抑制反窄溝道效應(yīng)及制作cmos的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種抑制反窄溝道效應(yīng)及制作CMOS的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體工藝進(jìn)入超大規(guī)模集成化(ULSI)時(shí)代，芯片上晶體管的幾何尺寸被不斷縮小以致接近物理極限。更小的器件提高了芯片的集成度，用以滿足日益復(fù)雜的電路功能需求。但是隨著線寬的減小，晶體管電學(xué)參數(shù)對幾何尺寸的敏感性越來越高。一些在長溝道器件中可以忽略的邊緣效應(yīng)成為了影響電學(xué)參數(shù)波動的主要因素。
[0003]閾值電壓(Threshold Voltage)作為晶體管最重要的電學(xué)參數(shù)之一，一直被用來對其電學(xué)性能進(jìn)行表征。電路的速度，噪聲容限都需要對閾值電壓做出精確的預(yù)測。由于對幾何尺寸非常敏感，小尺寸器件閾值電壓的波動一直是研究重點(diǎn)。反窄溝道效應(yīng)(Reversenarrow width effect, RNWE)就是其中一個(gè)重要方向。
[0004]在淺溝槽隔離(Shallow trench isolat1n，STI)工藝中，RNWE表現(xiàn)為隨著溝道寬度變小，閾值電壓快速下降。這會導(dǎo)致電路漏電增大，功耗增加。
[0005]為了抑制RNWE，業(yè)界有提出并驗(yàn)證有效的方法，比如:
[0006]淺溝槽隔離襯墊(STI liner)引入氮化層襯墊(nitride liner)形成雙襯墊(double liner)結(jié)構(gòu)，或者在氧化層襯墊(oxide liner)后引入NO anneal (退火)進(jìn)行氮化；
[0007]在溝道中采用額外的中性原子注入，如Ge ；
[0008]在基材(Substrate)或STI oxide界面引入B離子注入(傾斜0度或者30?40度結(jié)合晶圓旋轉(zhuǎn))。
[0009]從半導(dǎo)體制造的角度看，以上抑制NWE的幾種方法或多或少都存在不足之處:
[0010]STI Nitride liner:嚴(yán)重影響 STI 縱橫比(aspect rat1)，導(dǎo)致 STI 空位缺陷(void defect)，同時(shí)由于是熱過程(thermal process)，成本過高，生產(chǎn)線的吞吐量(through put)太慢；
[0011]STI liner引入NO anneal:同樣是thermal process，成本過高，同時(shí)生產(chǎn)線的through put 太慢；
[0012]Ge注入(implant):大質(zhì)量元素注入會導(dǎo)致缺陷增加；
[0013]Substrate/STI oxide 界面引入 B implant (tilt 0 度或者 30 ?40 度結(jié)合 waferrotat1n):增加STI刻蝕(etch)的工藝步驟，有時(shí)需要增加額外的光掩模(photo mask)工藝，成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]鑒于上述問題，本發(fā)明提供一種抑制反窄溝道效應(yīng)及制作CMOS的方法，可以有效抑制RNWE，提高小尺寸器件的穩(wěn)定性和可靠性；并且成本較低，可控性好，能夠與現(xiàn)有CMOS制造技術(shù)兼容。
[0015]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:
[0016]—種抑制反窄溝道效應(yīng)的方法，其特征在于，包括:
[0017]提供一形成有STI槽的半導(dǎo)體襯底，且所述半導(dǎo)體襯底中位于所述STI槽的兩側(cè)均制備有有源區(qū)；
[0018]制備第一氧化層覆蓋所述STI槽的底部和側(cè)壁；
[0019]對所述STI槽的底部和側(cè)壁進(jìn)行離子注入工藝，以在所述半導(dǎo)體襯底中形成將所述有源區(qū)中的摻雜離子與所述第一氧化層進(jìn)行隔離的阻隔區(qū)。
[0020]優(yōu)選的，上述抑制反窄溝道效應(yīng)的方法，其中，采用氮離子進(jìn)行所述離子注入工
Ο
[0021]優(yōu)選的，上述抑制反窄溝道效應(yīng)的方法，其中，所述氮離子注入的能量范圍為4?15keVo
[0022]優(yōu)選的，上述抑制反窄溝道效應(yīng)的方法，其中，所述氮離子注入的濃度范圍為1014 ?10 16/ cm 2 ο
[0023]優(yōu)選的，上述抑制反窄溝道效應(yīng)的方法，其中，所述氮離子注入與所述半導(dǎo)體襯底垂直方向的傾斜角度為0?45度。
[0024]優(yōu)選的，上述抑制反窄溝道效應(yīng)的方法，其中，當(dāng)所述傾斜角度大于0度時(shí)，結(jié)合所述半導(dǎo)體襯底的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行所述氮離子注入。
