改善临界电压下滑的金属氧化物半导体元件及其制造方法技术

本发明专利技术提出一种改善临界电压下滑的金属氧化物半导体元件及其制造方法，其包含：阱、绝缘结构、栅极、二轻掺杂扩散区、源极、漏极与补偿掺杂区。补偿掺杂区大致上沿通道长度方向与至少部分绝缘结构凹陷区邻接。由剖视图视之，补偿掺杂区沿信道长度方向与绝缘结构的交界处，于通道宽度方向上，于元件区内部与外部，分别具有掺杂宽度，各掺杂宽度不大于宽度的10％。由剖视图视之，补偿掺杂区于通道长度方向上，自上表面开始沿着垂直方向而向下计算的深度，不深于阱自垂直方向而向下计算的深度。

Metal oxide semiconductor element for improving critical voltage drop and manufacturing method thereof

The invention provides a metal oxide semiconductor element for improving the critical voltage drop and its manufacturing method, which consists of a well, an insulating structure, a gate, a two light doping diffusion zone, a source, a drain, and a compensated doping area. The compensation doping region is approximately adjacent to the channel length direction and at least part of the insulation structure concave area. From the sectional view, the compensation doping area is along the junction of the length of the channel and the insulation structure. In the direction of the channel width, the doping width is 10% in the width of the component region and in the outside, and the width is not greater than the width. From the sectional view, the depth of the depth calculated from the vertical direction from the upper surface to the vertical direction from the upper surface, which is not deeper than the vertical direction of the well, is compensated for the doping area in the direction of the channel length.

