[发明专利]改善有源区损伤的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件的工艺方法，尤其涉及一种改善有源区损伤的方法。

背景技术

目前，随着半导体器件关键尺寸的不断缩小，栅极隔离层厚度也随之缩小，使得栅极耗尽层的厚度对半导体器件性能的影响越来越大。

在55纳米的半导体技术中，为了减小栅极电性厚度，业界常采用栅极预注入技术。该技术常被用于N型器件区域。

在对栅极进行预注入后，注入的离子会呈现不均匀的状态分布于注入区域中，这时通常对离子注入后的该半导体器件进行热处理工艺，从而使注入的离子更好地与栅极中的硅键结合或者推动离子靠近栅氧界面。但是，出于与静态存储器器件相匹配的需要考虑，在离子注入后不进行热处理工艺。这时，大部分的预注入离子会积聚在多晶硅的表面，使得N/P型区域表面特性差异加大，并且，在后续的对多晶硅进行刻蚀形成栅极结构时，现有技术中常采用PEOX（原料为硅烷和一氧化二氮的等离子加强氧化硅）作为多晶硅刻蚀工艺中的硬掩膜，这种氧化膜相对较致密，且生长环境真空度较高，因此，在后续的生长多晶硅硬掩膜的过程中易出现预注入离子析出的现象，从而在硬掩膜表面及内部形成团聚空洞，而这些空洞在经过多晶硅刻蚀工艺后会逐级传递到有源区的表面，进而造成有源区的损伤。

图1是现有技术中对半导体器件进行预注入离子工艺的器件结构示意图；图2是现有技术中对经过预注入的半导体器件进行热处理工艺的器件结构示意图。如图1所示，该半导体器件包括一P型衬底1’，该P型衬底内设置有浅沟槽隔离结构2’，在该P型衬底1’上覆盖有一层栅氧层3’，在该栅氧层上覆盖有一层多晶硅膜层4’，该多晶硅膜层4’用于后续的多晶硅刻蚀工艺中，以形成多晶硅栅极。如图1中所绘示的，在对该半导体器件进行N型离子预注入工艺后，注入的离子5’在该多晶硅膜层4’内呈现不均的分布，并且大多数离子5’位于该多晶硅膜层4’的表面处；继续对该半导体器件进行热处理工艺，如图2所示，经过热处理工艺后的半导体器件中位于多晶硅膜层4’内的注入离子5’朝着栅氧界面靠近。

图3A是现有技术中在经过热处理工艺后的半导体器件上制备多晶硅硬掩膜之后的器件结构示意图；图3B是现有技术中在未经过热处理工艺后的半导体器件上制备多晶硅硬掩膜之后的器件结构示意图。如图3A所示，在半导体器件的栅氧层上制备一层PEOX（原料为硅烷和一氧化二氮的等离子加强氧化硅）的多晶硅硬掩膜6’，经过前序热处理工艺后的半导体器件的多晶硅膜层中的注入离子5’呈现正常分布；如图3B所示，在半导体器件的栅氧层上制备一层PEOX多晶硅硬掩膜6’’，未经过前序热处理工艺的半导体器件，在预注入工艺后进行多晶硅硬掩膜的制备时，位于该多晶硅膜层中的注入离子5’会析出，在多晶硅硬掩膜的表面和内部形成团聚空洞。

图4A是现有技术中对预注入离子正常分布的多晶硅膜层刻蚀后的器件结构示意图；图4B是现有技术中对预注入离子析出后的多晶硅膜层进行刻蚀后的器件结构示意图。如图4A所示，对预注入离子正常分布的多晶硅膜层进行刻蚀形成多晶硅栅极7’的过程中，先前注入的离子对器件的有源区不会造成损伤；如图4B所示，由于在先前预注入工艺之后未采用热处理工艺，使得在制备多晶硅硬掩膜的过程中出现预注入离子的析出，在硬掩膜的表面和内部形成团聚空洞，这些空洞在多晶硅刻蚀后形成多晶硅栅极7’’的过程中，逐级传递到器件有源区的表面，进而造成器件有源区的损伤。

中国专利（申请公布号：CN102655088A）公开了一种修复离子注入损伤的方法，包括以下步骤：提供一半导体衬底，对所述半导体衬底实施离子注入工艺：在氢气的氛围中对所述半导体衬底进行热处理工艺，以修复离子注入损伤；对所述半导体衬底进行金属化处理；在所述半导体衬底上方形成金属连线。该专利方法能够修复离子注入对半导体衬底表面的晶格损伤。其使用的方法仍为热处理工艺，当工艺条件限值不能使用热处理工艺时，便不能通过该方法来解决有源区损伤的问题。

因此，目前对于在预注入工艺后省略热处理工艺，不能保证在后续对多晶硅进行刻蚀后避免对器件有源区造成的损伤。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种改善有源区损伤的方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案为：

一种改善有源区损伤的方法，应用于减小多晶硅栅极电性厚度的工艺中，其中，

提供一设置有多晶硅层的硅衬底；

对所述多晶硅层进行预注入离子工艺后，沉积PETEOS氧化膜覆盖所述多晶硅层的表面；

以所述氧化膜为硬掩膜刻蚀所述多晶硅层，形成多晶硅栅极。