时将第一晶体管栅极和第二晶体管栅极覆盖。

如上所述的一种源漏区超浅结的改进方式，其中，步骤d与步骤e之间还包括，刻蚀去除覆盖在无定型碳层上的二氧化硅层。

如上所述的一种源漏区超浅结的改进方式，其中，在步骤f去除光刻胶过程中，无定型碳层同时被去除干净。

如上所述的一种源漏区超浅结的改进方式，其中，第一晶体管为NMOS管，第二晶体管为PMOS管。

如上所述的一种源漏区超浅结的改进方式，其中，第一离子为P+离子，第二离子为N+离子。

如上所述的一种源漏区超浅结的改进方式，其中，第一晶体管和第二晶体管的栅极的两侧均覆盖有侧墙。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明一种源漏区超浅结的改进方式解决了现有技术框架下，SD超浅结的形成由于没有注入垫层的存在，需要有多种工艺组合而成，例如使用PAI+High dose，Low energy注入，或者High dose，Low energy注入+Co implant，这些组合极大了增加了工艺的复杂性和成本。通过增加注入垫层，可以在基本不改变注入杂质分布的情况下，降低注入工艺在Si中的射程，从而可以得到比常规方法更浅的超浅结。或者是在保持超浅结结深不变的情况下，增大注入的能量，从而在一定程度上缓解了工艺对于大剂量，低能量注入的须有。降低了SD注入的工艺难度。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1是本发明一种源漏区超浅结的改进方式的屏蔽层去除后示意图；

图2是本发明一种源漏区超浅结的改进方式的淀积垫层后的示意图；

图3是本发明一种源漏区超浅结的改进方式的光刻去除覆盖在第二晶体管上的光刻胶后的示意图；

图4是本发明一种源漏区超浅结的改进方式的完成步骤d后的示意图；

图5是本发明一种源漏区超浅结的改进方式的去除二氧化硅层后的示意图；

图6是本发明一种源漏区超浅结的改进方式的光刻去除覆盖在第一晶体管上进行光刻和注入后的示意图。

图7是本发明一种源漏区超浅结的改进方式的光刻胶去除后的示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

一种源漏区超浅结的改进方法，在一硅基板上形成包括第一晶体管和第二晶体管的CMOS结构，第一晶体管和第二晶体管的栅极的两侧均覆盖有侧墙。其中，包括以下步骤：

图1是本发明一种源漏区超浅结的改进方式的屏蔽层去除后示意图，请参见图1，步骤a：将覆盖在硅基板、第一晶体管栅极201和第二晶体管栅极202上的屏蔽层全部清除；

本发明中的第一晶体管可以为NMOS管，第二晶体管可以为PMOS管。

进一步的，本发明中的第一晶体管也可以为PMOS管，第二晶体管也可以为NMOS管。

图2是本发明一种源漏区超浅结的改进方式的淀积垫层后的示意图，请参见图2，步骤b：在硅基板上淀积一垫层30，且使垫层30同时将第一晶体管栅极201和第二晶体管栅极202覆盖；

其中，步骤b中可以依次淀积一无定型碳层301和一二氧化硅层302共同形成垫层30，无定形碳层与二氧化硅层302覆盖在硅基板上，并同时将第一晶体管栅极201和第二晶体管栅极202覆盖，无定型碳层301具有可以灰化去除的特性。

图3是本发明一种源漏区超浅结的改进方式的光刻去除覆盖在第二晶体管上的光刻胶后的示意图，请参见图3，步骤c：在垫层30上旋涂光刻胶，并光刻去除覆盖在第二晶体管上的光刻胶，为后续步骤预留施工空间。

图4是本发明一种源漏区超浅结的改进方式的完成步骤d后的示意图，请参见图4，步骤d：进行第一离子注入，形成第二晶体管的SD超浅结，由于采用无定型碳层301作为SD注入的垫层30，故与传统工艺相比，在基本不改变注入杂质分布的情况下，降低注入工艺在Si中的射程，从而可以得到比常规方法更浅的超浅结，或者是在保持超浅结结深不变的情况下，增大注入的能量，且不会造成硅凹陷的恶化，之后去除光刻胶；

