專利名稱：共源極運(yùn)算放大器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種共源極運(yùn)算放大器及其制造方法。
背景技術(shù)：
CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)運(yùn)算放大器，是各種電路的基礎(chǔ)單元之一。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，對于信息數(shù)據(jù)的處理速度要求越來越高，對其中采用的CMOS運(yùn)算放大器的頻率響應(yīng)特性要求也越來越高。然而，CMOS器件的寄 生電容隨著工作頻率的升高起到越來越大的負(fù)面作用，如何減小這些寄生電容對CMOS運(yùn)算放大器的影響，已經(jīng)成為提高CMOS運(yùn)算放大器頻率響應(yīng)特性的關(guān)鍵。密勒電容是一個(gè)等效電容，其描述的是跨接在運(yùn)算放大器的輸出端與輸入端之間的反饋電容(C。)對運(yùn)算放大器頻率特性的影響。如圖IA所示的一個(gè)運(yùn)算放大器電路，一個(gè)戴維南電源(Va) 11通過一個(gè)戴維南電阻(Ra) 12驅(qū)動(dòng)這個(gè)電路，在輸出端(Vwt) 17設(shè)有第一電阻(R1) 15和第一電容(C1) 16組成的相移電路作為負(fù)載,輸入端(Vin) 18和輸出端17通過一個(gè)反饋電容(Cc) 13相連，放大器14的電壓增益值為K,即Vtjut = Av*Vin。密勒電容對于電路的頻率特性的影響稱為密勒效應(yīng)。請參照圖1B，其為圖IA的等效電路圖，密勒效應(yīng)是通過放大輸入電容來起作用的，即密勒電容(Cm) 13’可以使得器件或者電路的等效輸入電容增大(1+AV)倍，其中Cm = Cc*(I+Av)。因此很小的反饋電容(C。) 13即可造成器件或者電路的頻率特性大大降低。請參照圖2，其為現(xiàn)有技術(shù)中共源極運(yùn)算放大器的電路的示意圖所述共源極運(yùn)算放大器的電路通常包括一個(gè)NMOS (N型金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管22和一個(gè)輸出電阻(Rout) 25，輸出端24為NMOS晶體管22的漏端，輸入端21為NMOS的柵端。在輸出端和輸入端之間，由于存在柵漏的寄生交疊電容(Cgd) 23，構(gòu)成一個(gè)反饋電容，由于密勒效應(yīng)，寄生交疊電容23會(huì)嚴(yán)重降低共源極運(yùn)算放大器的頻率響應(yīng)特性。如何在保持器件性能不變的前提下，減小寄生的交置電容，成為提聞共源極運(yùn)算放大器頻率響應(yīng)特性的關(guān)鍵。如圖3A 3C所示，對于制備共源極放大器中NMOS器件，通常工藝中，包括首先，提供襯底31，所述襯底31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)34，所述漏極區(qū)域中形成有漏極延伸區(qū)35，所述襯底31上形成有柵極結(jié)構(gòu)32，隨后在襯底31和柵極結(jié)構(gòu)32上沉積形成側(cè)墻沉積層33，如圖3A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33進(jìn)行刻蝕，以在源極區(qū)域上方形成源極側(cè)墻33a，在漏極區(qū)域上方形成漏極側(cè)墻33b，所述源極側(cè)墻33a和漏極側(cè)墻33b為對稱結(jié)構(gòu)，如圖3B所示；然后，如圖3C所示，進(jìn)行源漏重?fù)诫s以及退火工藝，在襯底中形成源極重?fù)诫s區(qū)341和漏極重?fù)诫s區(qū)351,可以得知,源極重?fù)诫s區(qū)341和漏極重?fù)诫s區(qū)351的位置受源極側(cè)墻33a和漏極側(cè)墻33b的影響，即，源極重?fù)诫s區(qū)341和漏極重?fù)诫s區(qū)351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提高共源運(yùn)算放大器頻率響應(yīng)特性的共源極運(yùn)算放大器及其制造方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種共源極運(yùn)算放大器制造方法，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)墻沉積層上形成掩膜層；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；去除所述掩膜層，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，在所述的共源極運(yùn)算放大器制造方法中，所述中性離子為鍺離子或氙離子。本發(fā)明還提供一種共源極運(yùn)算放大器，包括襯底，所述襯底包括源極區(qū)域和漏極區(qū)域；形成于所述襯底上的柵極結(jié)構(gòu)；形成于所述源極區(qū)域上方的源極側(cè)墻以及形成于所述漏極區(qū)域上方的漏極側(cè)墻，所述漏極側(cè)墻的截面寬度大于源極側(cè)墻的截面寬度；形成于所述襯底中的源極重?fù)诫s區(qū)和漏極重?fù)诫s區(qū)，所述源極重?fù)诫s區(qū)和漏極重?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。本發(fā)明利用掩膜層覆蓋漏極區(qū)域上方的側(cè)墻沉積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，使得在側(cè)墻刻蝕工藝中對源極區(qū)域上方的側(cè)墻沉積層的刻蝕速度要大于漏極區(qū)域上方的側(cè)墻沉積層的刻蝕速度，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；在源漏重?fù)诫s注入和退火工藝后，源極重?fù)诫s區(qū)的摻雜離子離溝道距離被拉近，漏極重?fù)诫s區(qū)的摻雜離子與溝道的距離被拉遠(yuǎn)，以提高共源極運(yùn)算放大器的頻率特性。


