[發明專利]一種減小半導體器件熱載流子注入損傷的方法

無效

• 申請號: 201110265237.9
• 申請日: 2011-09-08
• 公開（公告）號: CN102446718A
• 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

本發明涉及一種半導體工藝，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，溝道中的空穴，在漏源之間高橫向電場的作用下被加速，形成高能載流子，高能載流子與硅晶格碰撞，產生電離的電子空穴對，電子由襯底收集，形成襯底電流，大部分碰撞產生的空穴，流向漏極，但還有部分空穴，在縱向電場的作用下，注入到柵極中形成柵極電流，這種現象稱為熱載流子注入（Hot?Carrier?Injection）。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，在硅襯底與二氧化硅柵氧界面處產生界面態，導致器件性能，如閾值電壓、跨導以及線性區/飽和區電流的退化，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。

通常工藝中，為了抑制器件的短溝道效應（Short?Channel?Effect），會采取環狀注入（Halo?Implantation），將與源漏反型的離子注入到器件溝道之中。如圖1所示，以PMOS器件為例，圖中x方向為器件溝道方向，y方向為硅片表面的垂直方向，源漏摻雜為三族元素，例如硼元素，環狀注入會采用五族元素，例如磷元素。通常，環狀注入會采用多次注入完成，每次注入的劑量相等，注入方向與y方向所成角度也相等，注入方向在硅片表面的投影與x方向成不同角度進行注入。例如，PMOS器件的環狀注入注入可以通過四次注入完成，注入方向在硅片表面的投影與x方向所成角度分別為45度、135度、225度、315度。經過環狀注入注入，源漏的冶金結附近的空間電荷區分布如圖1中虛線所示。環狀注入限制了冶金結的空間電荷區向溝道內的擴散，因此抑制了器件的短溝道效應。而漏端與柵極的交疊區域決定了漏端縱向電場的作用區域，該交疊區域越大，縱向電場作用的區域就越大，則熱載流子注入電流越大，熱載流子注入損傷就越嚴重。

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，用以解決現有技術中熱載流子注入效應影響嚴重的問題。

本發明的上述目的是通過以下技術方案實現的：

????一種減小半導體器件熱載流子注入損傷的方法，在一硅基板上形成一晶體管，其中，分別對晶體管的漏端和源端進行環狀注入，使得注入過程中漏端注入與垂直晶體管表面方向的夾角大于源端注入與晶體管表面垂直方向的夾角。

如上所述的減小半導體器件熱載流子注入損傷的方法，其中，垂直于晶體管表面的方向為y方向，使得對晶體管的漏端和源端進行環狀注入過程中，注入方向與y方向的夾角不同，進行漏端注入的注入方向與y方向的夾角大于源端注入的注入方向與y方向的夾角。

如上所述的減小半導體器件熱載流子注入損傷的方法，其中，所述晶體管即可以采用PMOS管，也可以采用NMOS管。

如上所述的減小半導體器件熱載流子注入損傷的方法，其中，環狀注入所采用的離子為與源漏摻雜反型的離子。

綜上所述，本發明一種減小半導體器件熱載流子注入損傷的方法，在環狀注入（Halo?Implantation）工藝中，分別對漏端注入和源端注入的角度進行調整，在保持溝道有效長度（Effective?Channel?Length）不變的情況下，降低了漏端與柵極交疊區域，降低了漏端的有效縱向電場，從而減小了半導體器件熱載流子注入的損傷。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明及其特征、外形和優點將會變得更明顯。在全部附圖中相同的標記指示相同的部分。并未刻意按照比例繪制附圖，重點在于示出本發明的主旨。

圖1是現有技術中普通環狀注入工藝后器件的示意圖；

????圖2是本發明一種減小半導體器件熱載流子注入損傷的方法的完成晶體管的漏端和源端進行環狀注入后的示意圖。

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：