[发明专利]轻掺杂源漏极离子注入方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体的制造工艺，具体地说，涉及一种半导体器件的轻掺杂源漏极(LDD)离子注入方法。

背景技术

随着CMOS半导体技术的发展，无论是作为芯片外围电路的输入输出器件(以下均简称“I/O器件”)还是作为存储器的核心器件尺寸都变得越来越小，集成度越来越高。要想获得优异的电性性能变得越来越难，尤其对于65nm以及以下的技术代而言。

以制作65nm的I/O器件的LDD离子注入为例。图1显示了一种现有的LDD离子注入方法，该方法采用低能量离子注入，且以垂直于半导体衬底10的表面的方向15注入。检测发现，最大电场14形成在浅层结合区11即沟道12与漏极区13的结合处靠近沟道12上表面的地方。在最大电场14的作用下，浅层结合区11靠近沟道12上表面的离子活动剧烈，且距离栅氧化层很近，因此相当多的离子经过彼此碰撞被栅氧化层捕获，形成较严重的热载流子注入效应(HCI)，影响I/O器件的各种电性参数，影响其正常的导电效果。

为了减少载流子的效应，需要将漏端最大电场从沟道表面移向衬底，使得沟道电流流通路径远离最大电场，从而降低发生雪崩碰撞电离的几率。图2说明了现有另外一种LDD离子注入方法，该方法的注入方向仍然是垂直半导体衬底表面，但离子注入的能量和剂量比前一种离子注入方法要高。检测发现，采用该离子注入方法明显将最大电场的位置降低了，在一定程度上确实减小了热载流子注入效应。但是随着半导体器件的精密化，栅氧化层和栅极的厚度也越来越薄，采用高能量和高剂量离子注入的方法，掺杂离子很容易穿透栅氧化层，即使在LDD离子注入制程中没有穿透，在后续的退火制程中，栅氧化层界面的掺杂离子很容易渗透到沟道内，破坏沟道的原有电性性能。

有鉴于此，需要提供一种新的LDD离子注入方法以改善上述情况。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供可降低热载流子注入效应又不会造成半导体器件性能衰减的LDD离子注入方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于半导体器件的LDD离子注入方法，该方法是以倾斜的方式进行离子注入，以垂直半导体器件表面的竖直面为基准，倾斜角度在大于0度小于等于45度的范围内。

所述离子注入分为数步骤进行，每进行一步骤，将该半导体器件旋转一定角度，然后再进行下一步骤。具体地，所述离子注入分为四步骤进行，每进行一步骤，将半导体器件旋转90度。

所述倾斜角度为2-35度，最佳的倾斜角度为30度。

相较采用相同能量和剂量的垂直的LDD离子注入方法，采用本发明公开的倾斜式LDD离子注入的方法，可以获得更低位置的最大电场，有效地改善了热载流子注入效应；采用本发明的方法可以以相较现有方法能量和剂量少的离子注入，在保证改善热载流子注入效应的同时保证注入离子不会通过栅氧化层进入沟道，避免了对半导体器件的各项电性参数的影响。

附图说明

图1是采用现有低能量LDD离子注入方法制作的半导体器件的截面示意图。

图2是采用现有高能量LDD离子注入方法制作的半导体器件的截面示意图。

图3是采用本发明LDD离子注入方法制作的半导体器件的截面示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明半导体器件LDD离子注入方法的一实施例作进一步详细描述。

本实施例的半导体器件以输入输出(I/O)器件为例。请参阅图3，该I/O器件的半导体衬底20上设有栅氧化层26以及栅极27，半导体衬底20两侧是与其本身电性相反的源漏极区，图3中只显示了漏极区23。

本发明的LDD离子注入方法是以倾斜的方式离子注入的。以与半导体衬底20表面垂直的竖直面为基准，倾斜角度在大于0度小于等于45度的范围内。进一步地，该倾斜角度在2-35度范围内效果更好，最佳的倾斜角度是30度。

由于本发明的离子注入是倾斜注入的，不管角度多大，都会产生一定的阴影区即离子无法注入的区域。为了使源漏极区离子注入均匀，在本实施例中，整个离子注入过程均匀地分成四步进行，每进行一步，将该I/O器件在水平面上旋转90度。可以理解是，离子注入过程还可以根据实际需要均匀的分成五步或更多步骤进行。

检测发现，采用倾斜方式进行LLD离子注入的方法，可以将最大电场24下降，减小靠近栅氧化层26的离子运动，进而有效减少热载流子注入效应。在离子注入过程中旋转半导体器件，可使得注入离子分布更加均匀。相较使用相同剂量和能量的垂直LDD离子注入方法，采用本发明的方法可以使最大电场24下降到更低的位置。另外，在离子注入过程中，在离子不会穿透或在后续退火制程渗透栅氧化层的情况下，尽量增加离子注入的能量和剂量，以将最大电场下降到所能达到的最低位置，进一步减小热载流子注入效应，增强或者至少保证该半导体器件的各项电性参数达到要求。总而言之，采用本发明公开的倾斜式LDD离子注入方法，可以获得更加优化的电场特性，从而在保持半导体器件电学特性的同时，有效地抑制了热载流子注入效应。