專利名稱：：高壓器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明總體上涉及一種高壓器件的制造方法，更具體而言，設(shè)計(jì)一種表現(xiàn)出高擊穿電壓和低漏電流特性的高壓器件的制造方法。
背景技術(shù)：
：要想使半導(dǎo)體器件工作，必需提供電能。為了降低能耗有人開發(fā)出了在低電壓下工作的半導(dǎo)體器件。但是，半導(dǎo)體器件內(nèi)部需要的電壓可能高于所提供的電壓。例如，在閃速存儲器件中，在寫入或擦除操作中采用的電壓高于外部提供的電源電壓。因此，通過抽運(yùn)操作(pumpingoperation)提高所提供的外部電源電壓的電平，由此產(chǎn)生高壓。半導(dǎo)體器件幾乎總是包括晶體管。可以將晶體管劃分為以低壓工作的低壓晶體管和以高壓工作的高壓晶體管。采用不同的方法將高壓晶體管的結(jié)區(qū)(例如源極或漏極)形成為具有與低壓晶體管不同的形狀。此外，在高壓作用下，可能在高壓晶體管內(nèi)引起一些問題，而這些問題在低壓晶體管中是不存在的。例如，與低壓晶體管相比，高壓晶體管要求高擊穿電壓特性。此外，在高壓晶體管中，必需使漏電流降至最低。隨著集成度的提高，縮短了溝道長度，從而將產(chǎn)生漏電流。此外，如果結(jié)區(qū)和形成于結(jié)區(qū)上的接觸芯桿(plug)之間具有高接觸電阻，那么將產(chǎn)生電壓降，因而不能有效傳遞高壓。
發(fā)明內(nèi)容一種制造高壓器件的方法提供了形成有淺結(jié)的高壓器件。所述高壓器件顯示出高擊穿電壓特性、低漏電流特性和增強(qiáng)的電阻接觸特性。在一個(gè)實(shí)施例中，一種制造高壓器件的方法包括在半導(dǎo)體襯底中形成結(jié)區(qū)。在所述半導(dǎo)體襯底之上形成絕緣層。蝕刻所述絕緣層的一部分，以暴露所述結(jié)區(qū)。向所述暴露的結(jié)區(qū)內(nèi)注入砷(As),以形成芯桿離子注入?yún)^(qū)。在已經(jīng)注入了砷的所述芯桿離子注入?yún)^(qū)上形成芯桿。在另一個(gè)實(shí)施例中，一種制造高壓器件的方法包括在半導(dǎo)沐襯底中形成結(jié)區(qū)。在所述半導(dǎo)體襯底之上形成絕緣層。蝕刻所述絕緣層的一部分，以暴露所述結(jié)區(qū)。向所述暴露的結(jié)區(qū)內(nèi)注入銻(Sb)，以形成芯桿離子注入?yún)^(qū)。在已經(jīng)注入了銻的所述芯軒離子注入?yún)^(qū)上形成芯桿。在另一個(gè)實(shí)施例中，一種制造高壓器件的方法包括在半導(dǎo)體襯底中形成晶體管。在所述半導(dǎo)體襯底之上形成絕緣層。蝕刻所述絕緣層的一部分，以暴露所述晶體管。向所述暴露的結(jié)區(qū)內(nèi)注入砷，以形成芯桿離子注入?yún)^(qū)。在在又一個(gè)實(shí)施例中，一種制造高壓器件的方法包括在半導(dǎo)體襯底中形成晶體管。在所述半導(dǎo)體襯底之上形成絕緣層。蝕刻所述絕緣層的一部分，以暴露所述晶體管。向所述暴露的結(jié)區(qū)內(nèi)注入銻，以形成芯桿離子注入?yún)^(qū)。在已經(jīng)注入了銻的所述芯桿離子注入?yún)^(qū)上形成芯桿。附圖"i兌明圖1A到圖1D是說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的高壓器件的制造方法的截面圖。圖2A到圖2D是說明根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的高壓器件的制造方法的截面圖。圖3是示出了通過芯桿離子注入工藝注入的砷和磷的濃度差異的特征圖。圖4是示出了在通過芯桿離子注入工藝注入砷和磷時(shí)擊穿電壓的差異的特征圖。具體實(shí)施例方式將參考附圖描述具體實(shí)施例。圖1A到圖1D是說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的高壓器件的制造方法的截面圖。