[发明专利]改善反窄沟道效应及制作MOS晶体管的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件的制造领域，尤其涉及在制作MOS晶体管工艺中改善反窄沟道效应的方法。

背景技术

随着半导体工业朝更小、速度更快的器件发展，半导体器件的特征横向尺寸和深度逐渐减小，要求源/漏极以及源/漏极延伸区(Source/Drain Extension)相应地变浅。当前源/漏极结几乎都是以离子注入法来进行掺杂形成。随着电子元件的尺寸缩小，如何以毫微米的工艺技术制造金属-氧化物-半导体(MOS)晶体管的源极和漏极是目前和未来离子注入技术的发展方向。

但是随着栅极长度的缩短，在离子注入过程中，出现了很多影响晶体管正常工作的负面效应，比如反窄沟道效应(RNCE)。

反窄沟道效应(RNCE)是指在浅沟槽隔离(STI，shallow trench isolation)工艺下，器件的阈值电压(Vt)随沟道宽度的减小而递减的效应。该效应是制约小尺寸器件应用的重要因素之一。

在目前常规的MOS场效应管制作过程中，由于浅沟槽隔离结构边缘会出现凹陷10(如图1所示)，隔离结构之间的有源区的尺寸相对于预定尺寸变长。这样造成后续形成的主晶体管(如图2粗实线所示)两侧靠近半导体衬底与浅沟槽隔离结构交界处的地方并联附加了两个阈值电压相对较低的寄生晶体管(如图2虚线框内所示)，在主晶体管工作过程中，会产生较为严重的反窄沟道效应，该晶体管的阈值电压会下降。

由于现有小尺寸器件(0.18μm以下)制作中容易产生反窄沟道效应，导致阈值电压变化大，器件的寄生结电容增加，工作速度下降。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种改善反窄沟道效应及制作MOS晶体管的方法，防止反窄沟道效应。

本发明提供一种改善反窄沟道效应的方法，包括：提供依次形成有浅沟槽的半导体衬底，所述浅沟槽内壁形成有衬氧化层；对浅沟槽侧壁进行有角度的离子注入。

可选的，所述离子注入与半导体衬底垂直方向的角度为20°～45°。所述离子注入能量为小于等于100Kev，注入剂量为小于等于10¹⁴/cm²。

本发明还提供一种制作MOS晶体管的方法，包括：提供依次形成有浅沟槽的半导体衬底，所述浅沟槽内壁形成有衬氧化层；对浅沟槽侧壁进行有角度的离子注入；向浅沟槽内填充满绝缘氧化层；去除腐蚀阻挡层和垫氧化层，形成浅沟槽隔离结构，所述浅沟槽隔离结构之间的区域为有源区；在有源区依次形成栅介质层与栅极，所述栅介质层与栅极构成栅极结构；以栅极结构为掩模，在栅极两侧的半导体衬底内进离子注入，形成源/漏极延伸区；在栅极结构两侧形成侧墙后，在栅极结构及侧墙两侧的半导体衬底内形成源/漏极。

可选的，所述离子注入与半导体衬底垂直方向的角度为20°～45°。所述离子注入能量为小于等于100Kev，注入剂量为小于等于10¹⁴/cm²。

可选的，所述MOS晶体导电类型为n型，注入离子是p型离子。

可选的，所述MOS晶体导电类型为p型，注入离子是n型离子。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：在浅沟槽侧壁进行有角度的离子注入，即在有源区的侧壁进行离子注入，用以调整寄生MOS晶体管的开启电压，进而使MOS晶体管的开启电压达到预期值，改善反窄沟道效应，使器件的阈值电压(Vt)随沟道宽度的减小而递减的趋势减缓。

附图说明

图1是现有工艺形成的浅沟槽隔离结构示意图；

图2是现有工艺形成的产生反窄沟道效应MOS晶体管的示意图；

图3是本发明改善反窄沟道效应的具体实施方式流程图；

图4是本发明形成MOS晶体管的具体实施方式流程图；

图5至图8是本发明形成MOS晶体管工艺中改善反窄沟道效应的实施例示意图；

图9是本发明与现有工艺形成的MOS晶体管阈值电压随有源区尺寸变化的效果图。

具体实施方式

现有工艺在制作MOS晶体管工艺中，由于形成的浅沟槽隔离结构边缘会出现凹陷现象，导致有源区尺寸大于预定尺寸。造成后续形成的晶体管两侧靠近半导体衬底与浅沟槽隔离结构交界处的地方并联两个阈值电压相对较低的寄生晶体管，在晶体管工作过程中，会产生较为严重的反窄沟道效应，使晶体管的阈值电压沟道宽度的减小而速减。

本发明提供了一种改善反窄沟道效应的方法，如图3所示，执行步骤S1，提供依次形成有浅沟槽的半导体衬底，所述浅沟槽内壁形成有衬氧化层；执行步骤S2，对浅沟槽侧壁进行有角度的离子注入。