[發明專利]一種減小半導體器件熱載流子注入損傷的方法

有效

• 申請號: 201110265219.0
• 申請日: 2011-09-08
• 公開（公告）號: CN102446716A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 俞柳江
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/265
• 分類號: H01L21/265;H01L21/336
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 王敏杰

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種減小半導體器件熱載流子注入損傷的方法。

背景技術

熱載流子效應是MOS器件的一個重要的失效機理，隨著MOS器件尺寸的日益縮小，器件的熱載流子注入效應越來越嚴重。以PMOS器件為例，其溝道中的空穴在漏源極之間高橫向電場的作用下被加速形成高能載流子，該高能載流子與硅晶格碰撞后會產生電離的電子空穴對；其中，電子由襯底收集后形成襯底電流，而大部分碰撞產生的空穴會流向漏極，但還有小部分空穴，會在縱向電場的作用下，注入到柵極中形成柵極電流，這種現象被稱為熱載流子注入（Hot?Carrier?Injection，簡稱HCI）。

由于熱載流子會造成硅襯底與二氧化硅柵氧界面處能鍵的斷裂，以致在硅襯底與二氧化硅柵氧界面處產生界面態，從而導致器件性能降低，如閾值電壓、跨導以及線性區/飽和區電流的退化等，最終造成MOS器件失效。器件失效通常首先發生在漏端，這是由于載流子通過整個溝道的電場加速，在到達漏端后，載流子的能量達到最大值，因此漏端的熱載流子注入現象比較嚴重。

傳統工藝中，如圖1所示，重摻雜源漏注入方向為垂直于硅片表面，注入和之后的退火工藝形成源漏重摻雜區，源漏極成對稱結構。

發明內容

本發明公開了一種減小半導體器件熱載流子注入損傷的方法，一襯底上設置有柵極的半導體器件，其中，包括以下步驟：

對半導體器件進行斜角重摻雜離子注入工藝，于襯底中形成溝道、源極和漏極；其中，離子注入方向向源極方向傾斜，源極中的重摻雜離子比漏極中的重摻雜離子更靠近溝道。

上述的減小半導體器件熱載流子注入損傷的方法，其中，源漏極遠離溝道一端均設置有淺溝隔離槽。

上述的減小半導體器件熱載流子注入損傷的方法，其中，柵極與襯底之間設置有薄氧化層。

上述的減小半導體器件熱載流子注入損傷的方法，其中，柵極側墻覆蓋柵極的側壁及其鄰近的部分襯底。

綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明提出一種減小半導體器件熱載流子注入損傷的方法，在重摻雜漏極注入工藝中，通過采用斜角注入的方法，在保持溝道有效長度（Effective?Channel?Length）不變的情況下，有效降低漏端的有效縱向電場，以減小半導體器件在熱載流子注入時造成的損傷。

附圖說明

圖1是本發明背景技術中傳統工藝重摻雜漏極注入工藝的結構示意圖；

圖2是本發明斜角重摻雜漏極注入工藝的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步的說明：

圖2是本發明斜角重摻雜漏極注入工藝的結構示意圖。如圖2所示，本發明一種減小半導體器件熱載流子注入損傷的方法：

例如，在55nm?CMOS器件工藝中，制備NMOS器件。首先，在硅襯底11上制備淺溝隔離槽12和柵極17，薄氧化層16設置于襯底11和柵極17之間，制備柵極側墻18覆蓋柵極17的側壁及其鄰近的部分襯底。

然后，采用磷進行重摻雜源漏注入工藝19，通過摻雜注入方向向源極13方向傾斜，形成角度α為15度的斜角進行傾斜注入；注入退火工藝后，由于注入方向不再垂直于襯底11的表面，所以源漏極不再是對稱結構；通過注入方向向源極13一端傾斜，在保持溝道15有效長度（Effective?Channel?Length）不變的情況下，使得漏極14的重摻雜區域與柵極17的的距離被拉遠，有效降低漏極14一端的有效縱向電場，減小半導體器件在熱載流子注入時造成的損傷。

綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明提出一種減小半導體器件熱載流子注入損傷的方法，在不增加現有的MOS器件制造工藝步驟的前提下，通過采用傾斜重摻雜漏極注入工藝，使得漏斷的摻雜離子與溝道間的距離拉遠，漏斷與柵極交疊區域減小，從而減小了半導體器件熱載流子注入時的損傷；并且在漏斷的摻雜離子與溝道距離被拉遠的同時，源端的摻雜離子與溝道的距離被拉近，從而使得半導體器件的有效溝道長度保持不變，即半導體器件的其他性能得以保持。

通過說明和附圖，給出了具體實施方式的特定結構的典型實施例，基于本發明精神，還可作其他的轉換。盡管上述發明提出了現有的較佳實施例，然而，這些內容并不作為局限。

對于本領域的技術人員而言，閱讀上述說明后，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的權利要求書應看作是涵蓋本發明的真實意圖和范圍的全部變化和修正。在權利要求書范圍內任何和所有等價的范圍與內容，都應認為仍屬本發明的意圖和范圍內。