[发明专利]半导体元件及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体元件及其形成方法；具体而言，本发明涉及一种与口袋型布植（pocket implant or halo implant）技术相关的半导体元件及其形成方法。

背景技术

随着半导体工艺技术的演进，半导体元件已渐渐地朝着小尺寸及高密度的方向发展。当半导体元件的尺寸变小时，会面临短沟道效应（short channel effect）的问题。

口袋型布植（pocket implant or halo implant）技术为改善短沟道效应的常用方法。图1A描绘公知半导体元件1的俯视图，而图1B则描绘公知半导体元件1于参考虚线14处的剖面示意图。半导体元件1包含基板10、栅极结构11、源极区12及漏极区13，而栅极结构11则包含介电层11a及栅极电极11b。公知的口袋型布植技术由四个方向10a、10b、10c、10d对半导体元件1进行口袋型布植。首先，设定离子布植（ion implantation）条件并固定离子布植的角度，接下来以同一掩模由四个方向10a、10b、10c、10d中的其中一方向（例如：方向10a）开始进行口袋型布植，之后将基板10水平地旋转九十度，再由下一方向（例如：方向10c）进行口袋型布植，依此类推，直至四个方向皆布植完毕。如此，以方向10c、10d对半导体元件1的栅极电极11b进行口袋型布植，以方向10a、10b进行与栅极电极11b垂直的另一半导体元件的栅极电极(未图示)的口袋型布植。

由图1B可知，对半导体元件1进行方向10c、10d的口袋型布植后，会分别于源极区12及漏极区13的内侧边缘形成口袋布植区15、16。口袋布植区15、16能分别降低源极区12与基板10间的横向电场及漏极区13与基板10间的横向电场，藉此改善短沟道效应。

然而，当半导体工艺技术进入纳米级时代（亦即，100纳米以下时代）时，对半导体元件进行口袋型布植所衍生出元件非匹配性（device mismatch）的问题愈形严重。通常，可通过调整离子布植浓度（ion implant dose）、离子布植能量（ion implant energy）、热工艺（thermal process）或采用共用布植（co-implant）等方式，在短沟道效应与元件非匹配性之间取得平衡。不过，随着工艺的不断微缩（如40纳米以下），上述的方法所能达成的效果有限。

有鉴于此，如何在工艺的不断微缩（如40纳米以下）下，在短沟道效应与元件非匹配性两问题间取得平衡，仍是本领域亟待解决的课题。

现有技术的缺点是对半导体元件1的栅极电极11b进行口袋型布植以形成口袋布植区15、16，其中于方向10c、10d进行的口袋型布植，会对与的垂直的该另一半导体元件的栅极电极造成其元件非匹配性或其它不良影响；相同的，于方向10a、10b进行的口袋型布植亦会对栅极电极11b（半导体元件1）的元件特性造成负面的影响。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出以一掩模以对与半导体元件（如第一型金属氧化物半导体场效晶体管）的一栅极电极平行的栅极电极进行口袋型布植（如方向10c、10d）；但如此，将使得栅极电极仅能以平行方向摆放，而不利于布局面积与晶圆的利用率。因此，本发明提出以另一掩模对与该半导体元件的该栅极电极不同方向（如与之垂直）的栅极电极进行口袋型布植（如方向10a、10b），以进一步解决公知技术与上述的问题。

因此，本发明提供一种形成半导体元件的方法及一种半导体元件。

本发明所提供的半导体元件，形成于一基板上，且包含一第一第一型金属氧化物半导体场效晶体管及一第二第一型金属氧化物半导体场效晶体管。该第一第一型金属氧化物半导体场效晶体管具有形成于该基板上的一第一栅极结构、一第一源极区、及一第一漏极区。该第二第一型金属氧化物半导体场效晶体管具有形成于该基板上的一第二栅极结构、一第二源极区、及一第二漏极区。该第一第一型金属氧化物半导体场效晶体管以一第一掩模进行一第一口袋布植，该第二第一型金属氧化物半导体场效晶体管以一第二掩模进行一第二口袋布植，且该第二栅极结构的方向与该第一栅极结构的方向不同。