[发明专利]改善热载流子注入损伤的离子注入方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种改善热载流子注入损伤的离子注入方法。

背景技术

器件尺寸进入深亚微米沟长范围，器件内部的电场强度随器件尺寸的减小而增强,特别在漏结附近存在强电场，载流子在这一强电场中获得较高的能量，成为热载流子。热载流子在两个方面影响器件性能:1)越过Si-SiO₂势垒，注入到氧化层中，不断积累，改变阈值电压，影响器件寿命；2)在漏附近的耗尽区中与晶格碰撞产生电子空穴对，对NMOS管，碰撞产生的电子形成附加的漏电流，空穴则被衬底收集，形成衬底电流，使总电流成为饱和漏电流与衬底电流之和。衬底电流越大，说明沟道中发生的碰撞次数越多，相应的热载流子效应越严重。热载流子效应是限制器件最高工作电压的基本因素之一。

热载流子会造成硅衬底与二氧化硅栅氧界面处能键的断裂，在硅衬底与二氧化硅栅氧界面处产生界面态，导致器件性能，如阈值电压、跨导以及线性区/饱和区电流的退化，最终造成MOS器件失效。器件失效通常首先发生在漏端，这是由于载流子通过整个沟道的电场加速，在到达漏端后，载流子的能量达到最大值，因此漏端的热载流子注入现象比较严重。

热载流子效应是MOS(金属-氧化物-半导体)器件的一个重要的失效机理，随着MOS器件尺寸的日益缩小，器件的热载流子注入效应越来越严重。以PMOS器件为例，沟道中的空穴，在漏源之间高横向电场的作用下被加速，形成高能载流子，高能载流子与硅晶格碰撞，产生电离的电子空穴对，电子由衬底收集，形成衬底电流，大部分碰撞产生的空穴，流向漏极，但还有部分空穴，在纵向电场的作用下，注入到栅极中形成栅极电流，这种现象称为热载流子注入(Hot Carrier Injection)。

轻掺杂漏区(Lightly Doped Drain，LDD)结构，是MOSFET为了减弱漏区电场、以改进热载流子注入效应所采取的一种结构。即是在沟道中靠近漏极的附近设置一个低掺杂的漏区，让该低掺杂的漏区也承受部分电压，这种结构可防止热载流子注入效应。

实际应用中，源漏端都会采用侧墙工艺来形成LDD，但是传统工艺源漏端的侧墙的宽度相同，实际上源端不需要很厚的侧墙，但是漏端的侧墙要足够厚，这样既能增加器件的速度，同时又防止热载流子注入效应，因此需要一种能在源漏端形成不同厚度侧墙的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够改善热载流子注入损伤的离子注入方法。

为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种改善热载流子注入损伤的离子注入方法，包括：第一步骤，在硅衬底上形成至少一个晶体管区域，所述至少一个晶体管区域包括有源区和浅沟槽隔离，在有源区上形成栅极、源极区和漏极区；第二步骤，在硅衬底上淀积一层侧墙层，使侧墙层将栅极、源极区和漏极区全部覆盖；第三步骤，在硅衬底上旋涂光刻胶，将栅极、源极区和漏极区全部覆盖；第四步骤，对光刻胶进行光刻，以去除覆盖在漏极区域的光刻胶；第五步骤，对去除了光刻胶的漏极区域进行紫外线处理；第六步骤，去除源极区上的光刻胶；第七步骤，对侧墙层进行干法刻蚀以形成侧墙，其中形成侧墙仅覆盖栅极两侧，而栅极顶部和源漏端的侧墙被刻蚀去除；其中，源极侧的侧墙部分的厚度小于漏极侧的侧墙部分的厚度；第八步骤，对所述至少一个晶体管区域进行离子注入以分别在源极区32和漏极区中形成晶体管的源极和漏极，从而形成所述至少一个晶体管区域的晶体管。

优选地，所述至少一个晶体管区域的晶体管的PMOS晶体管。

优选地，在第五步骤中，在紫外线处理中，紫外线的波长为150纳米到400纳米之间，处理的时间为300S。

优选地，在第五步骤中，紫外线处里前后漏极区域的刻蚀比在1.5-2.5之间。

优选地，在第五步骤中，在紫外线处理中，装载硅片的基板的温度在300度到480度之间。

优选地，在第七步骤中，采用各项异性的干法刻蚀对侧墙层进行干法刻蚀以形成侧墙。

优选地，法刻蚀的横向刻蚀速率低于纵向刻蚀速率。

优选地，在第七步骤中，刻蚀经过紫外线处理的漏端和未经紫外线处理的源端的的刻蚀比在0.5-0.75之间。

优选地，漏极侧的侧墙部分的厚度与源极侧的侧墙部分的厚度之比在1.5-2.5之间。