專利名稱：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)，特別涉及一種半導(dǎo)體器件的制作方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體器件制作是指在襯底上執(zhí)行一系列復(fù)雜的化學(xué)或物理操作，以形成半導(dǎo)體 器件的過程。圖1 圖10為現(xiàn)有技術(shù)中半導(dǎo)體器件的制作方法的過程剖面示意圖，該方法 主要包括步驟101，參見圖1，提供一襯底，在襯底上形成N阱、P阱以及淺溝槽隔離區(qū) (STI)。采用雙阱工藝來定義N型金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOQ管和P型金屬氧化物半導(dǎo)體 (PMOS)管的有源區(qū)，從而得到N阱和P阱。然后，通過光刻以及蝕刻等工藝，在半導(dǎo)體襯底上形成STI。步驟102，參見圖2，在襯底表面生長柵氧化層和淀積多晶硅，并利用光刻、蝕刻和 離子注入等工藝在P阱上方形成NMOS管的柵極結(jié)構(gòu)，在N阱上方形成PMOS管的柵極結(jié)構(gòu)。本步驟中，首先進(jìn)行柵氧化層的生長；然后，通過化學(xué)氣相淀積工藝，在晶圓表面 淀積一層多晶硅，厚度約為500 2000埃；之后，通過光刻、蝕刻和離子注入等工藝，制作出 NMOS管和PMOS管的柵極結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所述柵極結(jié)構(gòu)包括由多晶硅構(gòu)成的柵極和位于柵極下方的柵氧化層。至此，完成了柵極結(jié)構(gòu)的制作。步驟103，參見圖3，在襯底表面依次淀積二氧化硅(SiO2)和氮化硅(Si3N4)，并采 用干法刻蝕工藝蝕刻晶圓表面的氮化硅，形成NMOS管和PMOS管的柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁層。其中，側(cè)壁層包括第一側(cè)壁層和第二側(cè)壁層，第一側(cè)壁層為二氧化硅，第二側(cè)壁層 為蝕刻后的氮化硅。側(cè)壁層可用于防止后續(xù)進(jìn)行源漏注入時過于接近溝道以致發(fā)生源漏穿通，即注入 的雜質(zhì)發(fā)生擴(kuò)散從而產(chǎn)生漏電流。至此，完成了側(cè)壁層的制作。步驟104，參見圖4，涂覆光阻膠(PR)，在I3R之上施加第一掩膜版(圖未示出)，并 進(jìn)行曝光、顯影，從而形成第一光刻圖案，其中，曝光、顯影后保留的I3R覆蓋在PMOS管的表 面，NMOS管的表面暴露出來。步驟105，參見圖5，對NMOS管的表面進(jìn)行離子注入，從而形成NMOS管的漏極和源 極。注入的離子為N型元素，例如磷或砷。需要說明的是，由于側(cè)壁層可作為柵極結(jié)構(gòu)的保護(hù)層，因此注入的離子難以進(jìn)入 柵極，從而僅對柵極兩側(cè)的襯底實現(xiàn)了注入，并最終形成漏極和源極。步驟106，參見圖6，將第一光刻圖案剝離。具體來說，主要采用兩種方法去除ra，第一，采用氧氣(O2)進(jìn)行干法刻蝕，氧氣與PR發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，可將I3R去除；第二，還可采用濕法去膠法，例如，采用硫酸和雙氧水的混 合溶液可將I3R去除。步驟107，參見圖7，涂覆光阻膠(PR)，在ra之上施加第二掩膜版(圖未示出)，并 進(jìn)行曝光、顯影，從而形成第二光刻圖案，其中，曝光、顯影后保留的I3R覆蓋NMOS管表面， PMOS管的表面暴露出來。步驟108，參見圖8，對PMOS管的表面進(jìn)行離子注入，從而形成PMOS管的漏極和源 極。注入的離子為P型元素，例如硼或銦。步驟109，參見圖9，將第二光刻圖案剝離。剝離的方法可參見步驟106中的相關(guān)說明。至此，完成了 NMOS管和PMOS管的漏極、源極的制作。然而，在上述步驟104至108中，共涉及兩次光刻的過程，還涉及兩次剝離I3R的過 程，使得半導(dǎo)體器件制作的工藝流程比較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制作方法，能夠簡化半導(dǎo)體器件制作的 工藝流程。