[0025]本發(fā)明還提供一種制作CMOS的方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0026]步驟一，提供一設(shè)置有若干有源區(qū)的半導(dǎo)體襯底，于所述半導(dǎo)體襯底之上沉積墊氧化層后，于所述墊氧化層之上沉積墊氮化層；
[0027]步驟二，涂布光刻膠至所述若干有源區(qū)形成光罩，并將所述光罩上的電路圖案刻制到所述有源區(qū)；
[0028]步驟三，干法刻蝕以在每兩個(gè)所述有源區(qū)之間形成STI槽，之后進(jìn)行濕法清洗以去除所述光刻膠；
[0029]步驟四，使用熱磷酸刻蝕去除所述STI槽的尖角之上的墊氮化層；
[0030]步驟五，于所述STI槽的底部和側(cè)壁制備生成第一氧化層；
[0031]步驟六，對所述STI槽的底部和側(cè)壁進(jìn)行氮離子注入。
[0032]優(yōu)選的，上述制作CMOS的方法，其中，所述步驟五中，利用現(xiàn)場水氣生成工藝制備所述第一氧化層。
[0033]優(yōu)選的，上述制作CMOS的方法，其中，所述步驟六中，采用步驟四中所述墊氧化層上未被刻蝕的所述墊氮化層作為掩膜，對所述STI槽的底部和側(cè)壁進(jìn)行所述氮離子注入。
[0034]優(yōu)選的，上述制作CMOS的方法，其中，所述步驟六中，所述氮離子注入的能量范圍為4?15keV ;濃度范圍為1014?10 16/cm 2。
[0035]優(yōu)選的，上述制作CMOS的方法，其中，所述步驟六中，所述氮離子注入與所述半導(dǎo)體襯底垂直方向的傾斜角度為0?45度；且當(dāng)所述傾斜角度大于0度時(shí)，結(jié)合所述半導(dǎo)體襯底的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行所述氮離子注入。
[0036]優(yōu)選的，上述制作CMOS的方法，還包括以下后續(xù)步驟:
[0037]淺溝槽隔離區(qū)高密度等離子填充以及化學(xué)機(jī)械拋光，有源區(qū)阱形成以及鈍化處理。
[0038]上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果:本發(fā)明提供的一種抑制反窄溝道效應(yīng)及制作CMOS的方法，通過離子(N離子)注入來有效抑制反窄溝道效應(yīng)(Reverse narrowwidth effect，RNWE)，實(shí)現(xiàn)對小尺寸器件閾值電壓的有效調(diào)控，提高小尺寸器件的穩(wěn)定性和可靠性；并且成本較低，可控性好，能夠與現(xiàn)有CMOS制造技術(shù)兼容。
【附圖說明】
[0039]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明及其特征、夕卜形和優(yōu)點(diǎn)將會變得更加明顯。在全部附圖中相同的標(biāo)記指示相同的部分。并未可以按照比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。
[0040]圖1是本發(fā)明抑制反窄溝道效應(yīng)的方法的步驟圖；
[0041]圖2是本發(fā)明制作CMOS的方法的步驟圖；
[0042]圖3?圖8b是本發(fā)明制作CMOS的方法的階段示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明的抑制反窄溝道效應(yīng)的方法以及制作CMOS的方法作詳細(xì)說明。
[0044]實(shí)施例一:
[0045]如圖1所示，本發(fā)明的抑制反窄溝道效應(yīng)的方法，主要包括:提供一形成有STI槽的半導(dǎo)體襯底，且該半導(dǎo)體襯底中位于STI槽的兩側(cè)均制備有有源區(qū)；制備第一氧化層覆蓋STI槽的底部和側(cè)壁；對311槽的底部和側(cè)壁進(jìn)行離子注入工藝，以在該半導(dǎo)體襯底中形成將有源區(qū)中的摻雜離子與第一氧化層進(jìn)行隔離的阻隔區(qū)。
[0046]作為一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，本實(shí)施例中采用氮離子進(jìn)行上述離子注入工藝，且氮離子注入的能量范圍為4?15keV ;濃度范圍為1014?10 16/cm 2;且注入時(shí)與半導(dǎo)體襯底垂直方向的傾斜角度為0?45度；并且當(dāng)傾斜角度大于0度時(shí)，需要結(jié)合半導(dǎo)體襯底的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行氮離子的注入。
[0047]具體的，可參照圖8a及8b所示，圖8a為N離子與半導(dǎo)體襯底10垂直方向的傾斜角度為0度注入(也即N離子垂直注入)STI槽的底部和側(cè)壁的示意圖；圖8b為N離子與半導(dǎo)體襯底10垂直方向的傾斜角度大于0度注入(也即N離子與垂直方向成一定夾角注