[发明专利]一种变掺杂区的形成方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体芯片制造工艺技术领域，尤其涉及一种变掺杂区的形成方法和装置。

背景技术

在变掺杂区的形成过程中，现有技术一般是采用多次光刻刻蚀的方法，以制作出多级台阶，然后利用不同台阶高度对离子注入的屏蔽能力大小不同来形成变掺杂区，具体方法是：在P型衬底1上制作栅氧化层2和多晶硅3，见图1；在栅氧化层2和多晶硅3上进行光刻刻蚀和N型离子注入，形成N+源区5和N+漏区6，如图2所示，4为光刻胶；在栅氧化层2和多晶硅3上生长介质层7，见图3；对介质层7进行多次光刻刻蚀，形成多级台阶，见图4、图5；在光刻刻蚀后进行N型离子注入，形成掺杂浓度不同的变掺杂区，如图6所示，其中8、9、10分别表示不同掺杂浓度的掺杂区。

根据以上描述可以看出，在现有技术中需要经过至少两次光刻刻蚀，以形成两个台阶，才能够在离子注入阶段利用不同台阶高度对注入离子的屏蔽能力不同，而产生不同的注入效果。通常情况下，芯片制造的成本是按照光刻层次计算的，光刻次数越多，成本就越高，因此上述需两次光刻刻蚀的方法流程较为复杂，成本较高。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明提供一种变掺杂区的形成方法和装置，以解决现有技术中变掺杂区形成过程复杂，成本较高的技术问题。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种变掺杂区的形成方法，包括：

在源漏极形成后，在栅极和栅氧化层表面生长多层复合膜层，所述多层复合膜层包括至少两层不同材料的介质层：第一介质层和第二介质层，所述介质层因栅极的存在而形成相应的台阶；

在所述多层复合膜层上进行光刻刻蚀，露出所述第一介质层对应于栅极边缘到漏极边缘的表面，进行第一次离子注入，离子注入衬底的范围为所述第一介质层的台阶边缘至漏极边缘，形成第一变掺杂区；

腐蚀出所述第二介质层对应于栅极边缘到漏极边缘的表面，进行第二次离子注入，离子注入衬底的范围为所述第二介质层的台阶边缘至漏极边缘，形成第二变掺杂区；

腐蚀出所述栅氧化层对应于栅极边缘到漏极边缘的表面，进行第三次离子注入，离子注入衬底的范围为栅极边缘至漏极边缘，形成第三变掺杂区。

进一步地，所述在栅极和栅氧化层表面生长多层复合膜层包括：

利用低压化学气相淀积的方法生长氮化硅层和氧化硅层的多层复合膜层，生长温度为600～800℃，每层厚度为0.1～0.5μm。

进一步地，

所述第一介质层和第二介质层分别为：氮化硅层，或，氧化硅层。

进一步地，

所述第一次离子注入、第二次离子注入和第三次离子注入的注入离子为磷离子，剂量为1.0E13～1.0E14个/cm，能量为150KEV～300KEV，注入能量随膜厚变化而变化，依次降低。

进一步地，

当所述多层复合膜层包括两层以上不同材料的介质层时，在所述形成第二变掺杂区之后，所述腐蚀出所述栅氧化层对应于栅极边缘到漏极边缘的表面之前，还包括：依次腐蚀出每一层介质层对应于栅极边缘到漏极边缘的表面并依次进行离子注入，离子注入衬底的范围为每一层介质层的台阶边缘至漏极边缘。

另一方面，本发明还提供一种变掺杂区的形成装置，包括：

生长单元，用于在源漏极形成后，在栅极和栅氧化层表面生长多层复合膜层，所述多层复合膜层包括至少两层不同材料的介质层：第一介质层和第二介质层，所述介质层因栅极的存在而形成相应的台阶；

光刻刻蚀单元，用于在所述多层复合膜层上进行光刻刻蚀，露出所述第一介质层对应于栅极边缘到漏极边缘的表面；

腐蚀单元，用于腐蚀出所述第二介质层对应于栅极边缘到漏极边缘的表面，和腐蚀出所述栅氧化层对应于栅极边缘到漏极边缘的表面；

离子注入单元，用于对所述第一介质层对应于栅极边缘到漏极边缘的表面，进行第一次离子注入，离子注入衬底的范围为所述第一介质层的台阶边缘至漏极边缘，形成第一变掺杂区；对所述第二介质层对应于栅极边缘到漏极边缘的表面，进行第二次离子注入，离子注入衬底的范围为所述第二介质层的台阶边缘至漏极边缘，形成第二变掺杂区；对所述栅氧化层对应于栅极边缘到漏极边缘的表面，进行第三次离子注入，离子注入衬底的范围为栅极边缘至漏极边缘，形成第三变掺杂区。

进一步地，所述生长单元还用于：

利用低压化学气相淀积的方法生长氮化硅层和氧化硅层的多层复合膜层，生长温度为600～800℃，每层厚度为0.1～0.5μm。

进一步地，