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種半導(dǎo)體器件的制作方法，在晶圓上形成用于隔離PMOS管和NMOS管的淺溝槽 隔離區(qū)STI、N型金屬氧化物半導(dǎo)體NMOS管、P型金屬氧化物半導(dǎo)體PMOS管的柵極結(jié)構(gòu)和 位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的側(cè)壁層后，該方法還包括在晶圓上形成暴露出NMOS管的光阻膠ra ；進(jìn)行離子注入，形成NMOS管的漏極和源極；在晶圓表面形成反相圖形材料，且NMOS管之上的反相圖形材料和PMOS管之上的 反相圖形材料的上表面高度相同；對PMOS管的I3R之上的反相圖形材料和NMOS管之上的反相圖形材料進(jìn)行去除，且 NMOS管之上保留的反相圖形材料和PMOS管之上的ra的上表面高度相同；去除所述ra;進(jìn)行離子注入，形成PMOS管的漏極和源極。所述反相圖形材料包括低溫化學(xué)氣相沉積CVD氧化硅或含硅溶膠涂層。所述形成反相圖形材料的方法包括在25°C至230°C的溫度下，采用CVD工藝在晶 圓表面沉積氧化硅；或，將含硅溶膠涂層旋涂至晶圓表面。所述去除PMOS管的ra之上的反相圖形材料的方法包括采用四氟化碳CF4和氬 氣Ar的混合氣體對反相圖形材料進(jìn)行干法刻蝕。CF4的流量為25標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分至85標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分，壓力為0帕斯卡至20 帕斯卡；Ar的流量為100標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分至400標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分，功率為80瓦至800 瓦，溫度為20. 5°C至120. 5°C。所述去除ra的方法包括采用氧氣&和氮氣N2的混合氣體對ra進(jìn)行干法刻蝕。N2的流量為9標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分至100標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分，壓力為0帕斯卡至1帕斯卡A2的流量為9標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分至100標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分，功率為25瓦至500瓦， 溫度為 20. 50CM 120. 5°C。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，在晶圓上形成用于隔離PMOS管和NMOS管的STI、N型金 屬氧化物半導(dǎo)體NMOS管、P型金屬氧化物半導(dǎo)體PMOS管的柵極結(jié)構(gòu)和位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè) 的側(cè)壁層后，在晶圓上形成暴露出NMOS管的PR，然后進(jìn)行離子注入，形成NMOS管的漏極和 源極；在晶圓表面形成反相圖形材料，且NMOS管之上的反相圖形材料和PMOS管之上的反相 圖形材料的上表面高度相同；對PMOS管的I3R之上的反相圖形材料和NMOS管之上的反相圖 形材料進(jìn)行去除，且NMOS管之上保留的反相圖形材料和PMOS管之上的ra的上表面高度相 同，最后去除ra，進(jìn)行離子注入，形成PMOS管的漏極和源極?？梢姡诒景l(fā)明所提供的技術(shù) 方案中，NMOS管和PMOS管的柵極、漏極的形成僅涉及一次光刻的過程，能夠簡化半導(dǎo)體制 造的工藝流程。


圖1 圖9為現(xiàn)有技術(shù)中半導(dǎo)體器件的制作方法的過程剖面示意圖。圖10為本發(fā)明所提供的一種半導(dǎo)體器件的制作方法的流程圖。圖11 圖20為本發(fā)明中半導(dǎo)體器件的制作方法的實施例的過程剖面示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對 本發(fā)明所述方案作進(jìn)一步地詳細(xì)說明。