[發明專利]抑制NMOS器件的雙峰效應的方法

有效

• 申請號: 201210300836.4
• 申請日: 2012-08-22
• 公開（公告）號: CN103632970A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 陳瑜;郭振強;羅嘯;胡君;陳華倫
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L21/265;H01L29/78;H01L29/06
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀鐵

技術領域

本發明涉及一種半導體集成電路制造工藝方法，特別是涉及一種抑制NMOS器件的雙峰效應的方法。

背景技術

現有NMOS器件一般采用淺溝槽隔離工藝定義出有源區，NMOS器件的閾值電壓通過在有源區中進行P阱注入進行調整。如圖1所示，是現有方法形成的NMOS器件的剖面圖；現有方法是先在硅襯底101上形成淺溝槽場氧103，由淺溝槽場氧103隔離出有源區，接著形成一犧牲氧化層104，進行P阱注入，該P阱注入穿過犧牲氧化層104進入到有源區中形成P阱102。在P阱注入的過程中，由于淺溝槽場氧103的影響，即由于淺溝槽場氧103有更厚的二氧化硅厚度，兩個淺溝槽場氧103之間植入的P型離子呈梯形結構，退火之后，擴散到淺溝槽場氧103頂角的地方的P型雜質濃度少于溝道處P型雜質濃度，也即在有源區和淺溝槽場氧103交界的頂角位置處即虛線框105所示位置處的P阱的摻雜濃度小于有源區中間位置處的摻雜濃度。由于有源區的頂角位置處的P阱摻雜濃度較低，故最后形成的NMOS器件的在該有源區的頂角位置處的閾值電壓也會較低，會導致NMOS器件的頂角位置處的溝道先開啟，形成一寄生NMOS器件。

形成P阱之后，后續會去除犧牲氧化層104，并形成一柵極氧化層，以及形成柵極多晶硅和源漏區。同樣由于淺溝槽場氧103的影響，在有源區的頂角位置處的柵極氧化層的厚度會小于有源區中心位置處的厚度，使得寄生NMOS器件的閾值電壓進一步的降低。如圖2所示，是現有方法形成的NMOS器件的俯視圖；柵極多晶硅106覆蓋的區域為溝道區。源區107和漏區108分別形成于柵極多晶硅106兩側的有源區中，從源區107到漏區108的方向為溝道的長度方向，和溝道長度垂直的方向為溝道的寬度方向。在虛線105所示的區域處，該區域為有源區和淺溝槽氧化層103交界的頂角邊緣區域，在虛線105中的有源區的邊緣位置處，該處的有源區的摻雜濃度會受到淺溝槽氧化層103的影響而變小，同時該處的有源區上方形成的柵氧化層也會受到淺溝槽氧化層103的影響而變薄，最終都會造成該邊緣處的閾值電壓偏低，即在有源區邊緣處的器件的閾值電壓小于未受到淺溝槽氧化層103影響的有源區中間區域處的器件的閾值電壓，也即在有源區邊緣處會形成一個閾值電壓較小的寄生NMOS器件。閾值電壓的變小，會使有源區邊緣處的漏電增大。當器件的溝道寬度越來越小時，這種寄生NMOS器件形成的影響會加大，最后會使得窄溝道器件的一致性變差。由于寄生NMOS器件的存在，最后在NMOS器件開啟過程中，寄生NMOS器件會先開啟，形成一個電流峰；接著當柵極電壓到達有源區中間區域的NMOS器件的開啟電壓時，有源區中間區域的NMOS器件開啟，形成第二電流峰，所以現有NMOS器件都會存在雙峰效應。

如圖5所示，曲線109是現有方法形成的5VNMOS器件的源漏電流和柵極電壓曲線；其中NMOS器件的溝道寬度為10微米，溝道長度為0.8微米，曲線109對應的襯底偏壓Vsub分別為-2.5V；如虛線框109a所對應的區域可知，器件在開啟過程中，曲線出現了雙峰效應，即器件出現了兩次開啟，第一次開啟對應于寄生NMOS器件的開啟，開啟電壓即閾值電壓較小；第二次開啟對應于中間區域的NMOS器件的開啟，開啟電壓較大。其中寄生NMOS器件的開啟電壓較小，使得在NMOS器件時使器件產生漏電。隨著NMOS器件的溝道寬度（W）從10微米減小到0.42微米，器件的開啟電壓會明顯降低，漏電顯著增大。尤其是在襯底偏置電壓（Vb）增加的條件下，漏電增加更大。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種抑制NMOS器件的雙峰效應的方法，能提高器件在有源區邊緣處的閾值電壓，降低有源區邊緣處器件的漏電，能抑制NMOS器件中雙峰效應。

為解決上述技術問題，本發明提供的抑制NMOS器件的雙峰效應的方法包括如下步驟：

步驟一、利用光刻刻蝕工藝在硅襯底上形成淺溝槽，由所述淺溝槽定義出有源區；在所述淺溝槽中填充氧化硅形成淺溝槽場氧，由所述淺溝槽場氧對所述有源區進行隔離。

步驟二、在所述硅襯底的有源區表面生長一層犧牲氧化層。

步驟三、在所述硅襯底的正面進行P阱注入，在所述有源區中形成P阱，該P阱位于整個所述有源區中并延伸到所述有源區底部的所述硅襯底中；所述有源區的頂部邊緣位置處的所述P阱的P型雜質濃度小于所述有源區中間區域的所述P阱的P型雜質濃度。