半導體器件及其形成方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體制作領域技術，特別涉及一種半導體器件及其形成方法。
【背景技術】
[0002]在半導體制造技術中，為了使在半導體襯底上制造的不同的半導體器件之間電隔離，通常在半導體襯底上的不同半導體器件之間形成隔離結構。
[0003]隔離結構的形成方法包括:局部氧化隔離(L0C0S)方法和淺溝槽隔離(STI:Shallow Trench Isolat1n)方法。淺溝槽隔離方法與其他隔離方法相比有許多優(yōu)點，主要包括:淺溝槽隔離方法可以獲得較窄的半導體器件隔離寬度，減少占用半導體襯底的面積同時增加器件的有源區(qū)寬度，進而提高器件的密度；淺溝槽隔離方法可以提升表面平坦度，因而在光刻時有效控制最小線寬。
[0004]采用淺溝槽隔離方法形成淺溝槽隔離結構時，淺溝槽隔離結構的淺溝槽寬度越窄，縱寬比越大，則器件有源區(qū)寬度越大，有利于提高器件的驅動電流，優(yōu)化器件的電學性倉泛。
[0005]然而，隨著半導體器件朝向小型化、微型化趨勢發(fā)展，采用現有技術形成的半導體器件的電學性能有待提高。
【發(fā)明內容】
[0006]本發(fā)明解決的問題是既阻擋第一阱區(qū)內摻雜離子向隔離結構內擴散，又阻擋層第二阱區(qū)內摻雜離子向隔離結構內擴散，防止第一阱區(qū)和第二阱區(qū)內摻雜離子濃度降低，保證半導體器件的電隔離效果。
[0007]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種半導體器件的形成方法，包括:提供襯底，所述襯底包括第一區(qū)域和與所述第一區(qū)域相鄰接的第二區(qū)域；在所述襯底內形成溝槽，所述溝槽包括第一部分以及與所述第一部分相鄰接的第二部分，其中，所述溝槽的第一部分位于第一區(qū)域襯底內，所述溝槽的第二部分位于第二區(qū)域襯底內；對所述位于第一區(qū)域的溝槽進行第一摻雜處理，在所述溝槽的第一部分底部和側壁表面形成第一阻擋層，所述第一阻擋層捕獲襯底內的點陣空位缺陷或填隙原子缺陷；對所述位于第二區(qū)域的溝槽進行第二摻雜處理，在所述溝槽的第二部分底部和側壁表面形成第二阻擋層，所述第二阻擋層捕獲襯底內的點陣空位缺陷或填隙原子缺陷，且所述第二阻擋層和第一阻擋層捕獲的缺陷類型不同；形成填充滿所述溝槽的介質層；對所述第一區(qū)域襯底進行第三摻雜處理，在第一區(qū)域襯底內形成第一阱區(qū)；對所述第二區(qū)域襯底進行第四摻雜處理，在第二區(qū)域襯底內形成第二阱區(qū)，且所述第二阱區(qū)與第一阱區(qū)的摻雜類型相反。
[0008]可選的，所述第一阱區(qū)為N型阱區(qū)，第二阱區(qū)為P型阱區(qū)。
[0009]可選的，所述第一阻擋層捕獲襯底內的點陣空位缺陷，所述第二阻擋層捕獲襯底內的填隙原子缺陷。
[0010]可選的，所述第一摻雜處理的摻雜離子為氟離子、氮離子、含氟離子或含氮離子。
[0011]可選的，所述第一摻雜處理的摻雜離子為氮離子時，第一摻雜處理的工藝參數為:離子注入能量為lkev至lOkev,離子注入劑量為lE10atom/cm2至5E13atom/cm2。
[0012]可選的，所述第二摻雜處理的摻雜離子為碳離子或含碳離子。
