[发明专利]半导体器件的离子注入方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域的制造技术，具体地说，涉及一种半导体器的离子注入方法。

背景技术

半导体器件一般包括半导体硅衬底、位于衬底上面的栅氧化层(一般为二氧化硅，也可能是氮化硅等)以及沉积于栅氧化层上面的多晶硅层，其中多晶硅层为半导体器件的栅极。随着半导体技术的发展，半导体器件的运行速度越来越快，芯片电路的集成度越来越高，对电源消耗的也越来越低，从而使得半导体器件的多晶硅栅极的特性尺寸(critical dimension，CD)、栅氧化层的厚度等等参数逐渐变小，这样在多晶硅层靠近栅氧化层处，较容易形成空乏层，影响半导体器件的导通特性。另外，空乏层的厚度还受到多晶硅层的离子注入的浓度、深度和多晶硅层热处理方法影响。目前业界较常通过提高多晶硅层的离子注入浓度来降低空乏层的厚度，以减少半导体器件的性能在空乏层的衰减程度。

对于65纳米或更高精度的技术代而言，预掺杂技术(在对多晶硅层蚀刻之前进行离子掺杂)被广泛应用于半导体器件的多晶硅层。为了减小多晶硅层靠近栅氧化层处空乏层的厚度，在保证其他参数符合的情况下，尽量增加多晶硅层的离子浓度，一般多晶硅层的离子注入剂量可达到2～5E15/平方厘米。

另外，减速式离子注入是对半导体器件的多晶硅层进行离子注入是一种常用的离子注入方法，减速式离子注入也就是离子注入装置首先采用高能量的发射离子束，在离子束未达到半导体器件表面之前，利用电场将离子束减速将其控制在预设值进行离子注入的方式。目前作为栅极的多晶硅层较多采用的是无掺杂沉积。由于无掺杂多晶硅层的结构为典型的柱状晶粒，这样在对多晶硅层进行减速式离子注入的过程中，由于离子注入浓度一般较高，注入的离子很容易通过多晶硅层晶界边缘渗透到半导体的硅衬底上，从而导致半导体器件性能的衰减，降低成品率。

有鉴于此，需要提供一种新的离子注入方法以克服或至少减半导体器件性能衰减的情况。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种可提高半导体器件性能的离子注入方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种新的离子注入方法，该方法包括如下步骤：提供半导体基体，其包括半导体衬底、沉积于衬底上的栅氧化层以及位于栅氧化层上面的多晶硅层；在多晶硅层上面生成保护氧化层；在保护氧化层上镀光刻胶，进行曝光、蚀刻、显影步骤；进行预掺杂步骤，使注入离子穿过保护氧化层注入多晶硅层内；移除光刻胶；移除保护氧化层。

进一步地，所述保护氧化层设置的厚度范围是20-100埃。

进一步地，所述保护氧化层在高温炉中生成。

进一步地，所述保护氧化层在快速热氧化系统中生成。

与现有技术相比，本发明离子注入方法通过在多晶硅层上设置保护氧化层，避免了或至少减少了注入离子掺入半导体衬底内，减小了半导体器件性能的衰减，达到了提高半导体器件成品率的有益效果。

附图说明

通过以下对本发明一实施例结合其附图的描述，可以进一步理解其发明的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为：

图1为采用本发明离子注入方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合图1对本发明公开的离子注入方法作进一步详细描述。

本发明的离子注入方法包括如下步骤：

提供半导体基体，其包括半导体硅衬底、沉积于衬底上的栅氧化层以及沉积于栅氧化层上的作为半导体器件栅极的多晶硅层；

在所述多晶硅层上生成一层薄的保护氧化层，该保护氧化层可以在高温炉中生成，或者在快速热氧化系统(rapid thermal oxidation，RTO)中生成，其中所述保护氧化层的厚度范围是20-100埃；

在所述保护氧化层上镀光刻胶，可以根据光阻特性，镀正光刻胶或者负光刻胶，然后一次进行曝光、蚀刻、显影步骤；

进行预掺杂步骤，注入合适剂量的磷离子、硼离子，注入离子穿过保护氧化层注入多晶硅层内；

移除上述显影步骤后遗留的光刻胶；

移除上述保护氧化层。

然后对多晶硅层进行蚀刻步骤，制作出需要的电路图形以及其他为本技术领域的技术人员习知的步骤从而完成半导体器件的制作。

由于形成保护氧化层步骤是在高温炉或RTO进行的，氧化作用一般会消耗掉部分多晶硅层。因此采用本发明的离子注入方法，需要在沉积多晶硅层的过程中，设置沉积多晶硅层的厚度应该大于目标值，沉积厚度大于目标值的差值具体数值根据保护氧化层的厚度确定，也就是说保护氧化层越厚，在形成过程中消耗的多晶硅层就越多，沉积多晶硅层过程中所需要设置的差值就越大。

本发明通过在多晶硅层上面设置保护氧化层，透过保护氧化层，对多晶硅层进行预掺杂，采用这种方法，注入的离子不易渗入到半导体衬底上，有效地减少了半导体器件性能的衰减，提高了成品率。