【技术实现步骤摘要】
改善临界电压下滑的金属氧化物半导体元件及其制造方法
本专利技术涉及一种改善临界电压下滑的金属氧化物半导体元件及其制造方法，特别是指一种利用沿通道长度方向而与绝缘结构凹陷区邻接的补偿掺杂区，以改善金属氧化物半导体元件的临界电压下滑现象。
技术介绍
现有金属氧化物半导体(metaloxidesemiconductor，MOS)元件有一缺点：若是此现有金属氧化物半导体元件为小尺寸，尤其是当此现有金属氧化物半导体元件的信道宽度(channelwidth)很小时，在现有金属氧化物半导体元件中的绝缘结构与元件区于信道宽度方向的交界处，会形成绝缘结构凹陷区，于导通操作中，相对于元件区的其他部分，电场较高，而易提早产生反转层而导通。如此一来，造成现有金属氧化物半导体元件产生临界电压下滑(thresholdvoltageroll-off)现象，使现有金属氧化物半导体元件的特性不稳定，而降低元件的性能。有鉴于此，本专利技术提出一种能够改善临界电压下滑的金属氧化物半导体元件及其制造方法，通过利用沿通道长度方向而与绝缘结构凹陷区邻接的补偿掺杂区，以改善金属氧化物半导体元件的临界电压下滑现象。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种能够改善临界电压下滑的金属氧化物半导体元件及其制造方法，通过利用沿通道长度方向而与绝缘结构凹陷区邻接的补偿掺杂区，以改善金属氧化物半导体元件的临界电压下滑现象。为达上述目的，就其中一观点言，本专利技术提供了一种改善临界电压下滑的金属氧化物半导体(metaloxidesemiconductor，MOS)元件，包含：一基板，具有一绝缘结构，以定义一元件区，且该基板具有一上表面，其中，沿着与一通道宽度方向平行的一第一剖面线而形成的第一剖视图视之，该绝缘结构具有一绝缘结构凹陷区，该绝缘结构凹陷区位于该绝缘结构与该元件区于该信道宽度方向的交界处，其中，该元件区，于该信道宽度方向上，具有一宽度；一阱，具有第一导电型，形成于该上表面下的该基板中；一栅极，形成于该上表面上，于一垂直方向上，该栅极堆栈并连接于该上表面上，其中，沿着与一信道长度方向平行的一第二剖面线而形成的第二剖视图视之，该栅极位于该元件区中，该信道长度方向垂直于该通道宽度方向，该第二剖面线垂直于该第一剖面线；一源极与一漏极，各具有第二导电型，于该通道长度方向上，该源极与该漏极位于该栅极下方的外部两侧；与该源极及该漏极相同导电型的二轻掺杂扩散(lightlydopeddiffusion，LDD)区，分别位于该栅极下方两侧；以及一补偿掺杂(compensationdoped)区，具有第一导电型，形成于该上表面下的该基板中，其中，该补偿掺杂区大致上沿该通道长度方向与至少部分该绝缘结构凹陷区邻接；其中，由沿该第一剖面线而形成的该第一剖视图视之，该补偿掺杂区沿该通道长度方向与该绝缘结构的交界处，于该通道宽度方向上，于该元件区内部与外部，分别具有一掺杂宽度，各该掺杂宽度不大于该宽度的10％；其中，由沿该第二剖面线而形成的该第二剖视图视之，该补偿掺杂区于该通道长度方向上，自该上表面开始沿着该垂直方向而向下计算所具有的深度，不深于该阱自该垂直方向而向下计算所具有的深度；藉此，于与该绝缘结构凹陷区邻接的部分该元件区，于导通操作中，相对于其他元件区，不提早产生反转层而导通，以改善该金属氧化物半导体元件的临界电压下滑现象。为达上述目的，就另一观点言，本专利技术提供了一种改善临界电压下滑的金属氧化物半导体元件的制造方法，包含：提供一基板，其具有一绝缘结构，以定义一元件区，且该基板具有一上表面，其中，沿着与一通道宽度方向平行的一第一剖面线而形成的第一剖视图视之，该绝缘结构具有一绝缘结构凹陷区，该绝缘结构凹陷区位于该绝缘结构与该元件区于该信道宽度方向的交界处，其中，该元件区，于该信道宽度方向上，具有一宽度；形成一阱，其具有第一导电型，该阱位于该上表面下的该基板中；形成一栅极，其位于该上表面上，且于一垂直方向上，该栅极堆栈并连接于该上表面上，其中，沿着与一信道长度方向平行的一第二剖面线而形成的第二剖视图视之，该栅极位于该元件区中，该信道长度方向垂直于该通道宽度方向，该第二剖面线垂直于该第一剖面线；形成一源极与一漏极，其各具有第二导电型，且于该通道长度方向上，该源极与该漏极位于该栅极下方的外部两侧；形成与该源极及该漏极相同导电型的二轻掺杂扩散(lightlydopeddiffusion，LDD)区，其分别位于该栅极下方两侧；以及形成一补偿掺杂(compensationdoped)区，其具有第一导电型，该补偿掺杂区位于该上表面下的该基板中，其中，该补偿掺杂区大致上沿该通道长度方向与至少部分该绝缘结构凹陷区邻接；其中，由沿该第一剖面线而形成的该第一剖视图视之，该补偿掺杂区沿该通道长度方向与该绝缘结构的交界处，于该通道宽度方向上，于该元件区内部与外部，分别具有一掺杂宽度，各该掺杂宽度不大于该宽度的10％；其中，由沿该第二剖面线而形成的该第二剖视图视之，该补偿掺杂区于该通道长度方向上，自该上表面开始沿着该垂直方向而向下计算所具有的深度，不深于该阱自该垂直方向而向下计算所具有的深度；藉此，于与该绝缘结构凹陷区邻接的部分该元件区，于导通操作中，相对于其他元件区，不提早产生反转层而导通，以改善该金属氧化物半导体元件的临界电压下滑现象。在一种较佳的实施型态中，该补偿掺杂区中的第一导电型杂质浓度大于该阱中的第一导电型杂质浓度。在一种较佳的实施型态中，该绝缘结构包括一浅沟槽绝缘(shallowtrenchisolation，STI)结构。在一种较佳的实施型态中，由俯视图视之，该补偿掺杂区完全覆盖该元件区与该绝缘结构在该信道长度方向上的接面。以下通过具体实施例详加说明，当更容易了解本专利技术的目的、
技术实现思路
、特点及其所达成的功效。附图说明图1A与1B显示本专利技术沿着与信道长度方向平行的剖面线而形成的剖视图的一实施例；图2显示本专利技术的俯视示意图；图3显示本专利技术沿着与信道宽度方向平行的剖面线而形成的剖视图的一实施例；图4显示本专利技术的俯视示意图；图5显示本专利技术的俯视示意图；图6示出本专利技术相较于现有技术能够改善金属氧化物半导体元件的临界电压下滑(thresholdvoltageroll-off)的电性特征示意图；图7显示根据现有技术与本专利技术的导通操作的电性特征示意图。图中符号说明200金属氧化物半导体元件21基板21a上表面21b下表面22阱23绝缘结构23a元件区23b绝缘结构凹陷区24栅极24a介电层24b堆栈层24c间隔层25a、25b轻掺杂扩散区26源极27漏极41补偿掺杂区AA’剖面线BB’剖面线D深度H深度N1、N2边界Pe、Pi掺杂宽度W宽度具体实施方式有关本专利技术的前述及其他
技术实现思路
、特点与功效，在以下配合参考图式的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。本专利技术中的图式均属示意，主要意在表示元件结构以及各层之间的前后上下连接关系，至于形状、厚度与宽度则并未依照比例绘制。请参考图1A与1B并对照图2-3。图1A与1B分别显示本专利技术的俯视图与沿着与信道长度方向平行的剖面线而形成的剖视图的一实施例。图2显示本专利技术的俯视示意图。图3显示本专利技术沿着与信道宽度方向平行的剖面线而形成的剖视图的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改善临界电压下滑的金属氧化物半导体MOS元件，其特征在于，包含：一基板，具有一绝缘结构，以定义一元件区，且该基板具有一上表面，其中，沿着与一通道宽度方向平行的一第一剖面线而形成的第一剖视图视之，该绝缘结构具有一绝缘结构凹陷区，该绝缘结构凹陷区位于该绝缘结构与该元件区沿着该信道宽度方向的交界处，其中，该元件区，于该信道宽度方向上，具有一宽度；一阱，具有第一导电型，形成于该上表面下的该基板中；一栅极，形成于该上表面上，于一垂直方向上，该栅极堆栈并连接于该上表面上，其中，沿着与一信道长度方向平行的一第二剖面线而形成的第二剖视图视之，该栅极位于该元件区中，该信道长度方向垂直于该通道宽度方向，该第二剖面线垂直于该第一剖面线；一源极与一漏极，各具有第二导电型，于该通道长度方向上，该源极与该漏极位于该栅极下方的外部两侧；与该源极及该漏极相同导电型的二轻掺杂扩散LDD区，分别位于该栅极下方两侧；以及一补偿掺杂区，具有第一导电型，形成于该上表面下的该基板中，其中，该补偿掺杂区大致上沿该通道长度方向与至少部分该绝缘结构凹陷区邻接；其中，由沿该第一剖面线而形成的该第一剖视图视之，该补偿掺杂区沿该通道长度方向与该绝缘结构的交界处，于该通道宽度方向上，于该元件区内部与外部，分别具有一掺杂宽度，各该掺杂宽度不大于该宽度的10％；其中，由沿该第二剖面线而形成的该第二剖视图视之，该补偿掺杂区于该通道长度方向上，自该上表面开始沿着该垂直方向而向下计算所具有的深度，不深于该阱自该垂直方向而向下计算所具有的深度；藉此，于与该绝缘结构凹陷区邻接的部分该元件区，于导通操作中，相对于其他元件区，不提早产生反转层而导通，以改善该金属氧化物半导体元件的临界电压下滑现象。...