參考圖1A,在其內(nèi)形成了阱(未示出)和絕緣層(未示出)的半導(dǎo)體襯底100的有源區(qū)內(nèi)形成晶體管。在半導(dǎo)體襯底100之上形成柵極絕緣層102和柵極104。在位于柵極104的邊緣處的半導(dǎo)體襯底100內(nèi)形成第一結(jié)區(qū)106。第一結(jié)區(qū)106變成了晶體管的源極/漏極，形成于阱區(qū)內(nèi)的第二結(jié)區(qū)(未示出)變成了阱4合耳又區(qū)(wellpick-upregion)。在柵極104的側(cè)壁上形成間隔體108。就NMOS晶體管而言，可以通過注入磷或砷(As)的5價(jià)雜質(zhì)形成第一結(jié)區(qū)106。在一個(gè)實(shí)施例中，可以通過在大約70KeV的能量下，以5.0x1012atoms/cm2(原子/平方厘米)或更小的;農(nóng)度注入5^介雜質(zhì)形成第一結(jié)區(qū)106。ji匕夕卜，可以在S走4爭半導(dǎo)體一十底100的同時(shí)，以大約3度到大約7度的角注入5價(jià)雜質(zhì)，由此形成第一結(jié)區(qū)106?？梢詫⒌谝唤Y(jié)區(qū)106形成至接觸柵極104的底部邊緣的程度。參考圖1B，在半導(dǎo)體襯底IOO之上形成絕緣層112。蝕刻絕緣層112的一部分，以暴露第一結(jié)區(qū)106,由此形成接觸孔114。參考圖1C,在通過接觸孔114暴露的第一結(jié)區(qū)106上執(zhí)行芯桿離子注入工藝，由此形成芯桿離子注入?yún)^(qū)116。芯桿離子注入?yún)^(qū)116提高了與將在下述后續(xù)過程中形成的芯桿之間的粘附特性。通過注入能夠形成電阻接觸的雜質(zhì)形成芯桿離子注入?yún)^(qū)116?？梢酝ㄟ^注入砷形成芯桿離子注入?yún)^(qū)116。在一個(gè)實(shí)施例中，通過在大約5KeV到大約15KeV的離子注入能量下，以大約1.0xlO'Stoms/cm2到大約5.0x10"atoms/cm2的濃度注入砷形成芯桿離子注入?yún)^(qū)116。優(yōu)選垂直注入砷。或者，可以注入銻(Sb)來替代砷?？梢酝ㄟ^在大約5KeV到大約15KeV的離子注入能量下，以大約1.0x10"atoms/cm2到大約5.0x1014atoms/cm2的濃度注入銻形成芯桿離子注入?yún)^(qū)116。在形成芯桿離子注入?yún)^(qū)116之后，執(zhí)行退火過程來激活注入雜質(zhì)(砷或銻)?？梢栽诖蠹s900到大約950攝氏度的溫度范圍內(nèi)，采用快速熱處理執(zhí)行所述退火過程。參考圖1D，在位于芯桿離子注入?yún)^(qū)116上的每一接觸孔114內(nèi)形成芯桿118?？梢圆捎枚嗑Ч杌蝤o形成芯桿118。在絕緣層112的表面上形成導(dǎo)電層(例如多晶硅或鴒)，以填充接觸孔114之后，執(zhí)行蝕刻過程，從而使所述導(dǎo)電層保留在接觸孔114內(nèi)。所述導(dǎo)電層可以具有寬于接觸孔114的寬度的寬度。還可以通過以特定圖案使導(dǎo)電層保留于絕緣層112上形成金屬線。在通過根據(jù)上述方法注入砷或銻形成芯桿離子注入?yún)^(qū)116之后，形成芯桿118。因此，通過芯桿離子注入?yún)^(qū)116形成了電阻接觸，由此降低了接觸電阻。或者，可以注入具有低擴(kuò)散率的砷或銻來替代磷，以形成芯桿離子注入?yún)^(qū)116。因此，與注入磷相比，可以形成淺結(jié)，并且可以獲得高擊穿電壓特性、低漏電流特性和增強(qiáng)的電阻接觸特性。在下文中將參考圖3和圖4描述所述特性差異。圖2A到圖2D是示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的高壓器件的制造方法的截面圖。參考圖2A,在其內(nèi)形成了阱(未示出)和絕緣層(未示出)的半導(dǎo)體襯底200的有源區(qū)內(nèi)形成晶體管。在半導(dǎo)體襯底200之上形成柵極絕緣層:202和柵極204。在接近柵極204的邊緣處的半導(dǎo)體襯底200內(nèi)形成第一結(jié)區(qū)206。