專(zhuān)利名稱(chēng)：形成三阱的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種形成半導(dǎo)體器件三阱的方法，特別涉及一種形成三阱的方法，在將雜質(zhì)離子注入硅基片來(lái)形成三阱時(shí)，它能抵消分布在硅基片的硅晶格中的填隙雜質(zhì)離子和空位。
CMOS晶體管一般用于DRAM的外圍電路，這種CMOS晶體管形成在設(shè)有三阱的硅基片上。在這種情況下，例如P型基片，其三阱由有已知結(jié)構(gòu)的雙阱和限定在雙阱中的N阱區(qū)內(nèi)的P阱構(gòu)成。當(dāng)然，在N型基片情況下，其三阱具有與P型基片相反的結(jié)構(gòu)。


圖1是用來(lái)釋解在半導(dǎo)體器件中形成三阱的剖面圖。首先在P型硅基片4的預(yù)定區(qū)域中形成N阱2，從而形成圖1所示的三阱。以5×1013的注入劑量，用2MeV的注入能量注入磷離子形成N阱2。此后，以5×1013的注入劑量，用700KeV的注入能量在N阱2的預(yù)定區(qū)域內(nèi)注入硼離子，從而和第二P阱1同時(shí)形成第一P阱3。
圖2是表示在沿圖1中的I-I線的剖面上的注入硅基片中的雜質(zhì)離子的分布及填隙雜質(zhì)離子和空位的分布的曲線。用隨硅基片的深度而變化的注入雜質(zhì)離子濃度來(lái)表示雜質(zhì)離子的分布。在曲線中，由標(biāo)號(hào)“11”表示的峰對(duì)應(yīng)于第二P阱區(qū)1，由標(biāo)號(hào)“12”表示的峰對(duì)應(yīng)于N阱區(qū)2，而由標(biāo)號(hào)“13”表示的峰對(duì)應(yīng)于P型基片區(qū)4。標(biāo)號(hào)“17”表示隨形成第二P阱1的離子注入而產(chǎn)生的空位，而標(biāo)號(hào)“14”表示隨形成N阱2的離子注入而產(chǎn)生的空位。標(biāo)號(hào)“15”表示隨形成第二P阱1的離子注入而產(chǎn)生的分布在硅晶格中的填隙雜質(zhì)離子，而標(biāo)號(hào)“16”表示隨形成N阱2的離子注入而產(chǎn)生的分布在硅晶格中的填隙雜質(zhì)離子。
圖3是表示硅基片中的凈或有效缺陷沿圖1中的I-I線的剖面上的分布曲線圖。標(biāo)號(hào)“21”表示隨形成第二P阱1的離子注入而產(chǎn)生的空位，而標(biāo)號(hào)“22”表示隨形成N阱2的離子注入而產(chǎn)生的空位。標(biāo)號(hào)“23”表示隨形成第二P阱2的離子注入而分布在硅晶格中的填隙雜質(zhì)離子，而標(biāo)號(hào)“24”表示隨形成N阱1的離子注入而分布在硅晶格中的填隙雜質(zhì)離子。
按上述離子注入方法，隨形成N型阱的離子注入而產(chǎn)生的空位和隨形成第二P阱的離子注入而產(chǎn)生的填隙雜質(zhì)離子在同一硅晶格中相互隔開(kāi)分布。這意味著在阱的結(jié)區(qū)形成耗盡層，這種耗盡層增加了阱的漏電流量。
因此，本發(fā)明的目的是解決上述問(wèn)題，并提供一種形成三阱的方法，該方法能通過(guò)使填隙雜質(zhì)離子和空位相互向?qū)Ψ竭w移來(lái)抵消分布在硅基片的硅晶格中的填隙雜質(zhì)離子和空位，從而減少在阱的結(jié)區(qū)的漏電流量。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，一種在第一導(dǎo)電類(lèi)型的硅基片中形成三阱的方法包括以下步驟將第二導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)離子注入第一導(dǎo)電類(lèi)型的硅基片的預(yù)定區(qū)域，形成第二導(dǎo)電類(lèi)型的阱；將第一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)離子注入第一導(dǎo)電類(lèi)型的硅基片的另一預(yù)定區(qū)域及第二導(dǎo)電類(lèi)型的阱的預(yù)定區(qū)域，形成第一和第二第一導(dǎo)電導(dǎo)電類(lèi)型的阱其中用于形成第二第一導(dǎo)電類(lèi)型的阱的離子注入能量比用于形成第二導(dǎo)電類(lèi)型的阱的離子注入能量低，以便使隨形成第二導(dǎo)電類(lèi)型的阱的離子注入而產(chǎn)生的空位和隨形成第二第一導(dǎo)電類(lèi)型的阱的離子注入而產(chǎn)生的填隙雜質(zhì)離子能相互接近。