一种mos器件的掺杂方法
【专利摘要】本发明公开了一种MOS器件的掺杂方法，所述方法依次包括如下步骤：步骤一，将硅片置入扩散炉中进行第一次热扩散；步骤二，在上述扩散炉中通入氧气，从而在硅片表面形成薄氧化层；步骤三，在硅片的薄氧化层表面涂覆混合液，然后进行第二次热扩散掺杂。
【专利说明】—种MOS器件的掺杂方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体【技术领域】，尤其是涉及一种MOS器件的掺杂方法。
【背景技术】
[0002]现有的MOS器件的杂质的掺杂过程是决定器件的参数的高低及均匀性的关键技术。对MOS器件的掺杂方法主要有:硼或者磷等离子注入方法和利用乳胶源或者气态源在高温扩散的方法。对于离子注入方法，其掺杂速度较快，精度控制优良，但是离子注入会导致晶格缺陷，从而影响MOS器件的性能。对于直接用乳胶源或者气态源在高温扩散的方法来掺入杂质在需要高的硼方块电阻时，由于杂质源的浓度很高，从而精度很差。这样一来制作的半导体器件参数一致性很差:如导通电阻、击穿电压、放大倍数等。
[0003]随着MOS器件特征尺寸(栅长度)的不断减小，为抑制短沟道效应，体区(沟道区)的掺杂浓度须不断提高。但掺杂浓度的不断提高会导致载流子迁移率降低、亚阈特性变差以及阈值电压难以降低等问题。传统的MOS器件制造过程中的氧化层是用来隔离硼、磷等杂质进入的。这要求氧化层的厚度足够厚。如果氧化层的厚度不够，那么硼、磷等杂质就会扩散进入。因此，对于MOS器件而言，迫切需要一种即能够精确控制杂质的掺入浓度的技术。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种MOS器件的掺杂方法。以解决现有技术所存在的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提出的MOS器件的掺杂区进行掺杂时，依次包括如下步骤:
[0006]步骤一，将硅片置入扩散炉中进行第一次热扩散；
[0007]步骤二，在上述扩散炉中通入氧气，从而在硅片表面形成薄氧化层；
[0008]步骤三，在硅片的薄氧化层表面涂覆混合液，然后进行第二次热扩散掺杂。
[0009]其中，步骤一中，先采用光刻胶在硅片上定义出非掺杂区域，从而露出非掺杂区域的表面，然后在非掺杂区域的表面上形成氮化硅层，所述氮化硅层的主要作用是作为杂质阻挡层，因此其厚度要足够厚，以防止杂质进入非掺杂区域，在本发明中，氮化硅层的厚度约为100-200微米。然后将硅片置入扩散炉中，排空扩散炉中的氧气后进行第一次热扩散，扩散浓度约为5X 10_14cm_3至IX 10_15cm_3，扩散温度约为1100-1200摄氏度，扩散时间约为2-3小时；
[0010]其中，步骤二中，在完成步骤一的扩散炉中通入氧气，从而在硅片的掺杂区域表面形成氧化层，扩散炉温度约为700-800摄氏度，形成氧化层的厚度约为100-150埃；
[0011]其中，在步骤三中，将形成氧化层的硅片取出，在硅片形成氧化层的表面涂覆混合液，所述混合液由硼乳胶源中加入光刻胶形成，硼乳胶源和光刻胶的比例约为(重量比):10:3?6克；混合液的具体混合过程为:将硼乳胶源和光刻胶混合，然后放入搅拌器皿中进行充分的搅拌，搅拌时间约为2.5?3.5小时。此后将得到的混合液涂覆到硅片的氧化层表面上以便形成混合液涂覆层，涂覆层厚度约为300-400微米；将涂覆混合液的硅片进行烘烤，烘烤温度约为140-160摄氏度，烘烤时间约为20?25分钟，烘烤的主要目的是使所述涂覆层中的有机溶剂完全发挥；将烘烤后的硅片取出，再次放入扩散炉进行杂质的第二次热扩散，扩散温度控制在约为1150-1250摄氏度，扩散时间控制在约为2.5?3.5小时，扩散浓度约为5X 10_15cm_3至5X 10_16cm_3 ;扩散完毕后，再将扩散炉降温，直至达到室温时将硅片取出，经过去除硅片表面的氮化硅层后，完成MOS器件掺杂区的掺杂制作。
[0012]本发明通过在硅片第一次扩散形成轻掺杂区，然后再在硅片上的掺杂区域表面氧化生成二氧化硅氧化层，通过二氧化硅层来控制扩散杂质的浓度，从而能够精确控制MOS器件掺杂区所需要的掺杂浓度。
