一种半导体器件的形成方法与流程

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种半导体器件的形成方法。

背景技术：

在半导体器件的制造过程中，通常需要在形成栅极之前形成阱区；而轻掺杂漏注入(lightlydopeddrainimplant)和晕环区离子注入(pocketimplant)工艺，需要利用栅极进行自对准，因此该工艺通常位于栅极形成之后。由此，这一系列操作就需要两层光阻层。

形成阱区需要阱离子注入较深，工艺中也就需要采用高能量注入，因此要选择较厚的光阻层阻挡不需要注入阱离子的区域；而轻掺杂漏注入和晕环区离子注入时，离子注入较浅、注入能量低，并且晕环区离子注入时需要进行倾斜离子注入以形成晕环区，所以使用的光阻层相对较薄。

如果为简化工艺而将阱离子注入及轻掺杂漏注入和晕环区离子注入的工艺合并，在形成阱区时必须选用较厚的光阻层，但是，采用较厚的光阻层，在进行晕环区离子注入时，由于是倾斜离子注入，则由于光阻层的阻挡，会使得晕环区离子注入不充分，这会导致半导体器件关闭时漏电流激增，从而影响半导体器件的性能。

技术实现要素：

本发明提供了一种半导体器件的形成方法，避免对第一倾斜离子注入的遮挡,可以有效地进行第一倾斜离子注入以形成第一晕环区，避免了漏电的问题。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种半导体器件的形成方法，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底包括第一区和第二区，所述第一区包括第一有源区和包围第一有源区的第一隔离区，与第二区相邻的第一隔离区为第一边缘隔离区；

在所述半导体衬底的第一区上形成第一栅极结构，第一栅极结构横跨所述第一有源区；

形成第一栅极结构之后，在第二区上形成第一初始光阻层，第一初始光阻层还延伸至第一边缘隔离区的部分表面上；

以所述第一初始光阻层为掩模，对第一区进行第一阱离子注入，在第一区中形成第一阱区，第一阱区还位于第一边缘隔离区的部分底部以及第一栅极结构的底部；

形成第一阱区之后，减薄第一初始光阻层，使第一初始光阻层形成第一光阻层；

以所述第一光阻层和第一栅极结构为掩模，采用第一倾斜离子注入在第一栅极结构两侧的第一有源区中形成第一晕环区，所述第一倾斜离子注入的注入方向分别与第一栅极结构的延伸方向和第一栅极结构的宽度方向之间的夹角为锐角。

优选的，所述第一光阻层的目标厚度大于等于tmin且小于等于tmax。

优选的，tmax＝x/(tanβ*cosα)，其中，

α为进行第一倾斜离子注入时，离子束在所述半导体衬底上的投影与所述第一栅极结构的延伸方向之间的夹角，且α为锐角；

β为进行第一倾斜离子注入时，离子束与所述半导体衬底表面法线方向之间的夹角，且β为锐角；

x为在第一栅极结构的延伸的方向上，第一边缘隔离区底部的第一阱区的外边缘至相邻的第一有源区边缘之间的距离。

优选的，tmin的取值范围为2500埃至3500埃。

优选的，所述目标厚度的目标取值ttarget＝(tmin+tmax)/2。

优选的，在减薄第一初始光阻层的过程中，还对所述第一初始光阻层沿第一栅极结构延伸的方向进行刻蚀，以减小所述第一初始光阻层的宽度。

优选的，减薄第一初始光阻层，使第一初始光阻层形成第一光阻层之后，所述第一初始光阻层的厚度的减小值与其宽度的减小值的比为4:1至6:1。

优选的，还包括：在形成所述第一晕环区之后或者在形成第一晕环区之前，以所述第一光阻层和所述第一栅极结构为掩模，对第一栅极结构两侧的第一有源区进行轻掺杂漏注入，在第一栅极结构两侧的第一有源区中形成第一轻掺杂区。

优选的，所述第一区用于形成第一类型晶体管，所述第二区用于形成第二类型晶体管，第二类型晶体管和第一类型晶体管的器件类型相反。

优选的，所述第二区包括第二有源区和包围第二有源区的第二隔离区，与第一区相邻的第二隔离区为第二边缘隔离区，对于相邻的第一区和第二区，相邻的第一边缘隔离区和第二边缘隔离区邻接；

