[發明專利]改善擴散長度效應及制作MOS晶體管的方法

在審

• 申請號: 201810863847.0
• 申請日: 2018-08-01
• 公開（公告）號: CN109037144A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 王鵬鵬;徐靜靜
• 申請（專利權）人: 武漢新芯集成電路制造有限公司
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅

本發明提供一種改善擴散長度效應及制作MOS晶體管的方法，通過在淺溝槽的側壁和底部注入鍺離子，改變離子注入處的襯底的晶格結構，使襯底與淺溝槽內絕緣層之間產生的應力減小，從而改善擴散長度效應，提高半導體器件的性能。進一步的，本發明通過在淺溝槽結構制作過程加入鍺離子注入，緩沖了襯底和淺溝槽內絕緣層之間應力的作用，進而減弱應力對有源區離子擴散的影響，保證MOS晶體管性能穩定性和可靠性。而且，本發明是在不改變設計布局的前提下，對淺槽隔離結構的形成過程進行改進，并不影響MOS晶體管的集成度，同時，本發明只是在淺溝槽的側壁和底部進行小劑量的離子注入，工藝流程與現有工藝兼容，簡便易行。

技術領域

本發明涉及半導體器件的制造領域，尤其涉及改善擴散長度效應及制作MOS晶體管的方法。

背景技術

近年來，為了消除半導體元件間的相互影響，半導體制造中引入了元件隔離寬度小的淺溝槽隔離(Shallow Trench Isolation，STI)。淺溝槽隔離因其漏電流小，隔離性好等優點而被廣泛的應用于晶體管的制備工藝中，但是，采用淺溝槽隔離技術后，會產生不定型或者不均勻雙軸壓應力，導致有源區中應力分布不均勻，影響有源區中離子的擴散即LOD效應(Length Of Diffuse effect，擴散長度效應)，進而會對器件的各項電學性能產生不良影響。

現有技術中采用對設計布局進行優化，增加柵極到有源區邊緣的距離(SA/SB)減弱應力，以及增加退火步驟等方式來釋放淺溝槽隔離結構的應力，但是隨著器件的尺寸不斷縮小，這些方法的效果并不理想，擴散長度效應還是很明顯，器件的性能并未得到更好的改善，且通過改變設計布局會降低MOS晶體管的集成度。因此，目前亟需找到更加有效的改善擴散長度效應的方法。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種改善擴散長度效應及制作MOS晶體管的方法，可以減小淺溝槽隔離結構所產生的應力對有源區離子擴散的影響，達到改善擴散長度效應的作用，保證MOS晶體管性能穩定性和可靠性。

本發明提供一種改善擴散長度效應的方法，包括：

提供一襯底，所述襯底內形成有淺溝槽；

對所述淺溝槽進行傾斜鍺離子注入；

填充絕緣層在所述淺溝槽內，所述離子注入能夠改變所述淺溝槽側壁及底部的襯底的晶格結構，以緩沖所述襯底與所述絕緣層之間的應力。

優選的，所述鍺離子注入的能量為5keV～60keV。

優選的，所述鍺離子注入的濃度范圍為10¹⁴～10¹⁶/cm²。

優選的，所述鍺離子注入與所述半導體襯底垂直方向的傾斜角度為0～45度。

優選的，在離子注入后，在所述淺溝槽側壁和底部上形成一氧化層。

優選的，所述氧化層采用原位水汽生成工藝形成。

進一步的，本發明提供一種制作MOS晶體管的方法，包括：

提供一襯底，于所述襯底上形成多個淺溝槽；

對所述淺溝槽進行傾斜鍺離子注入；

于所述淺溝槽側壁及底部上形成一氧化層；

于所述淺溝槽內填充絕緣層，形成淺溝槽隔離結構，相鄰所述淺溝槽隔離結構之間的區域為有源區。

優選的，所述鍺離子注入的能量為5keV～60keV，所述鍺離子注入的濃度范圍為10¹⁴～10¹⁶/cm²。

優選的，所述鍺離子注入與所述半導體襯底垂直方向的傾斜角度為0～45度，