专利名称：减小热载流子注入损伤的mos器件制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种减小热载流子注入损伤的MOS器件制作方法。
背景技术：
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 (P型金属氧化物半导体)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)。热载流子会造成娃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。MOS 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。因此，如何减小半导体器件热载流子注入损伤成为本领域工作人员的研究热点。如图IA IC所示，通常工艺中，MOS器件的侧墙刻蚀工艺包括首先，提供衬底11，所述衬底11包括源极区域和漏极区域，所述源极区域中形成有源极延伸区14，所述漏极区域中形成有漏极延伸区15，所述衬底11上形成有栅极结构 12，随后在衬底11和栅极结构12上沉积形成侧墙沉积层13，如图IA所示；接下来，采用各向异性的干法刻蚀工艺对侧墙沉积层13进行刻蚀，以在源极区域上方形成源极侧墙13a,在漏极区域上方形成漏极侧墙13b,所述源极侧墙13a和漏极侧墙 13b为对称结构，如图IB所示；然后，如图IC所示，进行源漏重掺杂以及退火工艺，在衬底11中形成源极重掺杂区141和漏极重掺杂区151,可以得知,源极重掺杂区141和漏极重掺杂区151的位置受源极侧墙13a和漏极侧墙13b的影响，即，源极重掺杂区141和漏极重掺杂区151中掺杂离子距离器件沟道的距离由侧墙的宽度所决定。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够有效减小热载流子注入损伤的MOS器件制作方法。为解决上述技术问题，本发明提供一种减小热载流子注入损伤的MOS器件制作方法，包括在衬底上形成栅极结构，所述衬底包括源极区域和漏极区域；以所述栅极结构为掩膜，在栅极结构两侧的衬底内进行轻掺杂，形成源极延伸区和漏极延伸区；在所述衬底上形成侧墙沉积层；在所述漏极区域上方的侧墙沉积层上形成光刻胶层；采用中性离子对源极区域上方的侧墙沉积层进行离子注入；去除所述光刻胶层，对所述侧墙沉积层进行刻蚀，以在所述源极区域上方形成源极侧墙，在所述漏极区域上方形成漏极侧墙，所述漏极侧墙的截面宽度大于所述源极侧墙的截面宽度；进行源漏重掺杂以及退火工艺，形成源极重掺杂区和漏极重掺杂区，所述漏极重掺杂区和源极重掺杂区为非对称结构，所述源极重掺杂区比漏极重掺杂区更靠近沟道。较佳的，在所述的减小热载流子注入损伤的MOS器件制作方法中，所述中性离子为锗离子或氙离子。本发明通过在所述漏极区域上方的侧墙沉积层上形成光刻胶层并采用中性离子对源极区域上方的侧墙沉积层进行离子注入的方法，使得在侧墙刻蚀工艺中对源极区域上方的侧墙刻蚀速率高于漏极区域上方的侧墙刻蚀速率，刻蚀后源极侧墙的截面宽度相对较小，而漏极侧墙的截面宽度相对增大。当栅极加上电压后，在漏极产生的纵向电场强度减弱，因此，由横向电场加速的载流子碰撞产生的电子空穴对，空穴会在较弱的纵向电场作用下向栅极中注入，从而减小了由于热载流子注入而形成的栅极电流，减小了半导体器件热载流子注入的损伤。
图IA IC为现有技术中MOS器件的侧墙刻蚀工艺中的器件剖面示意图；图2A 2F为本发明一具体实施例的减小热载流子注入损伤的MOS器件制作方法中的器件剖面示意图。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。