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方案，一種在第一導(dǎo)電類(lèi)型的硅基片中形成三阱的方法包括以下步驟將第二導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)離子注入第一導(dǎo)電類(lèi)型的硅基片的預(yù)定區(qū)域，形成第二導(dǎo)電類(lèi)型的阱；將第一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)離子注入第一導(dǎo)電類(lèi)型的硅基片的另一預(yù)定區(qū)域及第二導(dǎo)電類(lèi)型的阱的預(yù)定區(qū)域，形成第一和第二第一導(dǎo)電導(dǎo)電類(lèi)型的阱其中，控制用于形成第二第一導(dǎo)電類(lèi)型的阱的第一導(dǎo)電類(lèi)型雜質(zhì)離子的注入劑量和用于形成第二導(dǎo)電類(lèi)型的阱的第二導(dǎo)電類(lèi)型離子的注入劑量，以使隨形成第二導(dǎo)電類(lèi)型的阱的離子注入而產(chǎn)生的空位和隨形成第二第一導(dǎo)電類(lèi)型的阱的離子注入而產(chǎn)生的填隙雜質(zhì)離子能相互接近。
從下參照附圖對(duì)實(shí)施例的描述可明顯看出本發(fā)明的其它目的和方案，其中圖1是用來(lái)釋解形成半導(dǎo)體器件的三阱的剖面圖；圖2是表示按常規(guī)方法形成的三阱的摻雜分布的曲線圖；圖3是表示按常規(guī)方法形成的三阱的凈缺陷分布的曲線圖；圖4是表示按本發(fā)明的方法形成的三阱的摻雜分布的曲線圖；以及圖5是表示按本發(fā)明的方法形成的三阱的凈缺陷分布的曲線圖。
圖4和5表示本發(fā)明的形成三阱的方法，其中控制用于形成三阱的第二P阱的離子注入能量和用于形成三阱的N阱的離子注入能量以使空位和填隙雜質(zhì)離子相互向?qū)Ψ竭w移。
圖4是表示硅基片中的雜質(zhì)離子在沿圖1中的I-I線的剖面上的分布及填隙雜質(zhì)離子和空位的分布的曲線。用隨硅基片的深度而變化的注入雜質(zhì)離子濃度來(lái)表示雜質(zhì)離子的分布。在曲線中，由標(biāo)號(hào)“11”表示的峰對(duì)應(yīng)于第二P阱區(qū)，由標(biāo)號(hào)“12”表示的峰對(duì)應(yīng)于N阱區(qū)，而由標(biāo)號(hào)“13”表示的峰對(duì)應(yīng)于P型基片區(qū)。標(biāo)號(hào)“17”表示隨形成第二P阱的離子注入而產(chǎn)生的空位，而標(biāo)號(hào)“14”表示隨形成N阱的離子注入而產(chǎn)生的空位。標(biāo)號(hào)“15”表示隨形成第二P阱的離子注入而分布在硅晶格中的填隙雜質(zhì)離子，而標(biāo)號(hào)“16”表示隨形成N阱的離子注入而分布在硅晶格中的填隙雜質(zhì)離子。
根據(jù)本發(fā)明，用來(lái)形成三阱的第二P阱的離子注入能量比用來(lái)形成三阱的N阱的離子注入能量低?？瘴粎^(qū)14’是隨形成N阱的離子注入形成的，而填隙雜質(zhì)離子區(qū)15’是隨形成第二P阱的離子注入形成的。形成空位區(qū)14’的離子注入能量最好在1.6MeV-2.2MeV范圍內(nèi)，而形成填隙雜質(zhì)離子區(qū)15’的離子注入能量最好在500KeV-800KeV范圍內(nèi)。按控制了離子注入能量的離子注入，填隙雜質(zhì)向空位區(qū)遷移。當(dāng)在N型基片中形成三阱時(shí)，其結(jié)構(gòu)與P基片的結(jié)構(gòu)相反。
圖5是表示硅基片中凈缺陷或有效缺陷在沿圖1中的I-I線的剖面上分布的曲線。標(biāo)號(hào)“21”表示隨形成第二P阱的離子注入在硅基晶格中形成的空位，而標(biāo)號(hào)“32”表示隨形成N阱的離子注入在硅基晶格中形成的空位。標(biāo)號(hào)“33”表示隨形成第二P阱的離子注入而分布在硅晶格中的填隙雜質(zhì)離子，而標(biāo)號(hào)“24”表示隨形成N阱的離子注入而分布在硅晶格中的填隙雜質(zhì)離子。參照?qǐng)D5，已發(fā)現(xiàn)當(dāng)形成空位32的離子注入能量比形成填隙雜質(zhì)離子33的離子注入能量低時(shí)，空位32和填隙雜質(zhì)離子33彼此向?qū)Ψ竭w移，由此極大地減少阱結(jié)區(qū)附近的凈缺陷濃度。因此能減小阱區(qū)的漏電流量。
另外，可以用高于用于常規(guī)方法的能量來(lái)進(jìn)行形成N阱的離子注入，而可以與用于常規(guī)方法的相同的能量來(lái)進(jìn)行形成第二P阱的離子注入，。在這種情況下，隨形成N阱的離子注入而產(chǎn)生的空位區(qū)14’和隨形成第二P阱的離子注入而產(chǎn)生的填隙雜質(zhì)區(qū)15‘互相靠近。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，控制離子注入的劑量，同時(shí)使形成N阱的離子注入能量和形成第二P阱的離子注入的能量與圖1情況相同。隨形成圖2所示的阱所注入的控制雜質(zhì)離子劑量最好在3×1013至5×1013范圍內(nèi)。