在形成所述第一栅极结构的过程中，在半导体衬底的第二区上形成第二栅极结构，第二栅极结构横跨所述第二有源区；

形成所述第一轻掺杂区和第一晕环区之后，去除所述第一光阻层；

去除所述第一光阻层之后，在所述第一区上形成第二初始光阻层，第二初始光阻层还延伸至第二边缘隔离区的部分表面上；

以所述第二初始光阻层为掩模，对第二区进行第二阱离子注入，在第二区中形成第二阱区，第二阱区还位于第二边缘隔离区的部分底部以及第二栅极结构的底部；

形成第二阱区之后，减薄第二初始光阻层，使第二初始光阻层形成第二光阻层；

以所述第二光阻层和第二栅极结构为掩模，采用第二倾斜离子注入在第二栅极结构两侧的第二有源区中形成第二晕环区，所述第二倾斜离子注入的注入方向分别与第二栅极结构的延伸方向和第二栅极结构的宽度方向之间的夹角为锐角。

本发明的有益效果是：

本发明提供的半导体器件的形成方法，在形成第一栅极结构之后，先在第二区上形成第一初始光阻层，并以第一初始光阻层为掩膜，对第一区进行第一阱离子注入，在第一区中形成第一阱区；在形成第一阱区之后，减薄第一初始光阻层，使第一初始光阻层形成第一光阻层，然后以第一光阻层和第一栅极结构为掩膜，进行第一倾斜离子注入，以形成第一晕环区,形成第一晕环区之所以采用第一倾斜离子注入,目的是使得在第一晕环区靠近第一栅极结构和第一有源区交叉的拐角处,第一晕环区朝向沟道的边缘形貌为孤形,用于增加第一晕环区对第一轻掺杂区和第一源楼区的横向扩散的抑制作用,避免漏电。本申请中进行第一倾斜离子注入第一光阻层来自于进行第一阱离子注入采用的第一初始光阻层，节约了光阻层的材料。其次,减薄第一初始光阻层得到的第一光阻层在厚度上较小,第一光阻层能够避免对第一区进行第一倾斜离子注入的遮挡,可以保证第一倾斜离子注入时的有效注入，以保证器件性能。

附图说明

图1至图4是现有技术中的一种半导体器件的形成过程的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的半导体器件的形成方法的流程图；

图6至图15是与本发明实施例提供的半导体器件的形成方法对应的结构示意图。

附图标记：

1.半导体衬底；2.第一区；21.第一有源区；22.第一边缘隔离区；23.第一晕环区；24.第一轻掺杂区；3.第二区；31.第二边缘隔离区；4.第一栅极结构；5.第一光阻层；51.第一初始光阻层；52.第二光阻层；6.第一阱区；7.第二栅极结构。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。

正如背景技术所述，现有的形成阱区及倾斜离子注入的工艺过程较为复杂，且需要两层光阻层。

比如一种半导体器件的形成方法(比如d15hv1.8v器件)，参考图1至图4，包括：首先提供半导体衬底1，半导体衬底1包括第一区2和第二区3，第一区2包括第一有源区和包围第一有源区的第一隔离区，其中，与第二区2相邻的第一隔离区为第一边缘隔离区22。

第二区3包括第二有源区和包围第二有源区的第二隔离区，其中，与第一区2相邻的第二隔离区为第二边缘隔离区31。对于相邻的第一区2和第二区3，相邻第一边缘隔离区22和第二边缘隔离区31邻接，具体可以参考图1和图2。

接下来，参考图1，在第二区3上形成第一光阻层51，并以第一光阻层51为掩膜，对第一区2进行第一阱离子注入，以形成第一阱区6。

第一阱区6还位于部分第一边缘隔离区22的底部。

在此步骤中，由于进行第一阱离子注入时，需要离子注入深度较深，因此需要的第一光阻层51的厚度要大一些。

然后，参考图2，移除第一光阻层51，并在半导体衬底1的第一区2上形成第一栅极结构4，同时，在第二区3上形成第二栅极结构7；形成第一栅极结构4和第二栅极结构7之后，在第二区3上形成第二光阻层52。

接下来的过程仅以在第一区上形成nmos为例。

具体的，参考图3，以第二光阻层52和第一栅极结构4掩膜进行第一倾斜离子注入，以形成第一晕环区23。

第一倾斜离子注入的注入方向分别与所述第一栅极结构的延伸方向和所述第一栅极结构的宽度方向之间的夹角为锐角。形成第一晕环区之所以采用第一倾斜离子注入,目的是使得在第一晕环区靠近第一栅极结构和第一有源区交叉的拐角处,第一晕环区朝向沟道的边缘形貌为孤形,用于增加第一晕环区对第一轻掺杂区和第一源楼区的横向扩散的抑制作用,避免漏电。

