[發明專利]離子注入的方法

有效

• 申請號: 200910085448.7
• 申請日: 2009-05-22
• 公開（公告）號: CN101894748A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發明（設計）人: 劉金華
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(北京)有限公司
• 主分類號: H01L21/265
• 分類號: H01L21/265;H01L21/335
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 王一斌;王琦

技術領域

本發明涉及半導體元器件的制造技術，尤其是指一種離子注入的方法。

背景技術

在半導體元器件的制造技術中，由于純凈狀態下的硅的導電性能很差，因此只有在硅中加入少量的雜質，使得硅的結構和電導率發生改變，硅才能成為一種有用的半導體。上述在硅中加入少量雜質的過程稱為摻雜。硅摻雜技術是制備半導體元器件的基礎，而離子注入(Ion?Implant)技術則是最重要的摻雜方法之一。所述離子注入技術是一種向硅襯底中引入可控制數量的雜質，從而改變其電學性能的方法。由于離子注入技術能夠重復控制所摻雜的雜質的濃度和深度，因而已經成為滿足亞0.25微米特征尺寸和大直徑硅片制作要求的標準工藝。而隨著半導體技術的快速發展，半導體元器件的特征尺寸不斷地減小和集成度的不斷提高，現有的半導體元器件制造技術中幾乎所有的摻雜工藝都是用離子注入技術實現的。

隨著半導體制造工藝的不斷完善，半導體元器件的特征尺寸(CD)也變得越來越小。然而，當溝道長度縮短到可與源極和漏極的耗盡層寬度之和相比擬時，溝道邊緣(如源極、漏極以及絕緣區邊緣)所造成的擾動將變得更為顯著，半導體器件的性能也將因此而偏離原有的長溝道特性(也即溝道長度遠大于源極和漏極的耗盡層寬度之和時的特性)。例如，在短溝道條件中，閾值電壓(即柵極的開啟電壓)會隨漏極電壓的增加而降低，從而對元器件的閾值電壓控制以及元器件漏電等器件特性造成不利影響。上述這種因溝道長度縮短而發生的對元器件特性的影響，通常稱為短溝道效應(SCE，Short?Channel?Effect)。另一方面，由于在進行摻雜或離子注入時將對元器件造成一些損傷，因此在熱處理過程中可能會出現硼(boron)離子的瞬態增強擴散，造成溝道兩邊硼離子的峰形分布，從而使得元器件的閾值電壓隨柵長(即柵極長度)的減小而增加，造成閾值電壓隨柵長分布的不均勻性，進入容易引起元器件特性的漂移，這種效應通常稱為反短溝道效應(RSCE，Reverse?Short?Channel?Effect)。

由于上述的短溝道效應和反短溝道效應都將對半導體元器件的性能產生不利影響，且增加了處理過程的復雜度，使得所獲得的元器件難以滿足設計中所需的規格，因此上述兩個效應已經成為65納米及以下半導體元器件制造工藝發展中的障礙。人們希望能夠盡量消除或減小上述兩個效應所帶來的不利影響，力圖實現在物理上是短溝道的半導體元器件，而在電學性能上卻仍具有長溝道元器件的特性，所以，如何對RSCE和SCE進行較好的控制已成為半導體制造工藝發展中的迫切需要。

發明內容

本發明提供了一種離子注入的方法，從而可消除或減小短溝道效應和/或反短溝道效應對半導體元器件的性能所產生的不利影響。

為達到上述目的，本發明中的技術方案是這樣實現的：

一種離子注入的方法，該方法包括：

根據預先指定的離子注入順序進行離子注入；

所述的預先指定的離子注入順序為：鍺離子、砷離子、硼離子、銦離子和碳離子。

所述鍺離子的能量為5～40Kev；所述鍺離子的劑量為10¹³～10¹⁵/cm2。

所述砷離子的能量為1～10Kev；所述砷離子的劑量為10¹⁴～5×10¹⁵/cm2。

所述硼離子的能量為1～10Kev；所述硼離子的劑量為10¹³～10¹⁵/cm2。

所述銦離子的能量為10～50Kev；所述銦離子的劑量為10¹³～10¹⁵/cm2。

所述碳離子的能量為1～20Kev；所述碳離子的劑量為10¹³～10¹⁵/cm2。

綜上可知，本發明中提供了一種離子注入的方法。在所述的離子注入的方法中，由于根據預先指定的離子注入順序進行了離子注入，從而可有效地改善半導體元器件的性能，消除或減小短溝道效應和/或反短溝道效應對半導體元器件性能所產生的不利影響。

附圖說明

圖1為本發明中離子注入方法的流程示意圖。

圖2為半導體元器件的性能對比示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點表達得更加清楚明白，下面結合附圖及具體實施例對本發明再作進一步詳細的說明。

在本發明中，提出了一種離子注入的方法，該方法包括：根據預先指定的離子注入順序進行離子注入；所述的預先指定的離子注入順序為：鍺離子、砷離子、硼離子、銦離子和碳離子。