专利名称：沟道有热、电通道的soi mosfet器件制造工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于微电子器件制造技术范围，特别涉及一种沟道有热、电通道的SOIMOSFET器件制造工艺。
背景技术：
传统的绝缘体上硅(SOI)金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)，在器件下方有一层掩埋绝缘层，通常为SiO2，称为掩埋SiO2层。该层的存在，降低了漏、源区的寄生结电容，并且能使器件完全隔离，因此提高了器件速度，消除了闩锁效应。然而，掩埋SiO2层也给SOI MOSFET器件带来了自热效应(在L.T.Su，J.E.Chung，D.A.Antoniadis，et al.，“Measurement and modeling ofself-heating in SOI nMOSFET’s”，IEEE Transactions on Electron Devices，1994，41(1)69-75中已有报道)和浮体效应(在T.Matsumoto，S.Maeda，Y.Hirano，et al.，“Clarification of floating-body effects on drive currentand short channel effect in deep sub-0.25 μm partially depleted SOIMOSFETs”，IEEE Transactions on Electron Devices，2002，49(1)55-60中已有报道)两个严重的缺点，导致该器件的热稳定性和器件稳定工作的可靠性受到影响，为了克服SOI器件的浮体效应和自热效应，我们在此前申请的实用新型专利中提出了沟道有热、电通道的SOI MOSFET器件结构。我们采用图形化氧离子注入的工艺实现了沟道有热、电通道的SOI MOSFET器件。
发明内容
本发明的目的是提供一种沟道有热、电通道的SOI MOSFET器件制造工艺，这种工艺和体硅及SOI工艺完全兼容，即在常规CMOS工艺基础上增加一块图形化注氧的掩膜版和在Si片上热生长或淀积注氧掩蔽层薄膜、用图形化注氧掩膜版光刻注氧掩蔽层、氧离子注入和高温退火形成掩埋SiO2层4个工艺步骤。其制作工艺流程为①用常规CMOS的Si片清洗工艺清洗Si片；②热生长或淀积注氧掩蔽层常规CMOS工艺热生长或淀积注氧掩蔽层，对于热生长SiO2注氧掩蔽层，其SiO2层厚度为0.5μm～1μm；③光刻用图形化注氧的掩膜版，采用常规CMOS的刻蚀工艺刻蚀注氧掩蔽层；④氧离子注入氧离子注入的剂量范围是2.0E17～2.0E18cm-2、能量范围是50～200keV，Si片温度为400℃～700℃。
⑤退火高温退火形成掩埋SiO2层。退火是在氩气或氮气与氧气的混合气体中进行，其中氧气的体积含量为0.5％～5％。退火过程中，温度升到1000℃时保温1小时；然后继续升温，在1200～1375℃时保温1～24个小时。降温速率1200℃以上为1.5℃/min；1000～1200℃是2℃/min；700～1000℃是3℃/min；700℃以下自然降温；⑥用常规CMOS工艺去除注氧掩蔽层及Si片清洗；⑦用常规CMOS工艺制作MOSFET器件。
所述注氧掩蔽层，用作氧离子注入掩膜，可以是二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、光刻胶或其多层薄膜。
本发明的有益效果为这种工艺和体硅及SOI工艺完全兼容，只需在常规CMOS工艺基础上增加一块图形化注氧的掩膜版和4个工艺步骤，即可制造出沟道有热、电通道结构的SOI MOSFET器件。该器件克服了SOI器件的浮体效应和自热效应，使SOI MOSFET器件的热稳定性和器件稳定工作的可靠性大大提高。
图1为沟道有热、电通道的SOI MOSFET器件结构示意图。
具体实施例方式
