降低CMOS器件漏电的方法与流程

本发明涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种降低cmos器件漏电的方法。

背景技术：

cmos（互补金属氧化物半导体）是指用于制造集成电路的硅技术。cmos技术被用在微处理器、微控制器、静态ram和其它数字逻辑电路中，cmos技术还被用于多种模拟电路，例如图像传感器(cmos传感器)、数据转换器以及用于许多通信类型的高度集成的收发器。

随着半导体技术的发展，cmos器件尺寸不断缩小，漏电流随之增加，导致cmos器件关态性能变差，静态功耗增加。因此，需要降低cmos器件的漏电流。降低cmos器件的漏电流成为一个永恒的课题，图1为现有技术的cmos器件的结构示意图，其为短沟道cmos器件的示意图。其可能出现6种漏电流情况，i1为反偏pn结漏电流，i2为亚阈值漏电流，i3为栅氧隧穿漏电流，i4为因热载流子注入导致的栅极漏电流，i5为栅诱导漏极泄漏电流，i6为沟道击穿（punchthrough）的漏电流。其中，为了减小沟道击穿（punchthrough）的漏电流的大小，现有技术一般采用retrogradewellsandhaloimplant（逆行井与光环植入术）技术，来减小源漏极与n型阱区（well）之间耗尽区宽度，增加有效沟道长度，从而减小沟道击穿的漏电流。但是，现有技术的方法减小沟道击穿（punchthrough）的漏电流的效果还是有限。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种降低cmos器件漏电的方法，可以很明显地减小沟道击穿的漏电流。

为了达到上述目的，本发明提供了一种降低cmos器件漏电的方法，包括：

提供衬底，所述衬底含有硅；

在所述衬底上形成浮栅；

从所述浮栅的两侧向所述浮栅的底部的所述衬底内注入氧原子，形成氧原子区；

对所述衬底进行退火工艺，使得所述氧原子区的硅变成二氧化硅，以形成沟道电流阻挡结构；

在所述浮栅的两侧的衬底内形成n型阱区，所述沟道电流阻挡结构阻挡沟道击穿时产生的电流。

可选的，在所述的降低cmos器件漏电的方法中，在所述衬底上形成浮栅之前，所述降低cmos器件漏电的方法还包括：在所述衬底内注入离子形成p型阱区，所述p型阱区靠近所述衬底的表面。

可选的，在所述的降低cmos器件漏电的方法中，在形成p型阱区之后，在所述衬底上形成浮栅之前，所述降低cmos器件漏电的方法还包括：在所述衬底上形成栅氧化层，所述浮栅位于所述栅氧化层的表面。

可选的，在所述的降低cmos器件漏电的方法中，在所述衬底上形成浮栅之前，在所述衬底上形成栅氧化层之后，所述降低cmos器件漏电的方法还包括：在所述衬底内形成浅沟槽隔离结构。

可选的，在所述的降低cmos器件漏电的方法中，在所述衬底上形成浮栅的方法包括：在所述衬底上形成多晶硅层，刻蚀所述多晶硅层，以形成浮栅。

可选的，在所述的降低cmos器件漏电的方法中，形成所述浮栅之后，从所述浮栅的两侧向所述浮栅的底部的所述衬底内注入氧原子之前，所述降低cmos器件漏电的方法还包括：在所述浮栅两侧的衬底内形成nldd区，所述nldd区靠近所述衬底表面。

可选的，在所述的降低cmos器件漏电的方法中，形成nldd区之后，所述降低cmos器件漏电的方法还包括：在所述浮栅的两侧形成侧墙。

可选的，在所述的降低cmos器件漏电的方法中，注入氧原子的角度为：0°~45°。

可选的，在所述的降低cmos器件漏电的方法中，所述退火工艺的温度为：800℃~1200℃。

可选的，在所述的降低cmos器件漏电的方法中，所述退火工艺进行的时间为：0.5h~4h。

在本发明提供的一种降低cmos器件漏电的方法中，包括：提供衬底，所述衬底含有硅；在所述衬底上形成浮栅；从所述浮栅的两侧向所述浮栅的底部的所述衬底内注入氧原子，形成氧原子区；对所述衬底进行退火工艺，使得所述氧原子区的硅变成二氧化硅，以形成沟道电流阻挡结构；在所述浮栅的两侧的衬底内形成n型阱区，所述沟道电流阻挡结构阻挡沟道击穿时产生的电流。如果cmos器件的n型阱区之间产生沟道击穿电流，本发明的沟道电流阻挡结构能阻挡沟道击穿产生的电流，并且，相比于现有技术，本发明的沟道电流阻挡结构由二氧化硅组成，相对于pn结，阻挡沟道击穿时产生的电流的效果更好，即阻挡漏电流的效果更好。

附图说明

图1是现有技术的cmos器件的结构示意图；

图2是本发明实施例的的降低cmos器件漏电的方法的流程图；

图3是本发明实施例的形成cmos器件的结构示意图；

图4是本发明实施例的形成cmos器件的结构示意图；

图5是本发明实施例的形成cmos器件的结构示意图；

图6是本发明实施例的形成cmos器件的结构示意图；

图7是本发明实施例的形成cmos器件的结构示意图；

图8是本发明实施例的形成cmos器件的结构示意图；

图中：110-衬底、120-p型阱区、130-浅沟槽隔离结构、140-栅氧化层、150-浮栅、160-二氧化硅层、170-氧原子区、180-沟道电流阻挡结构、190-nldd区、200-侧墙、210-n型阱区、220-钴硅化物。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