【技术特征摘要】
1.一种改善临界电压下滑的金属氧化物半导体MOS元件，其特征在于，包含：一基板，具有一绝缘结构，以定义一元件区，且该基板具有一上表面，其中，沿着与一通道宽度方向平行的一第一剖面线而形成的第一剖视图视之，该绝缘结构具有一绝缘结构凹陷区，该绝缘结构凹陷区位于该绝缘结构与该元件区沿着该信道宽度方向的交界处，其中，该元件区，于该信道宽度方向上，具有一宽度；一阱，具有第一导电型，形成于该上表面下的该基板中；一栅极，形成于该上表面上，于一垂直方向上，该栅极堆栈并连接于该上表面上，其中，沿着与一信道长度方向平行的一第二剖面线而形成的第二剖视图视之，该栅极位于该元件区中，该信道长度方向垂直于该通道宽度方向，该第二剖面线垂直于该第一剖面线；一源极与一漏极，各具有第二导电型，于该通道长度方向上，该源极与该漏极位于该栅极下方的外部两侧；与该源极及该漏极相同导电型的二轻掺杂扩散LDD区，分别位于该栅极下方两侧；以及一补偿掺杂区，具有第一导电型，形成于该上表面下的该基板中，其中，该补偿掺杂区大致上沿该通道长度方向与至少部分该绝缘结构凹陷区邻接；其中，由沿该第一剖面线而形成的该第一剖视图视之，该补偿掺杂区沿该通道长度方向与该绝缘结构的交界处，于该通道宽度方向上，于该元件区内部与外部，分别具有一掺杂宽度，各该掺杂宽度不大于该宽度的10％；其中，由沿该第二剖面线而形成的该第二剖视图视之，该补偿掺杂区于该通道长度方向上，自该上表面开始沿着该垂直方向而向下计算所具有的深度，不深于该阱自该垂直方向而向下计算所具有的深度；藉此，于与该绝缘结构凹陷区邻接的部分该元件区，于导通操作中，相对于其他元件区，不提早产生反转层而导通，以改善该金属氧化物半导体元件的临界电压下滑现象。2.如权利要求1所述的改善临界电压下滑的金属氧化物半导体元件，其中，该补偿掺杂区中的第一导电型杂质浓度大于该阱中的第一导电型杂质浓度。3.如权利要求1所述的改善临界电压下滑的金属氧化物半导体元件，其中，该绝缘结构包括一浅沟槽绝缘(STI结构。4.如权利要求1所述的改善临界电压下滑的金属氧化物半导体元件，其中，由一俯视图视之，该补偿掺杂区完全覆盖该元件区与该绝缘结构在该信道长度方向上的接面。5.一种改善临界电压下滑的金属氧化物半导...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄宗义，林盈秀，
申请(专利权)人：立锜科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71