专利名称：高压晶体管ldd离子注入的方法
技术领域：
本发明涉及一种晶体管离子注入的方法，尤其是一种高压晶体管LDD(Lightly Doped Drain，轻掺杂源漏)离子注入的方法。
背景技术：
高压器件需要拥有足够高的击穿电压，因此无论是沟道还是源漏结，对其击穿电压都有较高的要求。提高沟道击穿电压一般可以通过增加沟道长度来完成，增加源漏结的击穿电压则需要通过轻掺杂源漏(LDD)的离子注入，以获得较深的缓变结来实现。在栅长一定的情况下，增加有效沟道长度与加深LDD结深是相互矛盾的，因此在高压器件设计中，先满足LDD结击穿电压，再选择足够的栅长满足沟道击穿。LDD离子注入通常都是通过能量由高到低的多次注入构成，常规工艺中都是在栅形成前完成，而且多次注入是连续完成的。如图1所示，现有的方法先进行两次能量由高到低的LDD离子注入，之后形成栅极的氧化硅侧墙，然后进行源漏离子注入及退火工艺。这种工艺在LDD区域形成横向均匀的杂质分布。这种方法制作的晶体管无法进一步提高其击穿电压，并且由于热载流子效应的原因，其可靠性也不是很好。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高压晶体管LDD离子注入的方法，使该方法可以增大LDD结的击穿电压，还可以减小热载流子效应，提高器件的可靠性，同时保证器件的阈值电压和饱和电流将基本保持不变。
为解决上述技术问题，本发明高压晶体管LDD离子注入的方法的技术方案是，包括如下步骤(1)进行第一次LDD离子注入；(2)栅极的氮化硅侧墙形成；(3)进行第二次LDD离子注入；(4)源漏离子注入及退火；所述步骤(1)中第一次LDD离子注入的能量要高于步骤(3)中第二次LDD离子注入的能量。
本发明使得LDD在与栅的交叠区有较轻的掺杂，可以增大LDD结的击穿电压，还可以减小热载流子效应，提高器件的可靠性；同时由于侧墙与源漏间的掺杂浓度不变，器件的阈值电压和饱和电流将基本保持不变。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述图1为现有的高压晶体管LDD离子注入方法的流程图；图2为本发明高压晶体管LDD离子注入方法的流程图；图3为进行离子注入前的器件结构图；图4为本发明进行第一次LDD离子注入的示意图；图5为本发明栅极氧化硅侧墙形成的示意图；图6为本发明进行第二次LDD离子注入的示意图；图7为本发明进行源漏离子注入的示意图；
图8为经本发明的方法进行处理后的器件结构图；图9和图10为器件的局部放大图；图11为器件中硼浓度与纵向深度的关系；图12为经器件中电场强度与纵向深度的关系；图中附图标记为，1.硅衬底；2.PN结界面；3.栅氧化硅；4.多晶硅；5.氧化硅侧墙；6.光刻胶；7.离子注入的位置；8.局部放大部分。
具体实施例方式
本发明高压晶体管LDD离子注入的方法，其流程图可参见图2，具体包括四个步骤。图3所示为尚未进行离子注入的器件结构，其包括下面的硅衬底1、栅氧化硅3和多晶硅4。对于该器件，先进行第一次LDD离子注入，注入的元素为硼，注入硼的剂量为30kev，能量为6e12，经过该步骤之后，PN结界面2会发生变形，如图4所示。再形成栅极的氮化硅侧墙5，如图5所示。然后进行第二次LDD离子注入，注入的元素仍旧为硼，注入硼的剂量为10kev，能量为5e12，如图6所示，本次LDD离子注入的能量要低于第一次LDD离子注入的能量。最后进行源漏离子注入及退火，如图7所示，在器件上面涂上光刻胶6，之后进行离子注入。
在常规的高压器件中，多晶硅淀积完成后，通常采用连续的能量由高到低的多次注入形成较深的轻掺杂源漏结(图1中运用两次注入)，并在源漏间保留较大的LDD区域，以增大源漏结的击穿电压。
本发明中，在栅长一定的情况下，通过调整LDD注入的顺序，在氧化硅侧墙前进行较高能量的一次LDD注入，形成氧化硅侧墙后，再进行较低能量的多次LDD离子注入，使得LDD在与栅的交叠区有较轻的掺杂，可以增大LDD结的击穿电压，改善器件的沟道击穿特性，还可以减小热载流子效应，提高器件的可靠性，同时由于侧墙与源漏间的掺杂浓度不变，器件的阈值电压和饱和电流等基本特性将基本保持不变。
在图9中，将其氧化硅侧墙附近的区域8放大，如图10所示。沿图10中由硅片表面沿纵向线条方向向下，可得到如图9和图10所示的硼离子浓度和横向电场强度随纵向深度变化的关系。
从图9中看出，经过本发明的处理，LDD与栅的交叠区域有较轻的掺杂，而击穿电压从17.7V提高到18.6V，LDD结有了较大的改善。另外，从图10看出，经过本发明的处理，漏极附近的场强有所减小，有效地减小了热载流子效应，提高了器件的可靠性，同时由于侧墙与源漏间的掺杂浓度不变，而侧墙宽度相对LDD长度来讲相对较小，对器件的阈值电压和饱和电流影响不大，下表所示。
权利要求
1.一种高压晶体管LDD离子注入的方法，其特征在于，包括如下步骤(1)进行第一次LDD离子注入；(2)栅极的氮化硅侧墙形成；(3)进行第二次LDD离子注入；(4)源漏离子注入及退火；所述步骤(1)中第一次LDD离子注入的能量要高于步骤(3)中第二次LDD离子注入的能量。
2.根据权利要求1所述的高压晶体管LDD离子注入的方法，其特征在于，离子注入的元素为硼。
3.根据权利要求1所述的高压晶体管LDD离子注入的方法，其特征在于，第一次LDD离子注入硼的剂量为30kev，能量为6e12。
4.根据权利要求1所述的高压晶体管LDD离子注入的方法，其特征在于，第二次LDD离子注入硼的剂量为10kev，能量为5e12。
全文摘要
本发明公开了一种高压晶体管LDD离子注入的方法，将高压器件工艺过程中多次的LDD离子注入分离开来，较高能量的离子注入在栅的氧化硅侧墙形成前进行，而能量较低的离子注入则放在栅的氧化硅侧墙以后来完成，这样使得LDD在与栅的交叠区有较轻的掺杂，可以增大LDD结的击穿电压，还可以减小热载流子效应，提高器件的可靠性，同时由于侧墙与源漏间的掺杂浓度不变，器件的阈值电压和饱和电流将基本保持不变。
文档编号H01L21/265GK1983529SQ20051011143
公开日2007年6月20日 申请日期2005年12月13日 优先权日2005年12月13日
发明者钱文生, 胡君 申请人:上海华虹Nec电子有限公司