[发明专利]半导体元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体元件，特别是涉及一种具有输入/输出元件及核心元件且较可靠的半导体元件。

背景技术

一般而言，半导体元件是一种于半导体晶圆上所制备而得，且非常微小的电子构件。使用不同的制备技术可将这些元件制造并连接在一起而形成集成电路。特定数目的集成电路可建构在单一个晶片上，特定数目的集成电路可用来在电子运用的操作中，以执行一系列有用的功能。而上述的电子运用可以为，例如行动电话、个人电脑和个人游戏装置。由于上述大众化装置对尺寸的需求，使得这些形成在晶片上的构件也必须非常地微小。

其中包含许多种类的半导体构件，例如电晶体，是一种用来控制电子讯号的开关；二极管则执行相似但不同的功能；而电阻器以及电容器也被以半导体元件的形式形成。超过百万个此类构件形成在单一晶片上，并且连结在一起以形成集成电路。

这些半导体元件使用一连串工艺操作而形成于晶圆基材(也称作衬底)上。一般而言，使用离子植入来赋予基材半导体特性或在基材上形成结构。接着选择性地加入或移除隔离层及导电材料以创造出每一个个别元件的一部分。光刻胶材料形成于一个或多个下层材质层之上。然后将光刻胶选择性地暴露于光线之中，其中此光线穿过一个称为光掩模的屏幕。受曝光的部分会产生与未曝光部分不同的物理特性。根据光刻胶的特性，借由一种选择性溶剂可将光刻胶的曝光与未曝光两部分其中之一移除，而形成一组保护结构。

当此一保护结构被使用时，下方材质层未被保护的部分会被，例如蚀刻工艺，减损或完全移除。也可能进行离子植入处理。在任何情形下，当选择性的处理或移除工艺完成之后，移除遗留下来的光刻胶结构都会在不伤害下方材质层的前提下，采用一种用来移除光刻胶的溶液来进行移除。以下将以典型的电晶体作为本发明的背景。

请参照图1，图1绘示一种传统半导体元件10的结构剖面图。半导体元件10是一种包含有形成在基材20上的栅极结构12的电晶体。栅极结构12包括一个借由栅氧化硅13与基材20隔离的栅极14。栅极14由例如金属或结晶多晶硅所构成。栅氧化硅13只是一部分被氧化的硅基材20。金属接触15来提供多晶硅栅极一个与外部导体的终端进行接触的可靠区域。间隙壁位于栅极14的其中一个侧壁，在此一案例中间隙壁16和间隙壁17具有此一功能。一般而言源极区21和漏极区23借由离子植入形成在基材20之中，借以在栅极结构12下方的源极区21和漏极区23之间定义出一条通道22。操作上，当施予栅极14一特定电压，可使电流通过通道22。

有时，半导体元件例如图1所绘示的电晶体可能被用于不同但具有互补性质的功能。在一个案例中所使用的两个电晶体，其中一个作为核心元件；另一个则做为输入/输出元件。图2绘示此种半导体元件30的结构剖面图。图中，半导体元件30之中的核心阱18和输入/输出阱19彼此相邻的形成，并且借由一浅勾隔离结构26彼此分隔(亦可参见图1)。核心阱18和输入/输出阱19借由不同的离子掺杂分别地形成于基材20之中，以提供两者预设的电子特性。其中图1所绘示的电晶体形成在半导体元件30的核心阱18上。

第二电晶体，一种输入/输出元件40则形成在输入/输出阱19上。输入/输出元件40具有包含一栅极34的栅极结构45，其中栅极34借由栅介电层33与输入/输出阱19隔离。接触35直接设于栅极34上。间隙壁36和37则设在栅极结构45的其中一侧源极区41和漏极区43则是在栅极结构45下方积材20的输入/输出阱19部分定出通道42。

很明显的，半导体元件10和输入/输出元件40的构成组件相似。但其中仍不同点，此不同点影响了这两种元件在同一晶圆上的制作。在一些应用上，当核心元件具有比输入/输出元件还要薄的栅氧化系层时，会使其因而展现了较佳的性能。而另一方面，由于输入/输出元件则必须处理较高的电压，因此不能同时以适合核心元件的最佳标准来进行制造输入/输出元件。

因此有需要提供一种可靠的半导体元件制造方法，以有效率的方式，同时因应制造上述两种不同元件所需的功能标准。而本发明的实施例正可提供上述问题的解决方案。

由此可见，上述现有的半导体元件在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的半导体元件，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。