圖IA IB為密勒電容對運(yùn)算放大器頻率特性影響的示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中共源運(yùn)算放大器的密勒電容的電路示意圖；圖3A 3C為現(xiàn)有技術(shù)中側(cè)墻刻蝕方法中的器件剖面示意圖；圖4A 4F為本發(fā)明一具體實(shí)施例的共源極運(yùn)算放大器制造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4A 4F，以制備共源極運(yùn)算放大器中NMOS器件為例，所述共源極運(yùn)算放大器制造方法，包括首先，如圖4A所示，在襯底41上形成柵極結(jié)構(gòu)42，所述襯底41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4B所示，以柵極結(jié)構(gòu)42為掩膜，在柵極結(jié)構(gòu)42兩側(cè)的襯底41內(nèi)進(jìn)行輕摻雜，形成源極延伸區(qū)43和漏極延伸區(qū)44 ；隨后，如圖4C所示，在上述襯底41和柵極結(jié)構(gòu)42上形成側(cè)墻沉積層45，所述側(cè)墻沉積層45包括覆蓋在源極區(qū)域上方的側(cè)墻沉積層451以及覆蓋在漏極區(qū)域上方的側(cè)墻沉積層452，其中，側(cè)墻沉積層材質(zhì)為氧化硅或氮化硅；接著，如圖4D所示，在漏極區(qū)域上方的側(cè)墻沉積層452上覆蓋掩膜層46，所述掩膜層46例如是光刻膠層，并采用中性離子對源極區(qū)域上方的側(cè)墻沉積層451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451進(jìn)行離子注入，如此可以增加源極區(qū)域上方的側(cè)墻沉積層451相對于漏極區(qū)域上方的側(cè)墻沉積層452的刻蝕速率；接著，如圖4E所示，去除漏極區(qū)域上方的掩膜層46，對側(cè)墻沉積層45進(jìn)行側(cè)墻刻蝕，由于源極區(qū)域上方的側(cè)墻沉積層451的刻蝕速率要高于漏極區(qū)域上方的側(cè)墻沉積層452的刻蝕速率，適當(dāng)調(diào)節(jié)刻蝕機(jī)臺(tái)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，即源極側(cè)墻451A的寬度小于漏極側(cè)墻452A的寬度，具體的工藝菜單本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過有限次實(shí)驗(yàn)獲知，本發(fā)明對比不予限定；最后，如圖4F所示，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，從而減小了 NMOS器件漏及與柵極結(jié)構(gòu)之間的寄生交疊電容，減小了共源極放大器的密勒電容，從而提高了共源極放大器的頻率響應(yīng)特性。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。相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種共源極運(yùn)算放大器，參考圖4F，所述共源極運(yùn)算放大器包括襯底41，所述襯底41包括源極區(qū)域和漏極區(qū)域；形成于所述襯底上的柵極結(jié)構(gòu)42 ；形成于所述源極區(qū)域上方的源極側(cè)墻451A以及形成于所述漏極區(qū)域上方的漏極側(cè)墻452A，所述源極側(cè)墻451A的截面寬度小于漏極側(cè)墻452A的截面寬度；以及形成于所述襯底41中的源極重?fù)诫s區(qū)431和漏極重?fù)诫s區(qū)441，所述源極重?fù)诫s區(qū)431和漏極重?fù)诫s區(qū)441為非對稱結(jié)構(gòu),所述源極重?fù)诫s區(qū)431比漏極重?fù)诫s區(qū)441更靠近溝道。由于漏極重?fù)诫s區(qū)的摻雜離子與器件襯底的距離被拉遠(yuǎn)，使得漏端重?fù)诫s區(qū)域與柵端之間的交疊區(qū)域面積減小，從而減小了 NMOS器件漏端與柵端之間的寄生交疊電容，減小了共源極放大器的密勒電容，從而提高了共源極放大器的頻率響應(yīng)特性。此外，由于在漏極重?fù)诫s區(qū)的重?fù)诫s離子與溝道的距離被拉遠(yuǎn)的同時(shí)，源極重?fù)?、雜區(qū)的重?fù)诫s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。需要說明的是，本發(fā)明主要涉及共源極運(yùn)算放大器中MOS器件的側(cè)墻刻蝕方法的改進(jìn)，因此對于其它公知的 部分不再贅述。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
1.一種共源極運(yùn)算放大器，其特征在于，包括襯底，所述襯底包括源極區(qū)域和漏極區(qū)域； 形成于所述襯底上的柵極結(jié)構(gòu)； 形成于所述源極區(qū)域上方的源極側(cè)墻以及形成于所述漏極區(qū)域上方的漏極側(cè)墻，所述漏極側(cè)墻的截面寬度大于源極側(cè)墻的截面寬度； 形成于所述襯底中的源極重?fù)诫s區(qū)和漏極重?fù)诫s區(qū)，所述源極重?fù)诫s區(qū)和漏極重?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。
2.一種如權(quán)利要求I所述的共源極運(yùn)算放大器的制造方法，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)墻沉積層上形成掩膜層； 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； 去除所述掩膜層，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。
3.如權(quán)利要求2所述的共源極運(yùn)算放大器的制造方法，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)明公開了一種共源極運(yùn)算放大器及其制造方法，通過利用掩膜層覆蓋在漏極區(qū)域上方的側(cè)墻沉積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，使得在側(cè)墻刻蝕工藝中對源極區(qū)域上方的側(cè)墻沉積層的刻蝕速度要大于漏極區(qū)域上方的側(cè)墻沉積層的刻蝕速度，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；在源漏重?fù)诫s注入和退火工藝后，源極重?fù)诫s區(qū)的摻雜離子離溝道距離被拉近，漏極重?fù)诫s區(qū)的摻雜離子與溝道的距離被拉遠(yuǎn)，提高了共源極運(yùn)算放大器的頻率特性。
文檔編號(hào)H01L29/78GK102623502SQ20121008138
公開日2012年8月1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