本发明为一种沟道有热、电通道的SOI MOSFET器件制造工艺。在常规CMOS器件工艺基础上增加一块图形化注氧的掩膜版和4个工艺步骤，即在Si片上热生长或淀积注氧掩蔽层、用图形化注氧掩膜版光刻注氧掩蔽层、氧离子注入和高温退火形成掩埋SiO2层。其制作工艺流程为①Si片清洗用常规CMOS的Si片清洗工艺清洗Si片；②热生长或淀积注氧掩蔽层常规CMOS工艺热生长或淀积注氧掩蔽层。对于热生长SiO2注氧掩蔽层厚度为0.5μm～1μm；③光刻用图形化注氧的掩膜版，采用常规CMOS的刻蚀工艺刻蚀注氧掩蔽层。对于热生长SiO2注氧掩蔽层，用反应离子刻蚀工艺刻蚀SiO2；④氧离子注入氧离子注入是分别在剂量2.0E17cm-2，能量50keV、剂量2.5E17cm-2，能量70keV、剂量4.8E17cm-2，能量140keV、剂量2.0E18cm-2能量，200keV及Si片衬底温度分别保持在400℃、500℃、600℃、700℃下进行氧离子注入，形成掩埋SiO2层。
⑤退火退火过程中，高温退火是在氩气或氮气与氧气的混合气体中进行，其中氧气的体积含量分别为0.5％、1％、2％、3％、4％、5％，温度升到1000℃时保温1小时；然后继续升温，又在1200℃、1300℃、1375℃时保温5、10、20、24个小时条件下，均可形成掩埋SiO2层。降温速率1200℃以上为1.5℃/min；1000～1200℃是2℃/min；700 1000℃是3℃/min；700℃以下自然降温；⑥用常规CMOS工艺去除注氧掩蔽层及Si片清洗；⑦用常规CMOS工艺制作MOSFET器件(如图1所示)。
图1所示为沟道有热、电通道的SOI MOSFET器件结构示意图，图中所示1源区；2栅；3漏区；4掩埋SiO2层；5Si衬底。
权利要求
1.一种沟道有热、电通道的SOI MOSFET器件制造工艺，其特征在于这种工艺和体硅及SOI工艺完全兼容，即在常规CMOS工艺基础上增加一块图形化注氧的掩膜版和在Si片上热生长或淀积注氧掩蔽层薄膜、用图形化注氧掩膜版光刻注氧掩蔽层、氧离子注入和高温退火形成掩埋SiO2层4个工艺步骤；其制作工艺流程为①用常规CMOS的Si片清洗工艺清洗Si片；②热生长或淀积注氧掩蔽层常规CMOS工艺热生长或淀积注氧掩蔽层，对于热生长SiO2注氧掩蔽层，其SiO2层厚度为0.5μm～1μm；③光刻用图形化注氧的掩膜版，采用常规CMOS的刻蚀工艺刻蚀注氧掩蔽层；④氧离子注入氧离子注入的剂量范围是2.0E17～2.0E18cm-2、能量范围是50～200keV，Si片温度为400℃～700℃；⑤退火高温退火形成掩埋SiO2层。退火在氩气或氮气与氧气的混合气体中进行，其中氧气的体积含量为0.5％～5％。退火过程中，温度升到1000℃时保温1小时；然后继续升温，在1200～1375℃时保温1～24个小时。降温速率1200℃以上为1.5℃/min；1000～1200℃是2℃/min；700～1000℃是3℃/min；700℃以下自然降温；⑥用常规CMOS工艺去除注氧掩蔽层及Si片清洗；⑦用常规CMOS工艺制作MOSFET器件。
2.根据权利要求1所述沟道有热、电通道的SOI MOSFET器件制造工艺，其特征在于所述注氧掩蔽层，用作氧离子注入掩膜，可以是二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、光刻胶或其多层薄膜。
全文摘要
本发明公开了属于微电子器件制造技术范围的一种沟道有热、电通道的SOI MOSFET器件制造工艺。这种工艺和体硅及SOI工艺完全兼容，只需在常规CMOS工艺基础上增加一块图形化注氧的掩膜版和在Si片上热生长或淀积注氧掩蔽层、用图形化注氧掩膜版光刻注氧掩蔽层、氧离子注入及高温退火形成掩埋SiO
文档编号H01L21/02GK1457088SQ0313730
公开日2003年11月19日 申请日期2003年6月10日 优先权日2003年6月10日
发明者李志坚, 田立林, 何平, 林羲, 董业民, 陈猛, 王曦 申请人:清华大学, 中国科学院上海微系统与信息技术研究所