请参照图2A-图2F，以CMOS晶体管工艺中的NMOS器件为例，本发明的减小热载流子注入损伤的MOS器件制作方法，包括首先，如图2A所示，在衬底21上形成栅极结构22，所述衬底21包括源极区域和漏极区域，所述源极区域是指后续要形成源极延伸区和源极重掺杂区的区域，同理，所述漏极区域是指后续要形成漏极延伸区和漏极重掺杂区的区域；然后，如图2B所示，以栅极结构22为掩膜，在栅极结构22两侧的衬底21内进行轻掺杂，形成源极延伸区23和漏极延伸区24 ；随后，如图2C所示，在上述衬底21和栅极结构22上形成侧墙沉积层25，所述侧墙沉积层25包括覆盖在源极区域上方的侧墙沉积层251以及覆盖在漏极区域上方的侧墙沉积层252，其中，侧墙沉积层材质为氧化硅或氮化硅；接着，请参照图2D，在漏极区域上方的侧墙沉积层252上覆盖光刻胶层26，并采用中性离子对源极区域上方的侧墙沉积层251进行离子注入，其中所述中性离子可为锗、氙等离子，本发明实施例采用锗离子对源极上方的侧墙沉积层251进行离子注入，可以增加源极区域上方的侧墙沉积层251相对于漏极区域上方的侧墙沉积层252的刻蚀速率；接着，请参照图2E，去除漏极区域上方的的光刻胶26，对侧墙沉积层25进行侧墙刻蚀。由于源极区域上方的侧墙沉积层251的刻蚀速率要高于漏极区域上方的侧墙沉积层 252的刻蚀速率，适当调节刻蚀机台的侧墙刻蚀菜单(recipe)，最终刻蚀后的侧墙，在源极的宽度会减小，在漏极会增大，即漏极侧墙252A的宽度大于源极侧墙251A的宽度，本领域技术人员可通过有限次实验获知具体的刻蚀菜单，在此不再赘述；最后，请参照图2F，对上述器件进行源漏重掺杂以及退火步骤，在源漏重掺杂以及退火工艺中，由于掺杂离子与器件沟道的距离由侧墙的宽度所决定，因此掺杂后，源极重掺杂区的掺杂离子与器件沟道的距离被拉近，漏极重掺杂区的掺杂离子与器件沟道的距离被拉远。使得漏极重掺杂区与栅极结构之间的交叠区域面积减小，当栅极加上电压后，在漏极产生的纵向电场强度减弱，因此，有纵向电场加速的载流子碰撞产生的电子空穴对，空穴会在较弱的纵向电场作用下向栅极中注入，因而减小了由于热载流子注入而形成的栅极电流，减小了半导体器件热载流子注入的损伤。此外，由于在漏极重掺杂区的掺杂离子与沟道的距离被拉远的同时，源端重掺杂区的掺杂离子与沟道的距离被拉近，总的源漏重掺杂离子之间的距离保持不变，因此器件的有效沟道长度(Effective Channel Length)基本保持不变,器件的其他性能得以保持。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范例所作的均等变化与修饰，皆应属于本发明权利要求涵盖范围。
权利要求
1.一种减小热载流子注入损伤的MOS器件制作方法，其特征在于，包括在衬底上形成栅极结构，所述衬底包括源极区域和漏极区域；以所述栅极结构为掩膜，在栅极结构两侧的衬底内进行轻掺杂，形成源极延伸区和漏极延伸区；在所述衬底上形成侧墙沉积层；在所述漏极区域上方的侧墙沉积层上形成光刻胶层；采用中性离子对源极区域上方的侧墙沉积层进行离子注入；去除所述光刻胶层，对所述侧墙沉积层进行刻蚀，以在所述源极区域上方形成源极侧墙，在所述漏极区域上方形成漏极侧墙，所述漏极侧墙的截面宽度大于所述源极侧墙的截面宽度；进行源漏重掺杂以及退火工艺，形成源极重掺杂区和漏极重掺杂区，所述漏极重掺杂区和源极重掺杂区为非对称结构，所述源极重掺杂区比漏极重掺杂区更靠近沟道。
2.如权利要求I所述的减小热载流子注入损伤的MOS器件制作方法，其特征在于，所述中性离子为锗离子或氙离子。
全文摘要
本发明公开了一种减小热载流子注入损伤的MOS器件制作方法，通过在所述漏极区域上方的侧墙沉积层上形成光刻胶层，并采用中性离子对源极区域上方的侧墙沉积层进行离子注入的方法，使得刻蚀后源极侧墙的截面宽度相对较小，而漏极侧墙的截面宽度相对增大。当栅极加上电压后，在漏极产生的纵向电场强度减弱，因此，由横向电场加速的载流子碰撞产生的电子空穴对，空穴会在较弱的纵向电场作用下向栅极中注入，从而减小了由于热载流子注入而形成的栅极电流，减小了半导体器件热载流子注入的损伤。
文档编号H01L21/266GK102610502SQ20121008122
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月23日 优先权日2012年3月23日
发明者俞柳江 申请人:上海华力微电子有限公司