專利名稱：減小熱載流子注入損傷的mos器件制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種減小熱載流子注入損傷的MOS器件制作方法。
背景技術(shù)：
熱載流子效應(yīng)是MOS (金屬氧化物半導(dǎo)體)器件的一個(gè)重要的失效機(jī)理，隨著MOS 器件尺寸的日益縮小，器件的熱載流子注入效應(yīng)越來越嚴(yán)重。以PMOS (P型金屬氧化物半導(dǎo)體)器件為例，溝道中的空穴，在漏源之間高橫向電場的作用下被加速，形成高能載流子， 高能載流子與硅晶格碰撞，產(chǎn)生電離的電子空穴對，電子由襯底收集，形成襯底電流，大部分碰撞產(chǎn)生的空穴，流向漏極，但還有部分空穴，在縱向電場的作用下，注入到柵極中形成柵極電流，這種現(xiàn)象稱為熱載流子注入(Hot Carrier Injection)。熱載流子會(huì)造成娃襯底與二氧化硅柵氧界面處能鍵的斷裂，在硅襯底與二氧化硅柵氧界面處產(chǎn)生界面態(tài)，導(dǎo)致器件性能，如閾值電壓、跨導(dǎo)以及線性區(qū)/飽和區(qū)電流的退化，最終造成MOS器件失效。MOS 器件失效通常首先發(fā)生在漏端，這是由于載流子通過整個(gè)溝道的電場加速，在到達(dá)漏端后， 載流子的能量達(dá)到最大值，因此漏端的熱載流子注入現(xiàn)象比較嚴(yán)重。因此，如何減小半導(dǎo)體器件熱載流子注入損傷成為本領(lǐng)域工作人員的研究熱點(diǎn)。如圖IA IC所示，通常工藝中，MOS器件的側(cè)墻刻蝕工藝包括首先，提供襯底11，所述襯底11包括源極區(qū)域和漏極區(qū)域，所述源極區(qū)域中形成有源極延伸區(qū)14，所述漏極區(qū)域中形成有漏極延伸區(qū)15，所述襯底11上形成有柵極結(jié)構(gòu) 12，隨后在襯底11和柵極結(jié)構(gòu)12上沉積形成側(cè)墻沉積層13，如圖IA所示；接下來，采用各向異性的干法刻蝕工藝對側(cè)墻沉積層13進(jìn)行刻蝕，以在源極區(qū)域上方形成源極側(cè)墻13a,在漏極區(qū)域上方形成漏極側(cè)墻13b,所述源極側(cè)墻13a和漏極側(cè)墻 13b為對稱結(jié)構(gòu)，如圖IB所示；然后，如圖IC所示，進(jìn)行源漏重?fù)诫s以及退火工藝，在襯底11中形成源極重?fù)诫s區(qū)141和漏極重?fù)诫s區(qū)151,可以得知,源極重?fù)诫s區(qū)141和漏極重?fù)诫s區(qū)151的位置受源極側(cè)墻13a和漏極側(cè)墻13b的影響，即，源極重?fù)诫s區(qū)141和漏極重?fù)诫s區(qū)151中摻雜離子距離器件溝道的距離由側(cè)墻的寬度所決定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠有效減小熱載流子注入損傷的MOS器件制作方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種減小熱載流子注入損傷的MOS器件制作方法，包括在襯底上形成柵極結(jié)構(gòu)，所述襯底包括源極區(qū)域和漏極區(qū)域；以所述柵極結(jié)構(gòu)為掩膜，在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的襯底內(nèi)進(jìn)行輕摻雜，形成源極延伸區(qū)和漏極延伸區(qū)；在所述襯底上形成側(cè)墻沉積層；在所述漏極區(qū)域上方的側(cè)墻沉積層上形成光刻膠層；采用中性離子對源極區(qū)域上方的側(cè)墻沉積層進(jìn)行離子注入；去除所述光刻膠層，對所述側(cè)墻沉積層進(jìn)行刻蝕，以在所述源極區(qū)域上方形成源極側(cè)墻，在所述漏極區(qū)域上方形成漏極側(cè)墻，所述漏極側(cè)墻的截面寬度大于所述源極側(cè)墻的截面寬度；進(jìn)行源漏重?fù)诫s以及退火工藝，形成源極重?fù)诫s區(qū)和漏極重?fù)诫s區(qū)，所述漏極重?fù)诫s區(qū)和源極重?fù)诫s區(qū)為非對稱結(jié)構(gòu)，所述源極重?fù)诫s區(qū)比漏極重?fù)诫s區(qū)更靠近溝道。