本發(fā)明的核心思想為當(dāng)形成NMOS管和PMOS管的柵極、漏極時，首先將經(jīng)曝光、顯 影后保留的I3R覆蓋在PMOS管的表面，NMOS管的表面暴露出來，并對NMOS管進(jìn)行離子注入， 從而形成NMOS管的漏極和源極；然后在整個晶圓表面形成反相圖形材料，由于反相圖形材 料具有優(yōu)先填充空洞的特性，NMOS管之上的反相圖形材料的上表面與PMOS管之上的反相 圖形材料的上表面的高度相同，對PMOS管的I3R之上的反相圖形材料和NMOS管之上的反相 圖形材料進(jìn)行去除，使得最終PMOS管之上的反相圖形材料被全部去除，且NMOS管之上保留 的反相圖形材料和PMOS管之上的I3R厚度相同，并對PMOS管進(jìn)行離子注入，從而形成PMOS 管的漏極和源極，可見NMOS管和PMOS管的柵極、漏極的形成僅涉及一次光刻的過程，簡化 了工藝的流程。圖10為本發(fā)明所提供的一種半導(dǎo)體器件的制作方法的流程圖。如圖10所示，該 方法包括以下步驟步驟11，在晶圓上形成用于隔離PMOS管和NMOS管的STI、NM0S管、PMOS管的柵極 結(jié)構(gòu)和位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的側(cè)壁層后，在晶圓上形成暴露出NMOS管的ra。步驟12，進(jìn)行離子注入，形成NMOS管的漏極和源極。步驟13，在晶圓表面形成反相圖形材料，且NMOS管之上的反相圖形材料和PMOS管 之上的反相圖形材料的上表面高度相同。步驟14，對PMOS管的I3R之上的反相圖形材料和NMOS管之上的反相圖形材料進(jìn)行 去除，且NMOS管之上保留的反相圖形材料和PMOS管之上的ra的上表面高度相同。步驟15，去除PR，并進(jìn)行離子注入，形成PMOS管的漏極和源極。
至此，本流程結(jié)束。下面通過一個實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。圖11 圖22為本發(fā)明中半導(dǎo)體器件的制作方法的實施例的過程剖面示意圖，該 方法主要包括步驟301，參見圖11，提供一襯底，在襯底上形成N阱、P阱以及STI。步驟302，參見圖12，在襯底表面生長柵氧化層和淀積多晶硅，并利用光刻、蝕刻 和離子注入等工藝在P阱上方形成NMOS管的柵極結(jié)構(gòu)，在N阱上方形成PMOS管的柵極結(jié) 構(gòu)。本發(fā)明所述柵極結(jié)構(gòu)包括由多晶硅構(gòu)成的柵極和位于柵極下方的柵氧化層。步驟303，參見圖13，在襯底表面依次淀積二氧化硅和氮化硅，并采用干法刻蝕工 藝蝕刻晶圓表面的氮化硅，形成NMOS管和PMOS管的柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁層。其中，側(cè)壁層包括第一側(cè)壁層和第二側(cè)壁層，第一側(cè)壁層為二氧化硅，第二側(cè)壁層 為蝕刻后的氮化硅。上述步驟301至303與現(xiàn)有技術(shù)相同，在此不予贅述。步驟304，參見圖14，涂覆ra，在I3R之上施加第一掩膜版(圖未示出)，并進(jìn)行曝 光、顯影，從而形成第一光刻圖案，其中，第一光刻圖案中的I3R覆蓋在PMOS管的表面，NMOS 管的表面暴露出來。步驟305，參見圖15，對NMOS管的表面進(jìn)行離子注入，從而形成NMOS管的漏極和 源極。步驟306，參見圖16，沉積或涂覆反相圖形材料。在實際應(yīng)用中，反相圖形材料為低溫化學(xué)氣相沉積(CVD)氧化硅或含硅溶膠涂層。其中，在晶圓表面形成低溫CVD氧化硅的方法為，在25°C至230°C的溫度下，采用 CVD工藝沉積氧化硅；在晶圓表面形成一層含硅溶膠涂層的方法為采用旋涂方式直接在 晶圓表面涂覆一層含硅溶膠涂層。反相圖形材料是以旋涂方式或沉積方式形成于晶圓表面的，因此，N阱上方的ra 之上和ρ阱上方均存在反相圖形材料，由于Ν阱上方的ra之上的反相圖形材料是不需要 的，因此，后續(xù)步驟中涉及去除N阱上方的ra之上的反相圖形材料的步驟。需要說明的是，在實際應(yīng)用中，當(dāng)進(jìn)行旋涂或沉積反相圖形材料時，反相圖形材料 具有優(yōu)先填充空洞的特性，具體來說，當(dāng)旋涂含硅溶膠涂層時，含硅溶膠會向P阱表面滑 動，當(dāng)沉積低溫CVD氧化硅時，氧化硅分子也會向P阱表面滑動，最后，當(dāng)旋涂或沉積反相圖 形材料結(jié)束后，P阱表面的反相圖形材料的上表面的高度和N阱表面的反相圖形材料的上 表面的高度基本一致。步驟307，參見圖17，采用干法刻蝕工藝去除N阱上方冊之上的反相圖形材料和 P阱上方的反相圖形材料，使P阱上方保留的反相圖形材料和N阱上方的PR厚度相同。。