[發明專利]一種互補金屬氧化物半導體器件結構的制作方法

有效

• 申請號: 201010124565.2
• 申請日: 2010-03-11
• 公開（公告）號: CN102194752A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 吳永玉;神兆旭;何學緬;居建華
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: H01L21/8238
• 分類號: H01L21/8238;H01L27/092;H01L27/105;H01L27/04
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 董巍;顧珊

技術領域

本發明涉及半導體制造工藝，特別涉及互補金屬氧化物半導體器件結構的制作方法。

背景技術

在半導體器件微型化、高密度化、高速化、高可靠化和系統集成化等需求的推動下，半導體器件的最小特征尺寸也從最初的1毫米發展到現在的90納米或60納米，并且在未來的幾年內將會進入45納米及其以下節點的時代，若不改變半導體器件的組成成分和結構，僅單純的按比例縮小半導體器件會因其漏電過大而變得不可行，所以半導體器件在按比例縮小的同時會改變一些構件的成分或結構來減小漏電。

例如，當半導體器件的最小特征尺寸進入65納米的節點時，在進行互補金屬氧化物半導體(CMOS)柵極的制作步驟時，為提高CMOS管的器件性能，會在沉積多晶硅或非晶硅薄膜后，還通過離子注入工藝對該薄膜進行預摻雜，之后再刻蝕形成CMOS器件的柵極。這些被摻雜過的柵極有可能提高CMOS器件的性能。

傳統的制作CMOS器件結構的方法如圖1A至1F所示。

首先，如圖1A所示，提供半導體襯底101，該半導體襯底101包括第一區域104A以及第二區域104B，第一區域104A為PMOS器件所在的區域，第二區域104B為NMOS器件所在的區域。其中第一區域104A包括n型摻雜阱區102A，第二區域104B包括p型摻雜阱區102B，位于n型摻雜阱區102A和p型摻雜阱區102B之間的為隔離結構103。接著于半導體襯底101上形成柵介電層105，然后在柵介電層105的上面形成多晶硅層106。接著進行預摻雜工藝，分別對第一區域104A與第二區域104B上的多晶硅層106進行預摻雜，相應于第一區域104A上的多晶硅層106摻雜的是p型離子，相應于第二區域104B上的多晶硅層106摻雜的是n型離子。

接著，如圖1B所示，在多晶硅層106上涂敷圖案化光刻膠層(未示出)，定義柵極圖案，以圖案化光刻膠層為掩膜，刻蝕多晶硅層106和柵介電層105至露出半導體襯底101，形成PMOS器件的柵介電層105A以及柵極106A，形成NMOS器件的柵介電層105B以及柵極106B。

然后，如圖1C所示，在柵介電層105A與105B以及柵極106A與106B的兩側分別形成PMOS器件的間隙壁絕緣層107A與107A’以及NOMS器件的間隙壁絕緣層107B與107B’。

接下來，如圖1D所示，在相應于第二區域104B的位置上形成第一光刻膠層108B，再以柵極106A與第一光膠層108B為掩膜，向相應于第一區域104A的半導體襯底101中進行輕摻雜p型離子注入工藝，于柵極106A兩側的n型摻雜阱區102A中形成p型輕摻雜源/漏極109A與109A’。

然后，如圖1E所示，去除第一光刻膠層108B之后，于相應于第一區域104A的位置上形成第二光刻膠層108A，再以柵極106B與第二光刻膠層108A為掩膜進行輕摻雜n型離子注入工藝，于柵極106B兩側的p型摻雜阱區中形成n型輕摻雜源/漏極109B與109B’。

接著，如圖1F所示，去除第二光刻膠層108A之后，于間隙壁絕緣層107A與107A’的側壁上形成PMOS器件的間隙壁層110A與110A’，于間隙壁絕緣層107B與107B’的側壁上形成NMOS器件的間隙壁層110B與110B’。接著進行重摻雜離子注入工藝，分別形成PMOS器件的源/漏極111A、111A’以及NMOS器件的源/漏極111B、111B’。

上述工藝步驟可以參考申請號為200710094467.7的專利申請。

但是，這種傳統制作CMOS器件結構的方法會存在一定的問題。即，雖然預摻雜過的柵極有可能提高CMOS器件的性能，但在進行注入劑量和注入能量都較高的源/漏極離子注入工藝時，其會在預摻雜過的相應于第二區域上的柵極表面產生損傷，部分離子還會穿透柵極氧化層甚至硅襯底。這些表面損傷及穿透柵極的離子會導致CMOS器件性能的劣化，例如結電容和漏電流增大。因NMOS器件的柵極預摻雜的是n型離子，例如磷或砷的直徑較大而使柵極不致密，故其電性能的劣化更加明顯，并由此導致了NMOS器件的I_off(截止漏電流)發散的問題。

因此，需要一種制作CMOS器件結構的方法，以便解決由于預摻雜引起的各種問題，以便提高半導體器件整體性能，提高良品率。

發明內容

在發明內容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本發明的發明內容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。