較佳的，在所述的減小熱載流子注入損傷的MOS器件制作方法中，所述中性離子為鍺離子或氙離子。本發(fā)明通過在所述漏極區(qū)域上方的側(cè)墻沉積層上形成光刻膠層并采用中性離子對源極區(qū)域上方的側(cè)墻沉積層進(jìn)行離子注入的方法，使得在側(cè)墻刻蝕工藝中對源極區(qū)域上方的側(cè)墻刻蝕速率高于漏極區(qū)域上方的側(cè)墻刻蝕速率，刻蝕后源極側(cè)墻的截面寬度相對較小，而漏極側(cè)墻的截面寬度相對增大。當(dāng)柵極加上電壓后，在漏極產(chǎn)生的縱向電場強(qiáng)度減弱，因此，由橫向電場加速的載流子碰撞產(chǎn)生的電子空穴對，空穴會(huì)在較弱的縱向電場作用下向柵極中注入，從而減小了由于熱載流子注入而形成的柵極電流，減小了半導(dǎo)體器件熱載流子注入的損傷。


圖IA IC為現(xiàn)有技術(shù)中MOS器件的側(cè)墻刻蝕工藝中的器件剖面示意圖；圖2A 2F為本發(fā)明一具體實(shí)施例的減小熱載流子注入損傷的MOS器件制作方法中的器件剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。請參照圖2A-圖2F，以CMOS晶體管工藝中的NMOS器件為例，本發(fā)明的減小熱載流子注入損傷的MOS器件制作方法，包括首先，如圖2A所示，在襯底21上形成柵極結(jié)構(gòu)22，所述襯底21包括源極區(qū)域和漏極區(qū)域，所述源極區(qū)域是指后續(xù)要形成源極延伸區(qū)和源極重?fù)诫s區(qū)的區(qū)域，同理，所述漏極區(qū)域是指后續(xù)要形成漏極延伸區(qū)和漏極重?fù)诫s區(qū)的區(qū)域；然后，如圖2B所示，以柵極結(jié)構(gòu)22為掩膜，在柵極結(jié)構(gòu)22兩側(cè)的襯底21內(nèi)進(jìn)行輕摻雜，形成源極延伸區(qū)23和漏極延伸區(qū)24 ；隨后，如圖2C所示，在上述襯底21和柵極結(jié)構(gòu)22上形成側(cè)墻沉積層25，所述側(cè)墻沉積層25包括覆蓋在源極區(qū)域上方的側(cè)墻沉積層251以及覆蓋在漏極區(qū)域上方的側(cè)墻沉積層252，其中，側(cè)墻沉積層材質(zhì)為氧化硅或氮化硅；接著，請參照圖2D，在漏極區(qū)域上方的側(cè)墻沉積層252上覆蓋光刻膠層26，并采用中性離子對源極區(qū)域上方的側(cè)墻沉積層251進(jìn)行離子注入，其中所述中性離子可為鍺、氙等離子，本發(fā)明實(shí)施例采用鍺離子對源極上方的側(cè)墻沉積層251進(jìn)行離子注入，可以增加源極區(qū)域上方的側(cè)墻沉積層251相對于漏極區(qū)域上方的側(cè)墻沉積層252的刻蝕速率；接著，請參照圖2E，去除漏極區(qū)域上方的的光刻膠26，對側(cè)墻沉積層25進(jìn)行側(cè)墻刻蝕。由于源極區(qū)域上方的側(cè)墻沉積層251的刻蝕速率要高于漏極區(qū)域上方的側(cè)墻沉積層 252的刻蝕速率，適當(dāng)調(diào)節(jié)刻蝕機(jī)臺的側(cè)墻刻蝕菜單(recipe)，最終刻蝕后的側(cè)墻，在源極的寬度會(huì)減小，在漏極會(huì)增大，即漏極側(cè)墻252A的寬度大于源極側(cè)墻251A的寬度，本領(lǐng)域技術(shù)人員可通過有限次實(shí)驗(yàn)獲知具體的刻蝕菜單，在此不再贅述；最后，請參照圖2F，對上述器件進(jìn)行源漏重?fù)诫s以及退火步驟，在源漏重?fù)诫s以及退火工藝中，由于摻雜離子與器件溝道的距離由側(cè)墻的寬度所決定，因此摻雜后，源極重?fù)诫s區(qū)的摻雜離子與器件溝道的距離被拉近，漏極重?fù)诫s區(qū)的摻雜離子與器件溝道的距離被拉遠(yuǎn)。