改善反窄沟道效应及制作ＭＯＳ晶体管的方法技术

本发明专利技术提出一种改善反窄沟道效应及制作ＭＯＳ晶体管的方法。其中改善反窄沟道效应的方法，包括：提供依次形成有浅沟槽的半导体衬底，所述浅沟槽内壁形成有衬氧化层；对浅沟槽侧壁进行有角度的离子注入。本发明专利技术有效改善了ＭＯＳ晶体管的反窄沟道效应。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件的制造领域，尤其涉及在制作MOS晶体管工艺中改善反窄 沟道效应的方法。
技术介绍
随着半导体工业朝更小、速度更快的器件发展，半导体器件的特征横向尺寸和深 度逐渐减小，要求源/漏极以及源/漏极延伸区(Source/Drain Extension)相应地变浅。 当前源/漏极结几乎都是以离子注入法来进行掺杂形成。随着电子元件的尺寸缩小，如何 以毫微米的工艺技术制造金属-氧化物-半导体(M0Q晶体管的源极和漏极是目前和未来 离子注入技术的发展方向。但是随着栅极长度的缩短，在离子注入过程中，出现了很多影响晶体管正常工作 的负面效应，比如反窄沟道效应(RNCE)。反窄沟道效应(RNCE)是指在浅沟槽隔离(STI，shallow trench isolation)工艺 下，器件的阈值电压(Vt)随沟道宽度的减小而递减的效应。该效应是制约小尺寸器件应用的重要因素之一。在目前常规的MOS场效应管制作过程中，由于浅沟槽隔离结构边缘会出现凹陷 10(如图1所示)，隔离结构之间的有源区的尺寸相对于预定尺寸变长。这样造成后续形成 的主晶体管(如图2粗实线所示)两侧靠近半导体衬底与浅沟槽隔离结构交界处的地方并 联附加了两个阈值电压相对较低的寄生晶体管(如图2虚线框内所示)，在主晶体管工作过 程中，会产生较为严重的反窄沟道效应，该晶体管的阈值电压会下降。由于现有小尺寸器件(0. 18 μ m以下)制作中容易产生反窄沟道效应，导致阈值电 压变化大，器件的寄生结电容增加，工作速度下降。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种改善反窄沟道效应及制作MOS晶体管的方法，防止 反窄沟道效应。本专利技术提供一种改善反窄沟道效应的方法，包括提供依次形成有浅沟槽的半导 体衬底，所述浅沟槽内壁形成有衬氧化层；对浅沟槽侧壁进行有角度的离子注入。可选的，所述离子注入与半导体衬底垂直方向的角度为20° 45°。所述离子注 入能量为小于等于lOOKev，注入剂量为小于等于1014/cm2。本专利技术还提供一种制作MOS晶体管的方法，包括提供依次形成有浅沟槽的半导 体衬底，所述浅沟槽内壁形成有衬氧化层；对浅沟槽侧壁进行有角度的离子注入；向浅沟 槽内填充满绝缘氧化层；去除腐蚀阻挡层和垫氧化层，形成浅沟槽隔离结构，所述浅沟槽隔 离结构之间的区域为有源区；在有源区依次形成栅介质层与栅极，所述栅介质层与栅极构 成栅极结构；以栅极结构为掩模，在栅极两侧的半导体衬底内进离子注入，形成源/漏极延 伸区；在栅极结构两侧形成侧墙后，在栅极结构及侧墙两侧的半导体衬底内形成源/漏极。可选的，所述离子注入与半导体衬底垂直方向的角度为20° 45°。所述离子注 入能量为小于等于lOOKev，注入剂量为小于等于1014/cm2。可选的，所述MOS晶体导电类型为η型，注入离子是P型离子。可选的，所述MOS晶体导电类型为ρ型，注入离子是η型离子。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点在浅沟槽侧壁进行有角度的离子注入，即 在有源区的侧壁进行离子注入，用以调整寄生MOS晶体管的开启电压，进而使MOS晶体管的 开启电压达到预期值，改善反窄沟道效应，使器件的阈值电压(Vt)随沟道宽度的减小而递 减的趋势减缓。附图说明图1是现有工艺形成的浅沟槽隔离结构示意图；图2是现有工艺形成的产生反窄沟道效应MOS晶体管的示意图；图3是本专利技术改善反窄沟道效应的具体实施方式流程图；图4是本专利技术形成MOS晶体管的具体实施方式流程图；图5至图8是本专利技术形成MOS晶体管工艺中改善反窄沟道效应的实施例示意图；图9是本专利技术与现有工艺形成的MOS晶体管阈值电压随有源区尺寸变化的效果 图。具体实施例方式现有工艺在制作MOS晶体管工艺中，由于形成的浅沟槽隔离结构边缘会出现凹陷 现象，导致有源区尺寸大于预定尺寸。造成后续形成的晶体管两侧靠近半导体衬底与浅沟 槽隔离结构交界处的地方并联两个阈值电压相对较低的寄生晶体管，在晶体管工作过程 中，会产生较为严重的反窄沟道效应，使晶体管的阈值电压沟道宽度的减小而速减。