一种改善PMOS晶体管短沟道效应的方法与流程

一种改善pmos晶体管短沟道效应的方法
技术领域
1.本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种改善pmos晶体管短沟道效应的方法。


背景技术：

2.如图1所示，图1显示为现有技术中nmos器件中阈值电压随沟道长度变化的曲线示意图。由图1可知，当mos晶体管在沟道长度(channel length)缩短到与源漏两区结深可以比拟时，将出现短沟道效应，随着沟道长度的缩短，器件的阈值电压vt将降低。
3.因此，需要提出一种新的方法来解决上述器件阈值电压降低的问题。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种改善pmos晶体管短沟道效应的方法，用于解决现有技术中mos器件的阈值电压随沟道长度缩短降低的问题。
5.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种改善pmos晶体管短沟道效应的方法，至少包括：
6.步骤一、提供基底，在所述基底上形成栅氧化层，在所述栅氧化层上形成多晶硅层，刻蚀所述栅氧化层和所述多晶硅层，形成多晶硅栅结构；
7.步骤二、通过打穿所述栅氧化层和所述多晶硅栅结构的方式，将离子注入在所述基底中，形成ldd区；
8.步骤三、在所述多晶硅栅结构两侧的所述基底中形成源漏极；
9.步骤四、进行热处理，使所述多晶硅栅结构中的离子扩散进入所述基底中。
10.优选地，步骤一中形成的所述多晶硅栅结构的厚度为
11.优选地，步骤一中的所述栅氧化层的厚度为
12.优选地，步骤二中注入的离子包括硼离子和砷离子，其中所述硼离子的注入能量为5～30k；所述砷离子的注入能量为30～200k。
13.优选地，步骤四中的所述热处理的温度为950～1150℃。
14.优选地，步骤四中的所述热处理的处理时间为5～30s。
15.优选地，步骤四中使所述多晶硅栅结构中的硼离子扩散进入所述基底中。
16.如上所述，本发明的改善pmos晶体管短沟道效应的方法，具有以下有益效果：本发明根据多晶硅层的厚度，选取合适的ldd注入能量，使得ldd打穿多晶硅及氧化层，进去硅衬底，增加源漏极注入后的热过程，提高温度或增加时间，使得多晶硅中的硼更容易通过扩散进入沟道；同时减薄栅氧化层厚度，使得多晶硅中的硼更容易通过扩散进入沟道。
附图说明
17.图1显示为现有技术中nmos器件中阈值电压随沟道长度变化的曲线示意图；
18.图2显示为本发明和现有技术中的mos器件的阈值电压随沟道长度变化的曲线示
意图；
19.图3显示为本发明中长沟道pmos器件结构示意图；
20.图4显示为本发明中短沟道pmos器件结构示意图；
21.图5显示为本发明中改善pmos晶体管短沟道效应的方法流程图。
具体实施方式
22.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
23.请参阅图2至图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
24.本发明提供一种改善pmos晶体管短沟道效应的方法，如图5所示，图5显示为本发明中改善pmos晶体管短沟道效应的方法流程图，该方法至少包括以下步骤：
25.步骤一、提供基底，在所述基底上形成栅氧化层，在所述栅氧化层上形成多晶硅层，刻蚀所述栅氧化层和所述多晶硅层，形成多晶硅栅结构；如图3所示，图3显示为本发明中长沟道pmos器件结构示意图。该步骤一中在所述基底01上形成栅氧化层，在所述栅氧化层上形成多晶硅层，定义栅极形貌，并刻蚀所述栅氧化层和所述多晶硅层，形成多晶硅栅结构03，所述栅氧化层被刻蚀后形成如图3中位于所述多晶硅栅结构下的栅氧化层结构02。
26.本发明进一步地，本实施例的步骤一中形成的所述多晶硅栅结构03的厚度为
27.本发明进一步地，本实施例的步骤一中的所述栅氧化层的厚度为本发明中的所述栅氧化层的厚度相比现有技术中mos器件中的栅氧化层的厚度较薄，有利于后续多晶硅栅中离子扩散进入沟道中。
28.步骤二、通过打穿所述栅氧化层和所述多晶硅栅结构的方式，将离子注入在所述基底中，形成ldd区；如图3所示，该步骤二中打穿所述栅氧化层(即刻蚀后形成的所述栅氧化层结构)和所述多晶硅栅结构，将离子注入在所述基底01中，形成ldd区(图3未示出ldd区)。
29.本发明进一步地，本实施例的步骤二中注入的离子包括硼离子和砷离子，其中所述硼离子的注入能量为5～30k；所述砷离子的注入能量为30～200k。该步骤二在ldd注入时，选取注入能量较大的条件，将ldd注入穿透多晶硅及氧化层，注入进去硅衬底里面，这会使得器件的沟道掺杂浓度降低，阈值电压vt降低。
30.步骤三、在所述多晶硅栅结构两侧的所述基底中形成源漏极；步骤三形成的所述源漏极在图3中未示出。
31.步骤四、进行热处理，使所述多晶硅栅结构中的离子扩散进入所述基底中。
32.本发明进一步地，本实施例的步骤四中的所述热处理的温度为950～1150℃。
33.本发明进一步地，本实施例的步骤四中的所述热处理的处理时间为5～30s。本发
明的步骤四增加源漏极sd注入后的热过程，提高温度或增加时间，使得多晶硅中的硼离子(boron)更容易通过扩散进入沟道。
34.本发明进一步地，本实施例的步骤四中使所述多晶硅栅结构中的硼离子扩散进入所述基底中。
35.如图4所示，图4显示为本发明中短沟道pmos器件结构示意图。长沟器件和短沟器件的多晶硅长度不一样，晶界不一样。长沟器件中间部分会比较稀疏，短沟道器件会比较密。
36.本发明在ldd注入时，选取注入能量较大的条件，将ldd注入穿透多晶硅及氧化层，注入进去硅衬底里面，这会使得器件的沟道掺杂浓度降低，vt降低。
37.如图2所示，图2显示为本发明和现有技术中的mos器件的阈值电压随沟道长度变化的曲线示意图。图2中上方的曲线为现有技术中mos器件的阈值电压随沟道长度变化的曲线；下方的曲线为本发明的mos器件的阈值电压随沟道长度变化的曲线。
38.由于poly晶界的差异，ldd注入时，长沟道器件会穿透得比较多，而短沟道器件穿透得比较少。所以长沟道器件的vt会降低得短沟道器件多，从而减小器件的vt的降低甚至可以使短沟道vt增大。
39.综上所述，本发明根据多晶硅层的厚度，选取合适的ldd注入能量，使得ldd打穿多晶硅及氧化层，进去硅衬底，增加源漏极注入后的热过程，提高温度或增加时间，使得多晶硅中的硼更容易通过扩散进入沟道；同时减薄栅氧化层厚度，使得多晶硅中的硼更容易通过扩散进入沟道。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
40.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。