由于第一倾斜离子注入和轻掺杂漏注入时，需要注入离子较浅，因此所需的第二光阻层厚度较小。

然后参考图4，对第一栅极结构4两侧的半导体衬底1进行第一轻掺杂漏注入，形成第一轻掺杂区24。

需要说明的是，由于在进行第一倾斜离子注入和轻掺杂漏注入时，需要利用第一栅极结构4做掩膜，以调节沟道的宽度，因此第一倾斜离子注入和轻掺杂漏注入必须在第一栅极结构4形成之后进行。

上述方法中，由于采用了两次形成光阻层的步骤，即形成第一光阻层和第二光阻层。而为了节约工序和降低光阻层的使用成本，提出将第一阱离子注入以及第一倾斜离子注入和第一轻掺杂漏注入放在形成第一栅极结构4之后进行，第一阱离子注入利用第一光阻层为掩模，第一倾斜离子注入和第一轻掺杂漏注入利用第一光阻层和第一栅极结构4为掩模，以节约光阻层的材料。

但是，由于第一阱离子注入时需要光阻层的厚度较大，而在第一倾斜离子注入时需要有一定的倾斜注入角度，且在沿着第一栅极结构的延伸方向上，位于部分第一边缘隔离区22的底部的第一阱区的边缘至相邻的第一有缘区之间的距离较小，所以在进行第一倾斜离子注入时，第一光阻层会对第一区进行第一倾斜离子注入造成阻挡，第一倾斜离子注入无法有效的注入，进而导致半导体器件的漏电流激增，从而影响半导体器件的性能。为解决上述技术问题，本发明提出一种半导体器件的形成方法，参考图5，包括以下步骤：

步骤s1：提供半导体衬底，半导体衬底包括第一区和第二区，第一区包括第一有源区和包围第一有源区的第一隔离区，与第二区相邻的第一隔离区为第一边缘隔离区。

步骤s2：在半导体衬底的第一区上形成第一栅极结构，第一栅极结构横跨第一有源区。

步骤s3：形成第一栅极结构之后，在第二区上形成第一初始光阻层，第一初始光阻层还延伸至第一边缘隔离区的部分表面上。

步骤s4：以第一初始光阻层为掩模，对第一区进行第一阱离子注入，在第一区中形成第一阱区，第一阱区还位于第一边缘隔离区的部分底部以及第一栅极结构的底部。

步骤s5：形成第一阱区之后，减薄第一初始光阻层，使第一初始光阻层形成第一光阻层。

步骤s6：以第一光阻层和第一栅极结构为掩模，采用第一倾斜离子注入在第一栅极结构两侧的第一有源区中形成第一晕环区，第一倾斜离子注入的注入方向分别与第一栅极结构的延伸方向和第一栅极结构的宽度方向之间的夹角为锐角。

采用上述方案，在形成第一栅极结构之后，先在第二区上形成第一初始光阻层，并以第一初始光阻层为掩膜，对第一区进行第一阱离子注入，在第一区中形成第一阱区；在形成第一阱区之后，减薄第一初始光阻层，使第一初始光阻层形成第一光阻层，然后以第一光阻层和第一栅极结构为掩膜，进行第一倾斜离子注入，以形成第一晕环区。本申请进行第一倾斜离子注入第一光阻层来自于进行第一阱离子注入采用的第一初始光阻层，节约了光阻层的材料。其次,减薄第一初始光阻层得到的第一光阻层在厚度上较小,第一光阻层能够避免对第一倾斜离子注入的遮挡,可以保证第一倾斜离子注入时的有效注入，避免出现半导体器件漏电流激增的问题，保证了器件性能。下面结合附图6至图13具体描述本实施例提供的半导体器件的形成方法。具体的，本实施例提供的半导体器件的形成方法包括：

首先，请结合参考图6和图7，图6示出了第一区和第二区的结构，图7中示出了第一区上的结构和第二区的边缘上的结构，提供半导体衬底1，半导体衬底1包括第一区2和第二区3，第一区2包括第一有源区21和包围第一有源区21的第一隔离区，与第二区3相邻的第一隔离区为第一边缘隔离区22。

具体的，半导体衬底1的材料为硅、锗或者锗化硅。且半导体衬底1的材料还可以为其它半导体材料，在此不再一一举例。

需要说明的是，第一区2用于形成第一类型晶体管，第二区2用于形成第二类型晶体管，第二类型晶体管和第一类型晶体管的器件类型相反。具体的，可以是第一区2为n型晶体管、第二区3为p型晶体管；还可以是第一区2为p型晶体管、第二区3为n型晶体管。本实施例对此不做具体限定。

