[發(fā)明專利]晶體管保護環(huán)的制作方法、離子注入工藝優(yōu)化方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710094555.7
• 申請日: 2007-12-13
• 公開（公告）號: CN101459045A
• 公開（公告）日: 2009-06-17
• 發(fā)明（設計）人: 趙猛
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/00
• 分類號: H01L21/00;H01L21/265
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權代理有限公司
• 代理人: 李 麗

技術領域

本發(fā)明涉及半導體器件工藝，特別涉及晶體管保護環(huán)的制作方法、離子注入工藝優(yōu)化方法及裝置。

背景技術

隨著半導體制造技術以及相關配套技術的不斷發(fā)展進步，在單位面積內(nèi)容納的晶體管數(shù)目不斷增加，集成電路集成度越來越高，每個晶體管的尺寸越來越小。對于金屬氧化物半導體場效應晶體管(Metal-Oxide-SemiconductorField?Effect?Transistor，MOSFET)而言，當晶體管尺寸縮小時，其柵極的寬度也會隨之所短。隨著柵極寬度的不斷縮短，出現(xiàn)了很多影響MOSFET正常工作的負面效應，比如短溝道效應(Shot?Channel?Effect，SCE)。所謂短溝道效應，是指在MOSFET溝道寬度縮短時，源和漏的有源區(qū)積累電荷對導電溝道的影響變得明顯起來，MOSFET導電溝道在工作中除了受到柵電壓的作用以外，還受到有源區(qū)電荷的影響，而后者通常會使MOSFET在線性工作區(qū)狀態(tài)的閾值電壓絕對值降低。

由于MOSFET的溝道寬度變短而引起的短溝道效應等負面效應，會引起MOSFET的閾值電壓漂移、截止電流增加甚至擊穿。這些問題嚴重影響著集成電路的性能，甚至導致整個電路失效。

采用環(huán)形注入工藝制作源、漏保護環(huán)，保護環(huán)的摻雜類型與襯底的摻雜類型相同，可以改善晶體管的短溝道效應。如圖1所示為環(huán)形注入工藝的示意圖。1為半導體襯底、2為柵導電層、3為柵介質(zhì)層、4為源極、5為漏極，6為漏極輕摻雜區(qū)域。由以上各部分組成的MOSFET，為本領域技術人員所公知的MOSFET基本結(jié)構。圖2進一步引入了晶體管的保護環(huán)結(jié)構7和8。保護環(huán)結(jié)構7和8采用離子注入工藝形成，摻雜類型與源極4和漏極5的摻雜類型相反，但與半導體襯底1的摻雜類型相同。保護環(huán)結(jié)構7和8圍繞在源極4和漏極5周圍，將其與半導體襯底之間隔離開來。由于注入同一類型的摻雜離子，在源極4和漏極5周圍形成了p-n結(jié)勢壘，起到了電學隔離的作用，可以有效地降低短溝道效應。

在如下的中國專利ZL02160506.8中還可以發(fā)現(xiàn)更多與上述技術方案相關的信息，在P型襯底材料上制作只讀存儲器時，制作源極和漏極之后，采用注入工藝形成的保護環(huán)結(jié)構，可以有效地降低源極和漏極之間擊穿現(xiàn)象的發(fā)生。

為了使環(huán)形注入的效果發(fā)揮的更明顯，通常要對保護環(huán)結(jié)構的離子注入工藝進行優(yōu)化。在注入時通常考慮采用如下手段對工藝進行優(yōu)化改進：1)通過改變離子注入的能量，可以實現(xiàn)調(diào)節(jié)注入深度，從而改變注入離子的縱向分布，達到影響MOSFET溝道區(qū)的電場分布的目的；2)改變離子注入的劑量，可以改變保護環(huán)的摻雜濃度，使之與源極、漏極的工藝更加匹配，充分發(fā)揮其在源極與漏極之間的隔離保護作用；3)改變注入的角度，可以影響離子的散射狀態(tài)，從而影響到離子高速入射到晶體材料的晶格點陣之中時，由于能量傳遞作用而對晶格的表面以及晶格內(nèi)部產(chǎn)生的注入損傷。

現(xiàn)有技術中，對環(huán)形注入工藝的優(yōu)化，調(diào)節(jié)的都是其中的某一個參數(shù)。例如，當采用某一確定的劑量時，優(yōu)化得到的注入能量值，在采用另一劑量的工藝條件下，則未必是最優(yōu)的選擇。因此需要一種晶體管保護環(huán)優(yōu)化方法，在考慮到多個注入?yún)?shù)之間的關系的情況下優(yōu)化多個參數(shù)，做到各個參數(shù)值之間的匹配，使離子注入?yún)?shù)得到充分的優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種晶體管保護環(huán)的制作方法、離子注入工藝優(yōu)化方法及裝置，考慮到多個注入?yún)?shù)之間的關系的情況下優(yōu)化多個參數(shù)，做到各個參數(shù)值之間的匹配，使離子注入?yún)?shù)得到充分的優(yōu)化。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種晶體管保護環(huán)的離子注入工藝優(yōu)化方法，設定初始的離子注入工藝條件，包括有注入角度初始值、注入劑量初始值和注入能量初始值，包括下列步驟：通過變化離子注入工藝條件中的注入角度值，確定優(yōu)化的注入角度值；采用優(yōu)化注入角度值，通過變化離子注入工藝條件中的注入劑量值與注入能量值，確定優(yōu)化的注入劑量值；采用優(yōu)化注入角度值和優(yōu)化注入劑量值，通過變化離子注入工藝條件中的注入能量值，確定優(yōu)化的注入能量值。

可選的，所述確定優(yōu)化的注入角度值，包括如下步驟：設置一組具有不同的注入角度值的工藝條件；分別采用上述設置的具有不同注入角度值的工藝條件，制作帶有保護環(huán)結(jié)構晶體管，并相應測試晶體管的截止電流值；比較不同晶體管之間的截止電流值，確定截止電流值最低的晶體管所采用的注入角度值為優(yōu)化的注入角度值。