在下文中，术语“第一”“第二”等用于在类似要素之间进行区分，且未必是用于描述特定次序或时间顺序。要理解，在适当情况下，如此使用的这些术语可替换。类似的，如果本文所述的方法包括一系列步骤，且本文所呈现的这些步骤的顺序并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序，且一些所述的步骤可被省略和/或一些本文未描述的其他步骤可被添加到该方法。

请参照图2，本发明提供了一种降低cmos器件漏电的方法，包括：

s11：提供衬底，所述衬底含有硅；

s12：在所述衬底上形成浮栅；

s13：从所述浮栅的两侧向所述浮栅的底部的所述衬底内注入氧原子，形成氧原子区；

s14：对所述衬底进行退火工艺，使得所述氧原子区的硅变成二氧化硅，以形成沟道电流阻挡结构；

s15：在所述浮栅的两侧的衬底内形成n型阱区，所述沟道电流阻挡结构阻挡沟道击穿时产生的电流。

具体的cmos器件的形成过程，首先，请参照图3，提供衬底110，衬底100为p型衬底，含有硅，因此，衬底110可以是硅衬底，例如，可以选择晶圆。向所述衬底100注入离子，在衬底110内形成p型阱区120，所述p型阱区120靠近衬底110的表面。接着，刻蚀衬底110在衬底110内形成浅沟槽隔离结构130，同时，所述浅沟槽隔离结构130还位于所述p型阱区120内，形成浅沟槽隔离结构130的方法为现有技术，在此，不做赘述。接着，在所述衬底110表面形成氧化层和多晶硅层，氧化层的材料可以是二氧化硅，多晶硅层的材料是多晶硅。分别刻蚀多晶硅层和氧化层，以形成位于衬底110上的栅氧化层140和位于栅氧化层140上的浮栅150。此时，由于浮栅150暴露空气中，表面被氧化，会形成一层二氧化硅层160。形成栅氧化层140和浮栅150的方法为现有技术，在此，不做赘述。

接着，请参照图4，从浮栅150两侧向浮栅150底部的衬底110内，也就是说氧化层140底部的衬底110内注入氧原子，以在浮栅150底部的衬底110内形成氧原子区，同时，氧原子区也位于p型阱区120内，并且氧原子区不与衬底110表面接触。其中，注入氧原子的角度与衬底110表面的夹角为0°~45°，例如，可以是35°。

接着，请参照图5，对衬底110进行退火处理，使得氧原子区的氧与衬底110内的硅反应形成二氧化硅，二氧化硅可以作为沟道电流阻挡结构180，沟道电流阻挡结构180位于浮栅150的底部的衬底110内，但是并不与衬底110表面接触。其中，退火工艺在高温的环境下进行，温度为800℃-1200℃，退火工艺的时间为0.5h-4h。

接着，请参照图6，在浮栅150两侧的衬底100内注入离子，以形成nldd区190，nldd区190靠近衬底110表面，同时，nldd区190也位于p型阱区120内。此时，一个浮栅150对应两个nldd区190，分别在浮栅150两侧的衬底110，同时每个nldd区190均有部分位于浮栅150底部的衬底110内。

接着，请参照图7，接着，在浮栅150的两侧形成侧墙200，侧墙200的材料为氮化硅。侧墙200的形成方法为现有技术，在此不做赘述。

接着，请继续参照图7，从浮栅150两侧向衬底110内注入离子，以形成n型阱区210，同时，n型阱区210也在位于p型阱区120内，此时，一个浮栅150对应两个n型阱区210，分别位于浮栅150两侧的衬底110内，并且有部分位于浮栅150下方的衬底110内，并且n型阱区210靠近衬底110的表面，同时，n型阱区210覆盖了nldd区190。最终，n型阱区210位于沟道电流阻挡结构180的斜上方。现有技术中，为了减小沟道击穿（punchthrough）的漏电流的大小，一般采用retrogradewellsandhaloimplant（逆行井与光环植入术）技术，来减小源漏极与n型阱区（well）之间耗尽区宽度，增加有效沟道长度，从而减小沟道击穿的漏电流。但是，现有技术的方法减小沟道击穿（punchthrough）的漏电流的效果还是有限。在本发明实施例中，如果n型阱区210之间产生沟道击穿的电流，沟道电流阻挡结构180会阻挡沟道击穿的电流，并且沟道电流阻挡结构180是由二氧化硅组成，二氧化硅比pn结的隔离效果更好，所以阻挡沟道击穿的电流的效果也更加好。

最后，请参照图8，在n型阱区210和浮栅150的顶部形成钴硅化物220。

综上，在本发明实施例提供的一种降低cmos器件漏电的方法中，包括：提供衬底，所述衬底含有硅；在所述衬底上形成浮栅；从所述浮栅的两侧向所述浮栅的底部的所述衬底内注入氧原子，形成氧原子区；对所述衬底进行退火工艺，使得所述氧原子区的硅变成二氧化硅，以形成沟道电流阻挡结构；在所述浮栅的两侧的衬底内形成n型阱区，所述沟道电流阻挡结构阻挡沟道击穿时产生的电流。如果cmos器件的n型阱区之间产生沟道击穿电流，本发明的沟道电流阻挡结构能阻挡沟道击穿产生的电流，并且，相比于现有技术，本发明的沟道电流阻挡结构由二氧化硅组成，相对于pn结，阻挡沟道击穿电流的效果更好，即阻挡漏电流的效果更好。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。