使得漏極重?fù)诫s區(qū)與柵極結(jié)構(gòu)之間的交疊區(qū)域面積減小，當(dāng)柵極加上電壓后，在漏極產(chǎn)生的縱向電場強(qiáng)度減弱，因此，有縱向電場加速的載流子碰撞產(chǎn)生的電子空穴對，空穴會(huì)在較弱的縱向電場作用下向柵極中注入，因而減小了由于熱載流子注入而形成的柵極電流，減小了半導(dǎo)體器件熱載流子注入的損傷。此外，由于在漏極重?fù)诫s區(qū)的摻雜離子與溝道的距離被拉遠(yuǎn)的同時(shí)，源端重?fù)诫s區(qū)的摻雜離子與溝道的距離被拉近，總的源漏重?fù)诫s離子之間的距離保持不變，因此器件的有效溝道長度(Effective Channel Length)基本保持不變,器件的其他性能得以保持。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求范例所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種減小熱載流子注入損傷的MOS器件制作方法，其特征在于，包括在襯底上形成柵極結(jié)構(gòu)，所述襯底包括源極區(qū)域和漏極區(qū)域；以所述柵極結(jié)構(gòu)為掩膜，在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的襯底內(nèi)進(jìn)行輕摻雜，形成源極延伸區(qū)和漏極延伸區(qū)；在所述襯底上形成側(cè)墻沉積層；在所述漏極區(qū)域上方的側(cè)墻沉積層上形成光刻膠層；采用中性離子對源極區(qū)域上方的側(cè)墻沉積層進(jìn)行離子注入；去除所述光刻膠層，對所述側(cè)墻沉積層進(jìn)行刻蝕，以在所述源極區(qū)域上方形成源極側(cè)墻，在所述漏極區(qū)域上方形成漏極側(cè)墻，所述漏極側(cè)墻的截面寬度大于所述源極側(cè)墻的截面寬度；進(jìn)行源漏重?fù)诫s以及退火工藝，形成源極重?fù)诫s區(qū)和漏極重?fù)诫s區(qū)，所述漏極重?fù)诫s區(qū)和源極重?fù)诫s區(qū)為非對稱結(jié)構(gòu)，所述源極重?fù)诫s區(qū)比漏極重?fù)诫s區(qū)更靠近溝道。
2.如權(quán)利要求I所述的減小熱載流子注入損傷的MOS器件制作方法，其特征在于，所述中性離子為鍺離子或氙離子。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種減小熱載流子注入損傷的MOS器件制作方法，通過在所述漏極區(qū)域上方的側(cè)墻沉積層上形成光刻膠層，并采用中性離子對源極區(qū)域上方的側(cè)墻沉積層進(jìn)行離子注入的方法，使得刻蝕后源極側(cè)墻的截面寬度相對較小，而漏極側(cè)墻的截面寬度相對增大。當(dāng)柵極加上電壓后，在漏極產(chǎn)生的縱向電場強(qiáng)度減弱，因此，由橫向電場加速的載流子碰撞產(chǎn)生的電子空穴對，空穴會(huì)在較弱的縱向電場作用下向柵極中注入，從而減小了由于熱載流子注入而形成的柵極電流，減小了半導(dǎo)體器件熱載流子注入的損傷。
文檔編號H01L21/266GK102610502SQ20121008122
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月23日
發(fā)明者俞柳江 申請人:上海華力微電子有限公司