[发明专利]MOS晶体管及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种能够提高增益但不会影响跨导的MOS晶体管及其制作方法。

背景技术

MOS管的增益是输出电流与该单元的输入电压的比值。MOSFET的输出交流电阻R_o直接影响到器件的电压增益K_V(K_V＝g_mR_o)。

在MOS管中，栅极跨导g_m反映了栅源电压V_GS对漏极电流I_D的控制能力，它是表征MOS管放大能力的一个重要参数。它反映了器件的小信号放大性能，越大越好。在漏源电压V_DS为某一固定数值的条件下，漏极电流的微变量和引起这个变化的栅源电压微变量之比称为跨导。在MOSFET的输出特性曲线上，栅极跨导g_m为曲线的斜率，反映了MOSFET的漏极电流I_D随栅源电压V_GS的变化而变化的情况。

栅极跨导g_m与MOSFET的增益因子β＝WμC_ox/L成比例，高跨导即要求大的栅极宽长比(W/L)、高的载流子迁移率μ和大的栅氧化层电容C_ox(即大的栅绝缘膜介电常数)。

MOSFET的输出电阻即为源-漏电导(或漏极电导)的倒数，可由器件的伏安特性求得。MOSFET的输出伏安特性属于电流饱和型的特性，则在线性区的输出交流电阻R_o就等于输出直流电阻，并且电阻值很小，同时与栅-源电压成反比：R_o∝1/(V_GS-V_T)。而在饱和区的输出交流电阻R_o将远大于输出直流电阻，理想情况下R_o＝∞，但实际上R_o与沟道长度调制效应和DIBL效应密切相关：R_o∝1/L∝V_A(L是沟长调制系数，V_A是Early电压(尔利电压)。

针对长沟道器件和短沟道器件，传统提高MOS管的增益的方法是通过减薄栅绝缘层、传统的阈值电压调节离子注入或静电效应离子注入。但是，为栅绝缘膜厚度减薄，使得跨导等参数大幅增加。

发明内容

本发明的目的是通过离子注入的方式来增大MOS晶体管的输出电阻，从而增大MOS晶体管的增益。

为实现上述目的，本发明提出了一种MOS晶体管的制作方法，包括：

形成栅极；

利用栅极为掩模进行垂直离子注入；

在栅极的两侧形成侧墙；

进行源漏离子注入形成源漏区；

所述垂直离子注入形成的离子注入区位于源漏区底部和沟道区底部，呈台阶状分布，其中，位于所述沟道区底部的离子注入区高于位于所述源漏区底部的离子注入区。

可选的，所述垂直离子注入的能量为80～220KeV，剂量为1.0E12～1.0E13atom/cm²。

可选的，所述垂直离子注入的离子为：

对PMOS晶体管，注入离子为As、P中的一种；

对NMOS晶体管，注入离子为B、BF₂、In中的一种。

可选的，所述在栅极形成好之后，垂直离子注入之前还包括轻掺杂漏离子注入和袋状离子注入。

本发明还包括一种MOS晶体管，包括：

栅极；

位于栅极下方的沟道区；

位于沟道两侧的源漏区；

位于沟道区与源漏区底部的离子注入区，所述离子注入区位于所述沟道区底部的部分高于其位于源漏区底部的部分而呈台阶状。

可选的，所述MOS晶体管为PMOS晶体管，所述离子注入区的注入离子为As、P中的一种。

可选的，所述MOS晶体管为NMOS晶体管，所述离子注入区的注入离子为B、BF₂、In中的一种。

本发明在栅极形成好之后，栅极的侧墙形成好之前引入一步垂直离子注入，这一步离子注入以栅极为掩模，对半导体衬底进行特定射程和特定剂量的离子注入，改变沟道下方的衬底掺杂浓度，却对源漏区下方的衬底掺杂掺杂浓度改变比较小。这样，提高了晶体管的输出电阻，从而提高晶体管的增益。这样的方法对跨导和阈值电压的影响比较小，并且简单易行。

附图说明