[發明專利]MOS晶體管及其制作方法

有效

• 申請號: 201110459388.8
• 申請日: 2011-12-31
• 公開（公告）號: CN103187273A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（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: H01L21/335
• 分類號: H01L21/335;H01L21/265;H01L29/772
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種能夠提高增益但不會影響跨導的MOS晶體管及其制作方法。

背景技術

MOS管的增益是輸出電流與該單元的輸入電壓的比值。MOSFET的輸出交流電阻R_o直接影響到器件的電壓增益K_V(K_V＝g_mR_o)。

在MOS管中，柵極跨導g_m反映了柵源電壓V_GS對漏極電流I_D的控制能力，它是表征MOS管放大能力的一個重要參數。它反映了器件的小信號放大性能，越大越好。在漏源電壓V_DS為某一固定數值的條件下，漏極電流的微變量和引起這個變化的柵源電壓微變量之比稱為跨導。在MOSFET的輸出特性曲線上，柵極跨導g_m為曲線的斜率，反映了MOSFET的漏極電流I_D隨柵源電壓V_GS的變化而變化的情況。

柵極跨導g_m與MOSFET的增益因子β＝WμC_ox/L成比例，高跨導即要求大的柵極寬長比(W/L)、高的載流子遷移率μ和大的柵氧化層電容C_ox(即大的柵絕緣膜介電常數)。

MOSFET的輸出電阻即為源-漏電導(或漏極電導)的倒數，可由器件的伏安特性求得。MOSFET的輸出伏安特性屬于電流飽和型的特性，則在線性區的輸出交流電阻R_o就等于輸出直流電阻，并且電阻值很小，同時與柵-源電壓成反比：R_o∝1/(V_GS-V_T)。而在飽和區的輸出交流電阻R_o將遠大于輸出直流電阻，理想情況下R_o＝∞，但實際上R_o與溝道長度調制效應和DIBL效應密切相關：R_o∝1/L∝V_A(L是溝長調制系數，V_A是Early電壓(爾利電壓)。

針對長溝道器件和短溝道器件，傳統提高MOS管的增益的方法是通過減薄柵絕緣層、傳統的閾值電壓調節離子注入或靜電效應離子注入。但是，為柵絕緣膜厚度減薄，使得跨導等參數大幅增加。

發明內容

本發明的目的是通過離子注入的方式來增大MOS晶體管的輸出電阻，從而增大MOS晶體管的增益。

為實現上述目的，本發明提出了一種MOS晶體管的制作方法，包括：

形成柵極；

利用柵極為掩模進行垂直離子注入；

在柵極的兩側形成側墻；

進行源漏離子注入形成源漏區；

所述垂直離子注入形成的離子注入區位于源漏區底部和溝道區底部，呈臺階狀分布，其中，位于所述溝道區底部的離子注入區高于位于所述源漏區底部的離子注入區。

可選的，所述垂直離子注入的能量為80～220KeV，劑量為1.0E12～1.0E13atom/cm²。

可選的，所述垂直離子注入的離子為：

對PMOS晶體管，注入離子為As、P中的一種；

對NMOS晶體管，注入離子為B、BF₂、In中的一種。

可選的，所述在柵極形成好之后，垂直離子注入之前還包括輕摻雜漏離子注入和袋狀離子注入。

本發明還包括一種MOS晶體管，包括：

柵極；

位于柵極下方的溝道區；

位于溝道兩側的源漏區；

位于溝道區與源漏區底部的離子注入區，所述離子注入區位于所述溝道區底部的部分高于其位于源漏區底部的部分而呈臺階狀。

可選的，所述MOS晶體管為PMOS晶體管，所述離子注入區的注入離子為As、P中的一種。

可選的，所述MOS晶體管為NMOS晶體管，所述離子注入區的注入離子為B、BF₂、In中的一種。

本發明在柵極形成好之后，柵極的側墻形成好之前引入一步垂直離子注入，這一步離子注入以柵極為掩模，對半導體襯底進行特定射程和特定劑量的離子注入，改變溝道下方的襯底摻雜濃度，卻對源漏區下方的襯底摻雜摻雜濃度改變比較小。這樣，提高了晶體管的輸出電阻，從而提高晶體管的增益。這樣的方法對跨導和閾值電壓的影響比較小，并且簡單易行。

附圖說明