在實際應(yīng)用中，由于四氟化碳(CF4)可與反相圖形材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，一般采用四 氟化碳和氬氣(Ar)的混合氣體對反相圖形材料進(jìn)行干法刻蝕，其中，CF4的流量為25標(biāo)準(zhǔn) 狀態(tài)毫升每分(sccm)至85標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分，壓力為0帕斯卡(Pa)至20帕斯卡，Ar的 流量為100標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分至400標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分，功率為80瓦(W)至800瓦，溫度為 20. 5°C至 120. 5°C。步驟308，參見圖18，采用干法刻蝕工藝去除PMOS管的N阱上方的冊。在實際應(yīng)用中，一般采用氧氣和氮氣(N2)的混合氣體來去除PR，其中，氮氣的流量 為9標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分至100標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分，壓力為0帕斯卡至1帕斯卡，氧氣的流量 為9標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分至100標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分，功率為25瓦至500瓦，溫度為20. 5°C至 120. 5°C。當(dāng)然，還可采用其他方法去除PR，例如，可采用濕法去膠法，例如，采用硫酸和雙氧 水的混合溶液可將I3R去除。由于反相圖形材料不與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也不與硫酸和雙氧水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)， 因此，采用氧氣和氮氣的混合氣體只能去除PR，采用硫酸和雙氧水的混合溶液也只能將ra 去除。步驟309，參見圖19，對PMOS管的表面進(jìn)行離子注入，從而形成PMOS的漏極和源極。步驟310，參見圖20，采用干法刻蝕工藝去除NMOS管的P阱上方的反相圖形材料。本步驟與步驟307相同，可采用四氟化碳和氬氣的混合氣體來對反相圖形材料進(jìn) 行干法刻蝕，以去除NMOS管的P阱上方的反相圖形材料。至此，本流程結(jié)束。需要說明的是，本發(fā)明所述的方法還可應(yīng)用至其他方面，例如，對于具有互補或相 反光刻圖案的兩次光刻過程中，均可應(yīng)用本發(fā)明所提供的方法，舉例來說，當(dāng)形成P阱和N 阱時，就可應(yīng)用本發(fā)明所提供的方法。另外，現(xiàn)有技術(shù)涉及兩次光刻，由于兩次光刻后得到光刻圖案是互補的，也可是說 是相反的，這就面臨兩個相反的光刻圖案的對準(zhǔn)問題，而在本發(fā)明中，在第一次光刻后的圖 案之上覆蓋了反相圖形材料，并將第一次光刻后的圖案中的I3R之上的反相圖形材料去除 掉，這樣，剩余的反相圖形材料所組成的圖形相當(dāng)于現(xiàn)有技術(shù)中第二次光刻后的圖案中的 PR，因此，這就省略了對準(zhǔn)的步驟，而且，第一次光刻后的圖案與剩余的反相圖形材料的對 準(zhǔn)精度很高?？梢?，在本發(fā)明中，當(dāng)形成NMOS管和PMOS管的柵極、漏極時，首先將經(jīng)曝光、顯影 后保留的I3R覆蓋在PMOS管的表面，NMOS管的表面暴露出來，并對NMOS管進(jìn)行離子注入， 從而形成NMOS管的漏極和源極；然后在晶圓表面形成反相圖形材料，去除PMOS管的ra之 上的反相圖形材料和NMOS管之上的反相圖形材料，且NMOS管之上保留的反相圖形材料和 PMOS管之上的I3R厚度相同，并對PMOS管進(jìn)行離子注入，從而形成PMOS管的漏極和源極， NMOS管和PMOS管的柵極、漏極的形成僅涉及一次光刻的過程，能夠簡化半導(dǎo)體制造的工藝 流程。