第一結(jié)區(qū)206是用于形成輕摻雜漏極結(jié)構(gòu)的結(jié)區(qū)，其變成了晶體管的源極/漏極。在柵極204的側(cè)壁上形成間隔體208。在接近間隔體208的邊緣處的半導(dǎo)體襯底200內(nèi)形成第二結(jié)區(qū)210。第一和第二結(jié)區(qū)206和210變成了晶體管的源極/漏極。就NMOS晶體管而言，通過注入諸如磷或砷的5價(jià)雜質(zhì)形成第一和第二結(jié)區(qū)206和210。在半導(dǎo)體襯底200內(nèi)以大于第一結(jié)區(qū)206的深度形成第二結(jié)區(qū)210。注入到第二結(jié)區(qū)210內(nèi)的雜質(zhì)的量大于注入到第一結(jié)區(qū)206內(nèi)的量。在一個(gè)實(shí)施例中，可以通過在大約70KeV的能量下，以5.0x10"atoms/cm2或更小的濃度注入5價(jià)雜質(zhì)形成第一和第二結(jié)區(qū)206和210。此外，可以在旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體襯底200的同時(shí)，以大約3度到大約7度的角注入5價(jià)雜質(zhì)，由此形成第一結(jié)區(qū)206。在接近柵極204的底部邊緣的平面內(nèi)形成第一結(jié)區(qū)206。參考圖2B，在半導(dǎo)體襯底200之上形成絕緣層212。蝕刻掉絕緣層212的一部分，以形成接觸孔214，從而暴露第一結(jié)區(qū)206的一部分。參考圖2C,在通過接觸孔214暴露的第一結(jié)區(qū)206上執(zhí)行芯桿離子注入工藝，由此形成芯桿離子注入?yún)^(qū)216。芯桿離子注入?yún)^(qū)216提高了與將在下述后續(xù)過程中形成的芯桿之間的粘附特性。通過注入形成電阻接觸的雜質(zhì)形成芯桿離子注入?yún)^(qū)216。通過注入砷形成芯桿離子注入?yún)^(qū)216。在一個(gè)實(shí)施例中，通過在大約5KeV到大約15KeV的離子注入能量下，以大約1.0x10"atoms/cm2到大約5.0x1014atoms/cm2的濃度注入砷形成芯桿離子注入?yún)^(qū)216。優(yōu)選垂直注入砷。或者，可以注入銻來替代砷。可以通過在大約5KeV到大約15KeV的離子注入能量下，以大約1.0x10"atoms/cm2到大約5.0x10"atoms/cm2的濃度注入銻形成芯桿離子注入?yún)^(qū)216。通過形成芯桿離子注入?yún)^(qū)216,使源極/漏極具有三重?fù)诫s漏極結(jié)構(gòu)，其由第一結(jié)區(qū)206、第二結(jié)區(qū)210和芯+f離子注入?yún)^(qū)216構(gòu)成。在形成芯桿離子注入?yún)^(qū)216之后，執(zhí)行退火過程來激活注入雜質(zhì)(砷或銻)?？梢栽诖蠹s900到大約950攝氏度的溫度范圍內(nèi)，采用快速熱處理執(zhí)行所述退火過程。參考圖2D，在^立于芯^干離子注入?yún)^(qū)216上的每一一妄觸孔214內(nèi)形成芯桿218?？梢圆捎枚嗑Ч杌蝤o形成芯桿218。在絕緣層212的表面上形成導(dǎo)電層(多晶硅或鴒)，以填充接觸孔214之后，執(zhí)行蝕刻過程，從而使所述導(dǎo)電層保留在接觸孔214內(nèi)。所述導(dǎo)電層可以具有寬于接觸孔214的寬度的寬度。還可以通過以特定圖案使導(dǎo)電層保留于絕緣層216上形成金屬線。圖3是示出了通過芯桿離子注入工藝注入的砷和磷的濃度差異的特征圖。參考圖3，濃度曲線圖A示出了在芯桿離子注入工藝的過程中注入磷，濃度曲線圖B示出了在芯桿離子注入工藝的過程中注入砷。從兩個(gè)曲線圖A和B可以看出，就磷而言，其相對于熱的擴(kuò)散率優(yōu)于砷。盡管在芯桿離子注入工藝的過程中，在淺深度下注入了磷，但是隨著磷利用后續(xù)的熱處理向半導(dǎo)體襯底內(nèi)部擴(kuò)散，降低了半導(dǎo)體襯底上的磷的表面濃度。