其中，如果第一晶体管为NMOS管，则第二离子为P+离子，否则，第二离子为N+离子。

图5是本发明一种源漏区超浅结的改进方式的去除二氧化硅层后的示意图，请参见图5，步骤d与步骤e之间还包括，刻蚀去除覆盖在无定型碳层301上的二氧化硅层302。

图6是本发明一种源漏区超浅结的改进方式的光刻去除覆盖在第一晶体管上进行光刻和注入后的示意图，步骤e：在垫层30上再次旋涂光刻胶，并光刻去除覆盖在第一晶体管上的光刻胶；

步骤f：进行第二离子注入，与步骤e中进行第一次离子注入的原理相同，由于存在无定型碳层301，在基本不改变注入杂质分布的情况下，降低注入工艺在Si中的射程，从而可以得到比常规方法更浅的超浅结，或者是在保持超浅结结深不变的情况下，增大注入的能量，且不会造成硅凹陷的恶化，形成第一晶体管的SD超浅结。其中，如果第一晶体管为PMOS管，则第二离子为N+离子，否则，第二离子为P+离子。

图7是本发明一种源漏区超浅结的改进方式的光刻胶去除后的示意图，由于无定型碳层可以被灰化工艺去除，所以，经过光刻胶去除工艺后（干法去除+湿法去除），光刻胶以及作为垫层的无定性碳层将同时被去除。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明一种源漏区超浅结的改进方式解决了现有技术框架下，SD超浅结的形成由于没有注入垫层的存在，需要有多种工艺组合而成，例如使用PAI+High dose，Low energy注入，或者High dose，Low energy注入+Co implant，这些组合极大了增加了工艺的复杂性和成本。通过增加注入垫层，可以在基本不改变注入杂质分布的情况下，降低注入工艺在Si中的射程，从而可以得到比常规方法更浅的超浅结。或者是在保持超浅结结深不变的情况下，增大注入的能量，从而在一定程度上缓解了工艺对于大剂量，低能量注入的须有。降低了SD注入的工艺难度。

本领域技术人员应该理解，本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不予赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (5)

1.一种源漏区超浅结的改进方法，在一硅基板上形成包括第一晶体管和第二晶体管的CMOS结构，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a：将覆盖在硅基板、第一晶体管栅极和第二晶体管栅极上的屏蔽层全部清除；

步骤b：在硅基板上淀积一垫层，且使垫层同时将第一晶体管栅极和第二晶体管栅极覆盖；

步骤c：在垫层上旋涂光刻胶，并光刻去除覆盖在第二晶体管上的光刻胶；

步骤d：进行第一离子注入，形成第二晶体管的SD超浅结，之后去除光刻胶；

步骤e：在垫层上再次旋涂光刻胶，并光刻去除覆盖在第一晶体管上的光刻胶；

步骤f：进行第二离子注入，形成第一晶体管的SD超浅结，之后去除光刻胶；

其中，步骤b中依次淀积一无定型碳层和一二氧化硅层共同形成垫层，无定形碳层与二氧化硅层覆盖在硅基板上，并同时将第一晶体管栅极和第二晶体管栅极覆盖。

2.根据权利要求1所述的一种源漏区超浅结的改进方式，其特征在于，步骤d与步骤e之间还包括，刻蚀去除覆盖在无定型碳层上的二氧化硅层。

3.根据权利要求1所述的一种源漏区超浅结的改进方式，其特征在于，在步骤f去除光刻胶过程中，无定型碳层同时被去除干净。

4.根据权利要求1所述的一种源漏区超浅结的改进方式，其特征在于，第一晶体管为NMOS管，第二晶体管为PMOS管。

5.根据权利要求1所述的一种源漏区超浅结的改进方式，其特征在于，第一晶体管和第二晶体管的栅极的两侧均覆盖有侧墙。

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