[0013]可選的，所述第二摻雜處理的摻雜離子為碳離子時，第二摻雜處理的工藝參數為:離子注入能量為lkev至lOkev,離子注入劑量為lEllatom/cm2至5E15atom/cm2。
[0014]可選的，形成所述溝槽的工藝步驟包括:在所述第一區(qū)域和第二區(qū)域襯底表面形成緩沖層以及位于緩沖層表面的掩膜層，所述緩沖層以及掩膜層內具有開口 ；以所述具有開口的掩膜層為掩膜，刻蝕去除部分厚度的襯底，在所述襯底內形成溝槽。
[0015]可選的，所述緩沖層的材料為氧化硅，所述緩沖層的厚度為100埃至400埃。
[0016]可選的，所述第一摻雜處理的工藝步驟包括:在所述溝槽第二部分表面形成第一光刻膠層，所述第一光刻膠層還覆蓋于第二區(qū)域的掩膜層表面；以所述第一光刻膠層為掩膜，對所述溝槽第一部分進行第一摻雜處理，在所述溝槽第一部分表面形成第一阻擋層。
[0017]可選的，所述介質層包括位于溝槽表面的線性氧化層、以及位于線性氧化層表面且填充滿溝槽的絕緣層。
[0018]可選的，在形成所述線性氧化層之前或之后，進行第一摻雜處理和第二摻雜處理。
[0019]可選的，采用第三離子注入工藝進行所述第三摻雜處理，第三離子注入工藝的工藝參數為:注入離子為P、As或Sb，離子注入能量為5kev至lOOkev，離子注入劑量為3E12atom/cm2 至 3E13atom/cm2。
[0020]可選的，采用第四離子注入工藝進行所述第四摻雜處理，第四離子注入工藝的工藝參數為:注入離子為B、BF2、Ga或In，離子注入能量為lkev至60kev，離子注入劑量為3E12atom/cm2 至 3E13atom/cm2。
[0021]可選的，還包括步驟:在第一區(qū)域襯底表面形成第一柵極結構；在所述第一柵極結構兩側的襯底內形成第一摻雜區(qū)，且所述第一摻雜區(qū)摻雜類型與第一阱區(qū)摻雜類型相反；在第二區(qū)域襯底表面形成第二柵極結構；在所述第二柵極結構兩側的襯底內形成第二摻雜區(qū)，且所述第二摻雜區(qū)的摻雜類型與第二阱區(qū)摻雜類型相反。
[0022]本發(fā)明還提供一種半導體器件，包括:襯底，所述襯底包括第一區(qū)域和與所述第一區(qū)域相鄰接的第二區(qū)域；位于所述襯底內的溝槽，所述溝槽包括第一部分以及與所述第一部分相鄰接的第二部分，其中，所述溝槽的第一部分位于第一區(qū)域襯底內，所述溝槽的第二部分位于第二區(qū)域襯底內；位于所述溝槽的第一部分底部和側壁表面的第一阻擋層，所述第一阻擋層捕獲襯底內的點陣空位缺陷或填隙原子缺陷；位于所述溝槽的第二部分底部和側壁表面的第二阻擋層，所述第二阻擋層捕獲襯底內的點陣空位缺陷或填隙原子缺陷，且所述第二阻擋層和第一阻擋層捕獲的缺陷類型不同；填充滿所述溝槽的介質層；位于所述第一區(qū)域襯底內的第一阱區(qū)；位于所述第二區(qū)域襯底內的第二阱區(qū)，且所述第二阱區(qū)與第一阱區(qū)的摻雜類型相反。
[0023]可選的，所述第一阱區(qū)為N型阱區(qū)，所述第二阱區(qū)為P型阱區(qū)。
[0024]可選的，所述第一阻擋層捕獲襯底內的點陣空位缺陷，所述第二阻擋層捕獲襯底內的填隙原子缺陷。
[0025]可選的，所述第一阻擋層的摻雜離子為氟離子、氮離子、含氟離子或含氮離子；所述第二阻擋層的摻雜離子為碳離子或含碳離子。