本专利技术提供了一种改善反窄沟道效应的方法，如图3所示，执行步骤Si，提供依次 形成有浅沟槽的半导体衬底，所述浅沟槽内壁形成有衬氧化层；执行步骤S2，对浅沟槽侧 壁进行有角度的离子注入。本专利技术在形成MOS晶体管过程中改善反窄沟道效应的具体流程如图4，执行步 骤S11，提供依次形成有浅沟槽的半导体衬底，所述浅沟槽内壁形成有衬氧化层；执行步骤 S12，对浅沟槽侧壁进行有角度的离子注入；执行步骤S13，向浅沟槽内填充满绝缘氧化层； 执行步骤S14，去除腐蚀阻挡层和垫氧化层，形成浅沟槽隔离结构，所述浅沟槽隔离结构之 间的区域为有源区；执行步骤S15，在有源区依次形成栅介质层与栅极，所述栅介质层与栅 极构成栅极结构；执行步骤S16，以栅极结构为掩模，在栅极两侧的半导体衬底内进离子注 入，形成源/漏极延伸区；执行步骤S17，在栅极结构两侧形成侧墙后，在栅极结构及侧墙两 侧的半导体衬底内形成源/漏极。本专利技术在浅沟槽侧壁进行有角度的离子注入，即在有源区的侧壁进行离子注入， 用以调整寄生MOS晶体管的开启电压，进而使MOS晶体管的开启电压达到预期值，改善反窄 沟道效应，使器件的阈值电压(Vt)随沟道宽度的减小而递减的趋势减缓。下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。图5至图8是本专利技术形成MOS晶体管工艺中改善反窄沟道效应的实施例示意图。如图5所示，提供半导体衬底200，其中半导体衬底200可以是硅、锗或绝缘体上硅等半导体 材料；在半导体衬底200上形成垫氧化层202，形成垫氧化层202的方法为热氧化法，垫氧 化层202的材料具体为氧化硅；用低压化学气相沉积法或等离子体辅助化学气相沉积法在 垫氧化层202上形成腐蚀阻挡层204，用于在后续蚀刻过程中保护下面的垫氧化层202免受 腐蚀，其中腐蚀阻挡层204的材料为氮化硅，一般采用化学气相沉积法形成。继续参考图5，用旋涂法在腐蚀阻挡层204上形成光刻胶层(未图示)，经过曝光 显影工艺后，定义出浅沟槽图形。以光刻胶层为掩膜，沿浅沟槽图形，以干法刻蚀法刻蚀腐 蚀阻挡层204和垫氧化层202至露出半导体衬底200 ；在用灰化法去除光刻胶层后，以腐蚀 阻挡层204和垫氧化层202为掩模，用干法刻蚀法刻蚀半导体衬底200，形成浅沟槽。如图6所示，采用热氧化法氧化浅沟槽内的半导体衬底200的硅材料，形成衬氧化 层206，所述衬氧化层206的材料为氧化硅。继续参考图6，对浅沟槽侧壁进行有角度的离子注入，即将离子注入浅沟槽之间的 有源区侧壁。在工艺过程中，先将离子注入设定一角度注入浅沟槽的其中一侧壁；然后调整 方向，再将离子注入至浅沟槽的另一侧壁中。本实施例中，所述离子注入与半导体衬底垂直方向的角度，及离子注入的剂量和 能量是根据有源区宽度、腐蚀阻挡层204的厚度来确定的。作为一个实例，在0. 18μπι的工艺条件下，通常离子注入的角度为20° 45°。所 述离子注入能量为小于等于lOOKev，大于等于IOKev ；离子注入剂量为小于等于1014/cm2， 大于等于108/Cm2。本实施例中，在形成PMOS晶体管区域，向浅沟槽侧壁的半导体衬底200内注入的 是η型离子。在形成NMOS晶体管区域，本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种改善反窄沟道效应的方法，其特征在于，包括：提供依次形成有浅沟槽的半导体衬底，所述浅沟槽内壁形成有衬氧化层；对浅沟槽侧壁进行有角度的离子注入。

【技术特征摘要】
1.一种改善反窄沟道效应的方法，其特征在于，包括提供依次形成有浅沟槽的半导体衬底，所述浅沟槽内壁形成有衬氧化层；对浅沟槽侧壁进行有角度的离子注入。2.根据权利要求1所述改善反窄沟道效应的方法，其特征在于，所述离子注入与半导 体衬底垂直方向的角度为20° 45°。3.根据权利要求2所述改善反窄沟道效应的方法，其特征在于，所述离子注入能量为 小于等于lOOKev，注入剂量为小于等于1014/cm2。4.一种制作MOS晶体管的方法，其特征在于，包括提供依次形成有浅沟槽的半导体衬底，所述浅沟槽内壁形成有衬氧化层；对浅沟槽侧壁进行有角度的离子注入；向浅沟槽内填充满绝缘氧化层；去除腐蚀阻挡层和垫氧化层，形成浅沟槽隔离结构，所述浅沟槽隔离结构之间的区域 为有源区；在有源区依次...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亮，杨林宏，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]