第二区3包括第二有源区和包围第二有源区的第二隔离区，其中，与第一区2相邻的第二隔离区为第二边缘隔离区31。对于相邻的第一区2和第二区3，相邻第一边缘隔离区22和第二边缘隔离区31邻接。

本实施例中，参考图7和图8，仅示出了一个第一有源区21，因此包围第一有源区21的第一隔离区作为第一边缘隔离区。在其他实施例中，第一区中具有多个第一有源区21，与第二区3相邻的第一隔离区为第一边缘隔离区22。结合参考图6、图7和图8，图8为图7的俯视图，在半导体衬底1的第一区2上形成第一栅极结构4，第一栅极结构4横跨第一有源区21。第一栅极结构4还位于部分第一边缘隔离区22上。

当第一区2包括多个第一有源区21和多个第一隔离区时，第一栅极结构4还横跨沿第一栅极结构延伸方向相邻的第一有源区21之间的第一隔离区。本实施例中，在形成第一栅极结构4的过程中，还在半导体衬底1的第二区3上形成第二栅极结构7，第二栅极结构7横跨所述第二有源区。

请结合参考图9、图10和图11，图9为在图6基础上的示意图，图10为在图7基础上的示意图，图11为在图8基础上的示意图，且图11为图10的俯视图，形成第一栅极结构4之后，在第二区3上形成第一初始光阻层51，第一初始光阻层51还延伸至第一边缘隔离区22的部分表面上。

第一初始光阻层51覆盖整个第二区3，还延伸至第一边缘隔离区22的部分表面上。

第一初始光阻层51暴露出第一边缘隔离区22的部分表面。

继续结合参考图9、图10和图11，以第一初始光阻层51为掩模，对第一区2进行第一阱离子注入，在第一区2中形成第一阱区6，第一阱区6还位于第一边缘隔离区的部分底部以及第一栅极结构4的底部。

由于第一阱离子注入的注入能量较大，因此第一阱离子注入会通过第一栅极结构注入至第一栅极结构底部的半导体衬底中。由于第一阱离子注入的注入能量，因此第一初始光阻层51的厚度需要较大，以避免第一阱离子注入的离子注入至第二区3中。

图10中虚线框示出的范围为第一阱区6，第一阱区6还位于第一边缘隔离区的部分底部以及第一栅极结构4的底部，这样第一阱区6的范围大于第一有源区的范围，第一阱区6包围第一有源区。接下来，参考图12，形成第一阱区6之后，减薄第一初始光阻层51，使第一初始光阻层51形成第一光阻层5。

需要说明的是，本实施例中，在减薄第一初始光阻层51的过程中，还对第一初始光阻层51沿第一栅极结构4延伸的方向进行刻蚀，以及对第一初始光阻层51沿第一栅极结构4宽度的方向进行刻蚀，使第一初始光阻层51形成第一光阻层5。

本实施例中，第一栅极结构延伸方向平行于第一栅极结构底部的沟道的宽度方向，第一栅极结构的宽度方向平行于第一栅极结构底部的沟道的长度方向。

还需要说明的是，减薄第一初始光阻层51，使第一初始光阻层51形成第一光阻层5之后，第一初始光阻层51的厚度的减小值与其宽度的减小值的比值为4：1至6：1。第一初始光阻层51的厚度的减小值指的是第一初始光阻层51在半导体衬底表面法线方向上的减小的尺寸，第一初始光阻层51的宽度的减小值指的是第一初始光阻层51在平行于半导体衬底表面的方向上减小的尺寸。而在减薄的过程中，不仅仅对垂直于半导体衬底1的顶部表面的方向(即第一初始光阻层51的厚度方向)上的第一初始光阻层51进行减薄，还会在第一栅极结构4的延伸方向将第一初始光阻层51的尺寸减小。

第一初始光阻层51的厚度的减小值与其宽度的减小值的比为4：1至6：1，具体可以是4：1、5：1、6：1或者其他任何比值。也就是说，当厚度减小100埃时，宽度可能会减小16-25埃。

优选的，本实施例中，第一光阻层5的目标厚度大于等于tmin且小于等于tmax。

具体的，第一光阻层5的厚度为第一光阻层5在垂直于半导体衬底1的顶部平面的方向上的厚度。而为了保证后续第一倾斜离子注入工艺不会将采用离子注入至第二区，以使第一光阻层5能够在后续的第一倾斜离子注入中起到掩模作用，本实施例中第一光阻层5的厚度需要大于等于tmin。