由上描述可明顯看出，本發(fā)明提供一種在第一導(dǎo)電類(lèi)型的硅基片中形成三阱的方法，其中控制形成三阱的第二導(dǎo)電類(lèi)型阱的離子注入能量和形成三阱的第一導(dǎo)電類(lèi)型阱的離子注入能量，以使隨形成第二導(dǎo)電類(lèi)型的阱的離子注入而產(chǎn)生的空位和隨形成三阱的第一導(dǎo)電類(lèi)型阱的離子注入而產(chǎn)生的填隙雜質(zhì)離子相互向?qū)Ψ竭w移。由此，使在硅晶格中的填隙雜質(zhì)離子和空位相互抵消。從而減小阱結(jié)區(qū)的漏電流量。
盡管為描述本發(fā)明目的公開(kāi)了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解到，在不脫離所附權(quán)利要求書(shū)所公開(kāi)的范圍和精神情況下可以作各種改型、附加和替換。
權(quán)利要求
1.一種在第一導(dǎo)電類(lèi)型的硅基片中形成三阱的方法，包括以下步驟將第二導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)離子注入第一導(dǎo)電類(lèi)型的硅基片的預(yù)定區(qū)域，形成第二導(dǎo)電類(lèi)型的阱；將第一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)離子注入第一導(dǎo)電類(lèi)型的硅基片的另一預(yù)定區(qū)域及第二導(dǎo)電類(lèi)型的阱的預(yù)定區(qū)域，形成第一和第二第一導(dǎo)電導(dǎo)電類(lèi)型的阱；其特征是用于形成第二第一導(dǎo)電類(lèi)型的阱的離子注入能量比用于形成第二導(dǎo)電類(lèi)型的阱的離子注入能量低，以便使隨形成第二導(dǎo)電類(lèi)型的阱的離子注入而產(chǎn)生的空位和隨形成第二第一導(dǎo)電類(lèi)型的阱的離子注入而產(chǎn)生的填隙雜質(zhì)離子能相互接近。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于第一導(dǎo)電類(lèi)為P型，而第二導(dǎo)電類(lèi)型為N型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于導(dǎo)致形成空位的離子注入能量在1.6MeV-2.2MeV范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于導(dǎo)致形成填隙雜質(zhì)離子的離子注入能量在500KeV-800KeV范圍內(nèi)。
5.一種在第一導(dǎo)電類(lèi)型的硅基片中形成三阱的方法包括以下步驟將第二導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)離子注入第一導(dǎo)電類(lèi)型的硅基片的預(yù)定區(qū)域，形成第二導(dǎo)電類(lèi)型的阱；將第一導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)離子注入第一導(dǎo)電類(lèi)型的硅基片的另一預(yù)定區(qū)域及第二導(dǎo)電類(lèi)型的阱的預(yù)定區(qū)域，形成第一和第二第一導(dǎo)電導(dǎo)電類(lèi)型的阱其特征在于控制用于形成第二第一導(dǎo)電類(lèi)型的阱的第一導(dǎo)電類(lèi)型雜質(zhì)離子的注入劑量，和用于形成第二導(dǎo)電類(lèi)型的阱的第二導(dǎo)電類(lèi)型離子的注入劑量，以使隨形成第二導(dǎo)電類(lèi)型的阱的離子注入而產(chǎn)生的空位和隨形成第二第一導(dǎo)電類(lèi)型的阱的離子注入而產(chǎn)生的填隙雜質(zhì)離子能相互接近。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于第二導(dǎo)電類(lèi)型雜質(zhì)離子的劑量在3×1013至5×1013范圍內(nèi)。
全文摘要
一種在第一導(dǎo)電類(lèi)型的硅基片中形成三阱的方法，其中控制用于形成三阱的第二導(dǎo)電類(lèi)型的阱的離子注入能量和用于形成第一導(dǎo)電類(lèi)型的阱的離子注入能量，以便使隨形成第二導(dǎo)電類(lèi)型的阱的離子注入而產(chǎn)生的定位和隨形成第一導(dǎo)電類(lèi)型的阱的離子注入而產(chǎn)生的填隙雜質(zhì)離子能彼此向?qū)Ψ竭w移。由此使在硅晶格中的填隙雜質(zhì)離子和空位相互抵消。從而減小阱結(jié)區(qū)的漏電流量。
文檔編號(hào)H01L21/00GK1146068SQ96110390
公開(kāi)日1997年3月26日 申請(qǐng)日期1996年6月28日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月30日
發(fā)明者盧光明 申請(qǐng)人:現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社