【具体实施方式】
[0013]实施例1
[0014]本发明提出的MOS器件的掺杂区进行掺杂时，依次包括如下步骤:
[0015]步骤一，将硅片置入扩散炉中进行第一次热扩散；
[0016]步骤二，在上述扩散炉中通入氧气，从而在硅片表面形成薄氧化层；
[0017]步骤三，在硅片的薄氧化层表面涂覆混合液，然后进行第二次热扩散掺杂。
[0018]其中，步骤一中，先采用光刻胶在硅片上定义出非掺杂区域，从而露出非掺杂区域的表面，然后在非掺杂区域的表面上形成氮化硅层，所述氮化硅层的主要作用是作为杂质阻挡层，因此其厚度要足够厚，以防止杂质进入非掺杂区域，在本发明中，氮化硅层的厚度约为100微米。然后将硅片置入扩散炉中，排空扩散炉中的氧气后进行第一次热扩散，扩散浓度约为5X 10_14cm_3，扩散温度约为1100摄氏度，扩散时间约为2小时；
[0019]其中，步骤二中，在完成步骤一的扩散炉中通入氧气，从而在硅片的掺杂区域表面形成氧化层，扩散炉温度约为700摄氏度，形成氧化层的厚度约为100埃；
[0020]其中，在步骤三中，将形成氧化层的硅片取出，在硅片形成氧化层的表面涂覆混合液，所述混合液由硼乳胶源中加入光刻胶形成，硼乳胶源和光刻胶的比例约为(重量比):10:3克；混合液的具体混合过程为:将硼乳胶源和光刻胶混合，然后放入搅拌器皿中进行充分的搅拌，搅拌时间约为3小时。此后将得到的混合液涂覆到硅片的氧化层表面上以便形成混合液涂覆层，涂覆层厚度约为300微米；将涂覆混合液的硅片进行烘烤，烘烤温度约为140摄氏度，烘烤时间约为20分钟，烘烤的主要目的是使所述涂覆层中的有机溶剂完全发挥；将烘烤后的硅片取出，再次放入扩散炉进行杂质的第二次热扩散，扩散温度控制在约为1150摄氏度，扩散时间控制在约为3小时，扩散浓度约为5X10_15cm_3 ;扩散完毕后，再将扩散炉降温，直至达到室温时将硅片取出，经过去除硅片表面的氮化硅层后，完成MOS器件掺杂区的掺杂制作。
[0021]实施例2
[0022]本发明提出的MOS器件的掺杂区进行掺杂时，依次包括如下步骤:
[0023]步骤一，将硅片置入扩散炉中进行第一次热扩散；
[0024]步骤二，在上述扩散炉中通入氧气，从而在硅片表面形成薄氧化层；
[0025]步骤三，在硅片的薄氧化层表面涂覆混合液，然后进行第二次热扩散掺杂。
[0026]其中，步骤一中，先采用光刻胶在硅片上定义出非掺杂区域，从而露出非掺杂区域的表面，然后在非掺杂区域的表面上形成氮化硅层，所述氮化硅层的主要作用是作为杂质阻挡层，因此其厚度要足够厚，以防止杂质进入非掺杂区域，在本发明中，氮化硅层的厚度约为200微米。然后将硅片置入扩散炉中，排空扩散炉中的氧气后进行第一次热扩散，扩散浓度约为IX 10_15cm_3，扩散温度约为1200摄氏度，扩散时间约为3小时；
[0027]其中，步骤二中，在完成步骤一的扩散炉中通入氧气，从而在硅片的掺杂区域表面形成氧化层，扩散炉温度约为800摄氏度，形成氧化层的厚度约为150埃；
[0028]其中，在步骤三中，将形成氧化层的硅片取出，在硅片形成氧化层的表面涂覆混合液，所述混合液由硼乳胶源中加入光刻胶形成，硼乳胶源和光刻胶的比例约为(重量比):10:6克；混合液的具体混合过程为:将硼乳胶源和光刻胶混合，然后放入搅拌器皿中进行充分的搅拌，搅拌时间约为3.5小时。此后将得到的混合液涂覆到硅片的氧化层表面上以便形成混合液涂覆层，涂覆层厚度约为400微米；将涂覆混合液的硅片进行烘烤，烘烤温度约为160摄氏度，烘烤时间约为25分钟，烘烤的主要目的是使所述涂覆层中的有机溶剂完全发挥；将烘烤后的硅片取出，再次放入扩散炉进行杂质的第二次热扩散，扩散温度控制在约为1250摄氏度，扩散时间控制在约为3.5小时，扩散浓度约为5X 10_16cm_3 ;扩散完毕后，再将扩散炉降温，直至达到室温时将硅片取出，经过去除硅片表面的氮化硅层后，完成MOS器件掺杂区的掺杂制作。
[0029]实施例3
[0030]本发明提出的MOS器件的掺杂区进行掺杂时，依次包括如下步骤:
[0031]步骤一，将硅片置入扩散炉中进行第一次热扩散；
[0032]步骤二，在上述扩散炉中通入氧气，从而在硅片表面形成薄氧化层；