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在 本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù) 范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件的制作方法，在晶圓上形成用于隔離PMOS管和NMOS管的淺溝槽隔 離區(qū)STI、N型金屬氧化物半導(dǎo)體NMOS管、P型金屬氧化物半導(dǎo)體PMOS管的柵極結(jié)構(gòu)和位 于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的側(cè)壁層后，其特征在于，該方法還包括在晶圓上形成暴露出NMOS管的光阻膠ra ；進(jìn)行離子注入，形成NMOS管的漏極和源極；在晶圓表面形成反相圖形材料，且NMOS管之上的反相圖形材料和PMOS管之上的反相 圖形材料的上表面高度相同；對PMOS管的I3R之上的反相圖形材料和NMOS管之上的反相圖形材料進(jìn)行去除，且NMOS 管之上保留的反相圖形材料和PMOS管之上的ra的上表面高度相同；去除所述I3R ；進(jìn)行離子注入，形成PMOS管的漏極和源極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述反相圖形材料包括低溫化學(xué)氣相沉 積CVD氧化硅或含硅溶膠涂層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述形成反相圖形材料的方法包括在 25°C至230°C的溫度下，采用CVD工藝在晶圓表面沉積氧化硅；或，將含硅溶膠涂層旋涂至 晶圓表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述去除反相圖形材料的方法包括采用 四氟化碳CF4和氬氣Ar的混合氣體對反相圖形材料進(jìn)行干法刻蝕。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，CF4的流量為25標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分至85 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分，壓力為0帕斯卡至20帕斯卡；Ar的流量為100標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分至400 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分，功率為80瓦至800瓦，溫度為20. 5°C至120. 5°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述去除I3R的方法包括采用氧氣O2和 氮氣隊的混合氣體對PR進(jìn)行干法刻蝕。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所的方法，其特征在于，N2的流量為9標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分至100標(biāo) 準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分，壓力為O帕斯卡至1帕斯卡A2的流量為9標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分至100標(biāo)準(zhǔn) 狀態(tài)毫升每分，功率為25瓦至500瓦，溫度為20. 5°C至120. 5°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體器件的制作方法，該方法包括在晶圓上形成暴露出NMOS管的光阻膠PR；進(jìn)行離子注入，形成NMOS管的漏極和源極；在晶圓表面形成反相圖形材料，且NMOS管之上的反相圖形材料和PMOS管之上的反相圖形材料的上表面高度相同；對PMOS管的PR之上的反相圖形材料和NMOS管之上的反相圖形材料進(jìn)行去除，且NMOS管之上保留的反相圖形材料和PMOS管之上的PR的上表面高度相同；去除PR，進(jìn)行離子注入，形成PMOS管的漏極和源極。采用該方法能夠簡化半導(dǎo)體器件制作的工藝流程。
文檔編號H01L21/8234GK102097377SQ20091020106
公開日2011年6月15日 申請日期2009年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月10日
發(fā)明者寧先捷 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司