[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

提供了半导体装置及其制造方法。在一实施方式中，半导体装置包括：一基板其包括一核心装置区域和一输入/输出装置(I/O)装置区域；在核心装置中的多个核心装置，多个核心装置中的各者包括沿着第一方向延伸的第一主动区域；以及在输入/输出装置区域中的多个第一输入/输出装置(I/O)晶体管，多个第一输入/输出装置(I/O)晶体管中的各者包括沿着第一方向延伸的第二主动区域。第一主动区域包括第一宽度其沿着垂直于第一方向的第二方向，并且第二主动区域包括第二宽度其沿着第二方向。第二宽度大于第一宽度。

技术领域

本揭示内容关于用于高电压应用的半导体装置以及其形成方法。

背景技术

半导体集成电路(IC)产业经历了快速的成长。在集成电路发展的历程中，一般上增加了功能密度(亦即，每晶片面积的互连的装置的数目)，同时减小了几何尺寸(亦即，使用制造制程可以制造的最小的组件(或线)。这种缩小化过程通常经由增加生产效率和降低相关的成本来提供效益。然而，这样的缩小化也伴随着在结合这些集成电路的装置的设计和制造中增加的复杂性，并且为了实现这些进展，需要在装置制造中有类似的发展。

半导体装置的缩小化也减小了栅极介电层的厚度，这导致了减小的栅极电压以避免装置故障。然而，来自外部电路的供应电压并未跟上半导体装置的缩小化的步伐。尽管栅极介电层的厚度已减小了数倍，但是供应电压仅从大约5伏特减小到大约3.3伏特。这种不均等的缩小化的趋势已导致在漏极附近的栅极介电层中不断增加的电场。增加的电场继而导致热载子注入(hot carrier injection，HCI，或热载子效应(HCE))，其描述了一种现象，由于高电场的存在，电荷载子(电子或空穴)获得了高的动能。热载子效应是不理想的，因为它会降低装置性能并且导致泄漏。热载子效应与输入/输出(I/O)装置特别相关，因为它们与在供应电压下操作的外部电路接口。已经实施了诸如增加通道长度和增加栅极介电质厚度之类的已知技术来减轻由热载子效应带来的影响。然而，这些已知的技术可能无法令人满意地解决由热载子效应引起的装置退化或泄漏。

发明内容

本揭示内容的一些实施方式提供了一种半导体装置，包含：基板、多个核心装置、以及多个第一输入/输出(I/O)晶体管。基板包括核心装置区域和输入/输出(I/O)装置区域。多个核心装置在核心装置区域中，多个核心装置中的各者包括第一主动区域其沿着第一方向延伸。多个第一输入/输出(I/O)晶体管在输入/输出装置区域中，多个第一输入/输出晶体管中的各者包括第二主动区域其沿着第一方向延伸。其中，第一主动区域包括第一宽度其沿着垂直于第一方向的第二方向，并且第二主动区域包括第二宽度其沿着第二方向，其中第二宽度大于第一宽度。

本揭示内容的另一些实施方式提供了一种半导体装置，包含：基板、多个核心装置、多个第一输入/输出(I/O)晶体管、以及多个第二输入/输出晶体管。多个核心装置在基板上方，多个核心装置中的各者包括第一主动区域其沿着第一方向延伸。多个第一输入/输出(I/O)晶体管在基板上方，多个输入/输出晶体管中的各者包括第二主动区域其沿着第一方向延伸。多个第二输入/输出晶体管在基板上方，多个第二输入/输出晶体管中的各者包括第三主动区域其沿着第一方向延伸。其中第一主动区域包括第一宽度其沿着垂直于第一方向的第二方向，第二主动区域包括第二宽度其沿着第二方向，并且第三主动区域包括第三宽度其沿着第二方向。其中第一宽度等于第二宽度，第三宽度大于第一宽度。

本揭示内容的又另一些实施方式提供了一种制造半导体装置的方法，包含：提供基板其包括第一区域和第二区域；在基板上方沉积硬遮罩层；在第一区域的硬遮罩层上方选择性地形成多个间隔物特征；在第二区域的硬遮罩层上方选择性地形成材料特征；使用多个间隔物特征和材料特征作为蚀刻遮罩来蚀刻硬遮罩层，从而形成图案化的硬遮罩层；以及使用图案化的硬遮罩层作为蚀刻遮罩来蚀刻基板，其中多个间隔物特征和材料特征中的各者沿着第一方向纵向延伸，其中多个间隔物特征中的各者具有第一宽度其沿着垂直于第一方向的第二方向，其中材料特征具有第二宽度其沿着第二方向，其中第二宽度大于第一宽度。

附图说明