[0033]步骤三，在硅片的薄氧化层表面涂覆混合液，然后进行第二次热扩散掺杂。
[0034]其中，步骤一中，先采用光刻胶在硅片上定义出非掺杂区域，从而露出非掺杂区域的表面，然后在非掺杂区域的表面上形成氮化硅层，所述氮化硅层的主要作用是作为杂质阻挡层，因此其厚度要足够厚，以防止杂质进入非掺杂区域，在本发明中，氮化硅层的厚度约为160微米。然后将硅片置入扩散炉中，排空扩散炉中的氧气后进行第一次热扩散，扩散浓度约为8X 10_15cm_3，扩散温度约为1150摄氏度，扩散时间约为2.5小时；
[0035]其中，步骤二中，在完成步骤一的扩散炉中通入氧气，从而在硅片的掺杂区域表面形成氧化层，扩散炉温度约为750摄氏度，形成氧化层的厚度约为130埃；
[0036]其中，在步骤三中，将形成氧化层的硅片取出，在硅片形成氧化层的表面涂覆混合液，所述混合液由硼乳胶源中加入光刻胶形成，硼乳胶源和光刻胶的比例约为(重量比):10:5克；混合液的具体混合过程为:将硼乳胶源和光刻胶混合，然后放入搅拌器皿中进行充分的搅拌，搅拌时间约为3小时。此后将得到的混合液涂覆到硅片的氧化层表面上以便形成混合液涂覆层，涂覆层厚度约为360微米；将涂覆混合液的硅片进行烘烤，烘烤温度约为150摄氏度，烘烤时间约为25分钟，烘烤的主要目的是使所述涂覆层中的有机溶剂完全发挥；将烘烤后的硅片取出，再次放入扩散炉进行杂质的第二次热扩散，扩散温度控制在约为1200摄氏度，扩散时间控制在约为3小时，扩散浓度约为lX10_16cm_3 ;扩散完毕后，再将扩散炉降温，直至达到室温时将硅片取出，经过去除硅片表面的氮化硅层后，完成MOS器件掺杂区的掺杂制作。
[0037]至此已对本发明做了详细的说明，但前文的描述的实施例仅仅只是本发明的优选实施例，其并非用于限定本发明。本领域技术人员可对本发明做任何的修改，而本发明的保护范围由所附的权利要求来限定。
【权利要求】
1.一种MOS器件的掺杂方法，所述方法依次包括如下步骤: 步骤一，将硅片置入扩散炉中进行第一次热扩散； 步骤二，在上述扩散炉中通入氧气，从而在硅片表面形成薄氧化层； 步骤三，在硅片的薄氧化层表面涂覆混合液，然后进行第二次热扩散掺杂。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于: 其中，步骤一中，先采用光刻胶在硅片上定义出非掺杂区域，从而露出非掺杂区域的表面，然后在非掺杂区域的表面上形成氮化硅层，氮化硅层的厚度约为100-200微米；然后将硅片置入扩散炉中，排空扩散炉中的氧气后进行第一次热扩散，扩散浓度约为5X10_14cm_3至lX10_15cm_3，扩散温度约为1100-1200摄氏度，扩散时间约为2_3小时； 其中，步骤二中，在完成步骤一的扩散炉中通入氧气，从而在硅片的掺杂区域表面形成氧化层，扩散炉温度约为700-800摄氏度，形成氧化层的厚度约为100-150埃； 其中，在步骤三中，将形成氧化层的硅片取出，在硅片形成氧化层的表面涂覆混合液，所述混合液由硼乳胶源中加入光刻胶形成，硼乳胶源和光刻胶的比例约为(重量比):10:3?6克；混合液的具体混合过程为:将硼乳胶源和光刻胶混合，然后放入搅拌器皿中进行充分的搅拌，搅拌时间约为2.5?3.5小时；此后将得到的混合液涂覆到硅片的氧化层表面上以便形成混合液涂覆层，涂覆层厚度约为300-400微米；将涂覆混合液的硅片进行烘烤，烘烤温度约为140-160摄氏度，烘烤时间约为20?25分钟；将烘烤后的硅片取出，再次放入扩散炉进行杂质的第二次热扩散，扩散温度控制在约为1150-1250摄氏度，扩散时间控制在约为2.5?3.5小时，扩散浓度约为5X10_15cm_3至5X10_16cm_3 ;扩散完毕后，再将扩散炉降温，直至达到室温时将硅片取出，经过去除硅片表面的氮化硅层后，完成MOS器件掺杂区的掺杂制作。
【文档编号】H01L21/336GK103617948SQ201310500173
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年10月22日 优先权日:2013年10月22日
【发明者】丛国芳 申请人:溧阳市东大技术转移中心有限公司