相反，可以看出，就砷而言，由于相對于熱的擴(kuò)散特性差，因此半導(dǎo)體襯底的砷的表面濃度高于磷。此外，砷僅擴(kuò)散至淺深度。相應(yīng)地，在注入砷而不是磷時(shí)，可以在襯底表面保持高濃度，可以獲得良好的電阻接觸特性，并且可以在淺深度處形成芯桿離子注入?yún)^(qū)。類似地，在注入銻而不是砷時(shí)，與磷相比，芯桿離子注入?yún)^(qū)在淺深度處以高濃度形成于^N"底表面上。圖4是示出了在通過芯桿離子注入工藝注入砷和磷時(shí)擊穿電壓的差異的特征圖。參考圖4,擊穿特征圖A示出了在芯桿離子注入工藝的過程中注入磷，擊穿特征圖B示出了在芯桿離子注入工藝的過程中注入砷。由兩個(gè)曲線圖A和圖可以看出，在注入砷而不是磷時(shí)，擊穿電壓大約高出2到3V,可以獲得良好的擊穿特性。類似地，可以看出，在注入銻而不是砷時(shí)，與磷相比，可以獲得高擊穿電壓特性。同時(shí)，下表中列舉了在注入磷時(shí)以及在注入砷時(shí)所表現(xiàn)出的電特性。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>上表示出了在溝道寬度為IO微米，溝道長度為0.9微米的情況下，在芯桿離子注入工藝過程中，以5x10"atoms/cm"的濃度注入磷和砷時(shí)的性能特征。從表中可以看出，在注入磷或者注入砷時(shí)，閾值電壓和漏極飽和電流(1DS)沒有顯著差異。但是，可以看出，與注入砷時(shí)相比，在注入磷時(shí)，擊穿電壓大約高出2.5V。還可以看出，與磷相比，在注入砷時(shí)，漏電流降幅高達(dá)一半。這是因?yàn)?，砷的擴(kuò)散率低于磷的擴(kuò)散率，從而使向柵極底部的水平擴(kuò)散降至了最低。如果采用鴒形成芯桿，那么在芯桿離子注入過程中，可以通過注入砷而不是磷獲得上述的良好特性。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，晶體管具有形成于半導(dǎo)體襯底上的結(jié)區(qū)。在結(jié)區(qū)上形成接觸芯桿之前，采用芯桿離子注入過程向結(jié)區(qū)內(nèi)注入相對于熱具有低擴(kuò)散率的砷，由此形成電阻接觸。因此，可以形成淺結(jié)，并獲得高擊穿電壓特性、低漏電流特性和增強(qiáng)的電阻接觸特性。本發(fā)明的上述實(shí)施例是非限制性的，僅用于舉例說明?？赡艽嬖诟鞣N備選或等同方案?；诒竟_，其他添加、替代和修改都是顯而易見的，并且被規(guī)定為落在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。本申請要求于2006年12月27日提交的韓國專利申請No.2006-106483的優(yōu)先權(quán)，在此將其全文引入以供參考。權(quán)利要求1.一種制造高壓器件的方法，所述方法包括在半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成結(jié)區(qū)；在所述半導(dǎo)體襯底之上形成絕緣層；蝕刻所述絕緣層的一部分，以暴露所述結(jié)區(qū)；向所述暴露的結(jié)區(qū)內(nèi)注入5價(jià)雜質(zhì)，以形成芯桿離子注入?yún)^(qū)；以及在所述芯桿離子注入?yún)^(qū)上形成芯桿。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述5價(jià)雜質(zhì)為砷或銻。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，以處于大約l.Ox10l4atoms/cm2到大約5.0x1014atoms/cm2的范圍內(nèi)的濃度注入砷。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，以大約5KeV到大約15KeV的離子注入能量注入砷。