[0026]可選的,還包括:位于第一區(qū)域襯底表面的第一柵極結構；位于第一柵極結構兩側襯底內的第一摻雜區(qū)，且所述第一摻雜區(qū)摻雜類型與第一阱區(qū)摻雜類型相反；位于第二區(qū)域襯底表面的第二柵極結構；位于第二柵極結構兩側襯底內的第二摻雜區(qū)，且所述第二摻雜區(qū)摻雜類型與第二阱區(qū)摻雜類型相反。
[0027]與現有技術相比，本發(fā)明的技術方案具有以下優(yōu)點:
[0028]本發(fā)明實施例中，在襯底內形成溝槽，所述溝槽包括第一部分以及與所述第一部分相鄰接的第二部分，其中，溝槽的第一部分位于第一區(qū)域襯底內，溝槽的第二部分位于第二區(qū)域襯底內；在溝槽的第一部分表面形成第一阻擋層，所述第一阻擋層捕獲襯底內的點陣空位缺陷或填隙原子缺陷；在溝槽的第二部分表面形成第二阻擋層，所述第二阻擋層捕獲襯底內的點陣空位缺陷或填隙原子缺陷，且所述第二阻擋層和第一阻擋層捕獲的缺陷類型不同；形成填充滿溝槽的介質層；在第一區(qū)域襯底內形成第一阱區(qū)；在第二區(qū)域襯底內形成第二阱區(qū)，且第二阱區(qū)與第一阱區(qū)的摻雜類型相反。由于第一阱區(qū)和第二阱區(qū)的摻雜類型相反，第一阱區(qū)和第二阱區(qū)內摻雜離子在襯底內擴散機制不同，擴散機制為利用點陣空位缺陷擴散或填隙原子缺陷擴散；而本發(fā)明實施例中，分別在溝槽第一部分和第二部分形成捕獲缺陷類型不同的第一阻擋層和第二阻擋層，使得第一阻擋層阻擋第一阱區(qū)內摻雜離子的擴散，同時第二阻擋層阻擋第二阱區(qū)內摻雜離子的擴散；既防止了第一阱區(qū)內摻雜離子向介質層(即隔離結構)內擴散，又防止了第二阱區(qū)內摻雜離子向介質層內擴散，顯著提高了半導體器件的電隔離效果，優(yōu)化半導體器件的電學性能。
[0029]進一步，第一阱區(qū)為N型阱區(qū)，N型阱區(qū)內的摻雜離子主要通過襯底內的點陣空位缺陷擴散，而本發(fā)明實施例中第一阻擋層捕獲襯底內的點陣空位缺陷，有效的阻擋第一阱區(qū)內摻雜離子向介質層擴散。第二阱區(qū)為P型阱區(qū)，P型阱區(qū)內摻雜離子主要通過襯底內的填隙原子缺陷擴散，而本發(fā)明實施例中第二阻擋層捕獲襯底內的填隙原子缺陷，有效的阻擋第二阱區(qū)內摻雜離子向介質層擴散。
[0030]更進一步，所述第一摻雜處理的摻雜離子為氟離子或氮離子，所述氟離子或氮離子能夠將點陣空位缺陷束縛在所述摻雜離子周圍，通過限制點陣空位缺陷的移動，從而有效的阻止磷、砷或銻與點陣空位缺陷復合，進而抑制第一阱區(qū)內摻雜離子向介質層內擴散；第二摻雜處理的摻雜離子為碳離子，由于碳離子原子半徑很小，容易擠進襯底的晶格間隙中，分布在填隙原子缺陷的四周，以阻擋填隙原子缺陷的移動，進而防止第二阱區(qū)內摻雜離子向介質層內擴散，提高半導體器件的電隔離效果。
[0031]本發(fā)明實施例還提供一種結構性能優(yōu)越的半導體器件，包括:位于襯底內的溝槽，所述溝槽第一部分位于第一區(qū)域襯底內，溝槽第二部分位于襯底第二區(qū)域襯底內；位于溝槽第一部分表面的第一阻擋層，所述第一阻擋層捕獲襯底內的點陣空位缺陷或填隙原子缺陷；位于溝槽第二部分表面的第二阻擋層，所述第二阻擋層捕獲襯底內的點陣空位缺陷或填隙原子缺陷，且所述第二阻擋層和第一阻擋層捕獲的缺陷類型不同；填充滿所述溝槽的介質層；位于所述第一區(qū)域襯底內的第一阱區(qū)；位于所述第二區(qū)域襯底內的第