同时，为了保证第一光阻层5不会后续形成第一晕环区采用的第一倾斜例子注入造成阻挡，第一光阻层5的厚度还需小于等于tmax。

本实施例中，tmax＝x/(tanβ*cosα)。

其中，α为后续进行第一倾斜离子注入时，离子束在半导体衬底1上的投影与第一栅极结构4的延伸方向之间的夹角，且α为锐角；具体可以参考图14。

β为后续进行第一倾斜离子注入时，离子束与半导体衬底1表面法线方向之间的夹角，且β为锐角。

x为在第一栅极结构4的延伸的方向上，第一边缘隔离区22底部的第一阱区6的外边缘至相邻的第一有源区21边缘之间的距离，具体可以参考图14。

优选的，tmin的取值范围为2500埃至3500埃，例如可以是2500埃、2600埃、2700埃、2800埃、2900埃、3000埃、3100埃、3200埃、3300埃还可以是3400或者3500，当然还可以是其他数值，本实施例对此不做具体限定。

在一个实施例中，目标厚度的目标取值ttarget＝(tmin+tmax)/2。具体的，目标厚度为第一光阻层5的厚度的目标值，其取值范围具体为第一光阻层5的厚度的最大值与最小值的和的一半。

接下来，参考图13和图14，图14为图13的俯视图，以第一光阻层5和第一栅极结构4为掩模，采用第一倾斜离子注入在第一栅极结构4两侧的第一有源区中形成第一晕环区23，第一倾斜离子注入的注入方向分别与第一栅极结构4的延伸方向和第一栅极结构4的宽度方向之间的夹角为锐角。

形成第一晕环区之所以采用第一倾斜离子注入,目的是使得在第一晕环区靠近第一栅极结构和第一有源区交叉的拐角处,第一晕环区朝向沟道的边缘形貌为孤形,用于增加第一晕环区对第一轻掺杂区和第一源楼区的横向扩散的抑制作用,避免漏电。

如图15,所示，本实施例中，形成第一晕环区23之后，以所述第一光阻层5和所述第一栅极结构4为掩模，对第一栅极结构4两侧的第一有源区进行轻掺杂漏注入，在第一栅极结构4两侧的第一有源区中形成第一轻掺杂区24。

在其他实施例中，在形成第一晕环区之前，以所述第一光阻层和所述第一栅极结构为掩模，对所述第一栅极结构两侧的所述第一有源区进行轻掺杂漏注入，在所述第一栅极结构两侧的第一有源区中形成第一轻掺杂区。

采用上述方案，在形成第一栅极结构之后，先在第二区上形成第一初始光阻层，并以第一初始光阻层为掩膜，对第一区进行第一阱离子注入，在第一区中形成第一阱区；在形成第一阱区之后，减薄第一初始光阻层，使第一初始光阻层形成第一光阻层，然后以第一光阻层和第一栅极结构为掩膜，进行第一倾斜离子注入，以形成第一晕环区。本申请进行第一倾斜离子注入第一光阻层来自于进行第一阱离子注入采用的第一初始光阻层，，节约了光阻层的材料。其次，减薄第一初始光阻层得到的第一光阻层在厚度上较小，第一光阻层能够避免对第一区进行第一倾斜离子注入的遮挡,可以保证第一倾斜离子注入时的有效注入，不会出现半导体器件关闭时漏电流激增的问题，保证了器件性能。以下对在第二区3进行第二阱离子注入、第二倾斜离子注入和对第二区的轻掺杂漏注入等工艺进行说明。

形成第一轻掺杂区24和第一晕环区之后，去除第一光阻层5。

去除第一光阻层5之后，在第一区2上形成第二初始光阻层，第二初始光阻层还延伸至第二边缘隔离区31的部分表面上。

以第二初始光阻层为掩模，对第二区3进行第二阱离子注入，在第二区3中形成第二阱区，第二阱区还位于第二边缘隔离区31的部分底部以及第二栅极结构7的底部；

形成第二阱区之后，减薄第二初始光阻层，使第二初始光阻层形成第二光阻层；

以第二光阻层和第二栅极结构7为掩模，采用第二倾斜离子注入在第二栅极结构7两侧的第二有源区中形成第二晕环区，第二倾斜离子注入的注入方向分别与第二栅极结构7的延伸方向和第二栅极结构7的宽度方向之间的夹角为锐角。

还需要说明的是，在形成第二晕环区之后或者在形成第二晕环区之前，还包括：以所述第二光阻层和所述第二栅极结构为掩模，对第二栅极结构7两侧的第二有源区进行轻掺杂漏注入，在第二栅极结构7两侧的第二有源区中形成第二轻掺杂区。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。本领域技术人员可以在形式上和细节上对其作各种改变，包括做出若干简单推演或替换，而不偏离本发明的精神和范围。