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，以處于大約l.Ox1014atoms/cm2到大約5.0x1014atoms/cm2的范圍內(nèi)的濃度注入銻。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，以大約5KeV到大約15KeV的離子注入能量注入銻。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在形成所述芯桿離子注入?yún)^(qū)之后^l行熱處理過程。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述熱處理過程包括在大約900到大約950攝氏度的溫度范圍內(nèi)通過快速熱處理執(zhí)行的退火過程。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，由鴒形成所述芯桿。10.—種制造高壓器件的方法，所述方法包括在半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成晶體管；在所述半導(dǎo)體襯底之上形成絕緣層；蝕刻所述絕緣層的一部分，以暴露所述晶體管的結(jié)區(qū)；向所述暴露的結(jié)區(qū)內(nèi)注入5價(jià)雜質(zhì)，以形成芯桿離子注入?yún)^(qū)；以及在所述芯桿離子注入?yún)^(qū)上形成芯桿。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述晶體管的所述結(jié)區(qū)包括輕摻雜漏極結(jié)構(gòu)，還包括對應(yīng)于所述芯桿離子注入?yún)^(qū)的三重?fù)诫s漏極結(jié)構(gòu)。12.根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其中，所述5價(jià)雜質(zhì)為砷或銻。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法,其中，以處于大約l.Ox10l4at。ms/cm2到大約5.0x1014atoms/cm2的范圍內(nèi)的濃度注入砷。14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，以大約5KeV到大約15KeV的離子注入能量注入砷。15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，以處于大約1.0x1014atoms/cm2到大約5.0x1014atoms/cm2的范圍內(nèi)的濃度注入銻。16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，以大約5KeV到大約15KeV的離子注入能量注入銻。17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括在形成所述芯桿離子注入?yún)^(qū)之后執(zhí)行熱處理過程。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述熱處理過程包括在大約900到大約950攝氏度的溫度范圍內(nèi)通過快速熱處理執(zhí)行的退火過程。19.根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其中，由鴒形成所述芯桿。全文摘要一種制造高壓器件的方法包括在半導(dǎo)體襯底中形成結(jié)區(qū)。在所述半導(dǎo)體襯底之上形成絕緣層。蝕刻所述絕緣層的一部分，以暴露所述結(jié)區(qū)。向所述暴露的結(jié)區(qū)內(nèi)注入砷，以形成芯桿離子注入?yún)^(qū)。在已經(jīng)注入了砷的所述芯桿離子注入?yún)^(qū)上形成芯桿。文檔編號H01L21/265GK101174559SQ20071000726公開日2008年5月7日申請日期2007年1月25日優(yōu)先權(quán)日2006年10月31日發(fā)明者徐智賢,李東基申請人:海力士半導(dǎo)體有限公司