[发明专利]用于建立差别注入条件的方法

说明书

本发明涉及一种用于建立制造半导体器件所需的差别注入条件的方法。

为了减小在深的四分之一微米以下的MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)中的短沟道效应，需要具有小于50nm的注入深度的浅源/漏区。低能量注入是一种实现这种浅注入的方法。但是，低注入能量减小射束电流量从而降低生产率。

一种差别注入方法被用作为克服上述问题的离子注入法。在描述该差别注入方法之前，将描述作为对比的一种普通的漂移注入方法。

在图1中所述的漂移注入装置中，一提取电极10从离子源12中提取射束，并把该射束通过射束线路14注入到晶片16。当由该漂移注入装置采用低能量注入时，生产率较低。

在图2中所示采用差别注入方法的离子注入装置中，提取电极10以比该注入能量高的能量从离子源12提取离子到晶片上。紧接着在该射束的速度由速度减小电极18在注入之前减小到对应于所需注入能量的能量时，所提取的离子通过射束线路14并注入到晶片16上。

因为由提取电极10提供给离子的能量可以更高，所以具有大能量的射束电流在差别注入装置中获得以提高生产率。

但是，该差别注入伴随着能量污染问题(参见J.Freeman等人的《(IIT会议论文集》，357(1992))。由于离子束通过射束线路，因此该离子束与该射束线路中的剩余气体的原子和分子相互作用。这种称为“电荷交换”的相互作用如下进行：

A⁺(高速离子)+B⁰(低速原子)→A⁰(高速原子)+B⁺(低速离子)

作为注入的结果，高速离子A⁺被转换为中性离子A⁰。该中性离子以不同于所需注入能量的能量到达该晶片，而不受减速电极的电场的影响。也就是，可能出现中性离子的速度不被减速电极降低，并且该离子以从提取电极提取的初始速度注入。因此，该离子被深深注入并且该结的深度被做得更深。

这种中性离子的注入被称为“能量污染”，并且所注入离子被称为“污染离子”。该发生在差别注入中的能量污染造成器件特性的恶化或变化。

能量污染的量通常由(当存在能量污染时的剂量)与(在不存在能量污染时的剂量)之间的比率(％)来表示。为了抑制该恶化的程度，能量污染的量应当在允许的器件性能下降的范围内。该允许范围例如是在SIA(半导体工业协会)的装入图中描述。

相应地，在获得SIA装入图中规定的能量污染的量的许可范围之后，在该范围之内的器件性能可由①增加在离子注入装置中射束线路的真空度，或②减小在射束线路中的路程，以使得能量污染的量在允许数值上或在允许数值之下。

考虑到上文所述，本发明的一个目的是提供一种方法，其用于通过估计能量污染对性能的影响，为制造具有在许可范围内的性能的半导体器件建立条件。

本发明提供一种方法，其用于通过根据一条件调节在离子注入装置中的射束线路的真空度和/或路程，建立使MOSFET的指数表示性能在许可范围内的条件，以便通过差别注入离子到晶片的方法形成源/漏区。该改进方法包括如下步骤：对于结深度作一条表示能量污染量的曲线，以及确定对于所需结深度的许可能量污染量作为所述条件。

根据本发明，当通过利用差别注入装置形成MOSFET的源/漏区时，通过制备表示许可能量污染量的曲线，通过参照该曲线确定能量污染的许可值，以及在该离子注入装置中建立射束线路的真空度和/或路程，可以获得该具有在许可范围内的性能的MOSFET。

从下文描述中本发明的上述和其他目的、特点和优点将变得更加清楚。

图1为示出常规漂移注入装置的示意图。

图2为示出采用差别注入的另一种常规漂移注入装置的示意图。

图3A和3B为示出在晶片的连续制造步骤过程中的晶片的垂直截面视图。

图4为示出能量污染的曲线图。

图5为示出结深度与对于2keV注入能量的许可能量污染量之间关系的曲线图。

图6为示出结深度与对于2keV、3keV和5keV的注入能量的许可能量污染量之间关系的曲线图。

现在，参照附图更加具体地描述本发明。

对于本发明的一个实施例通过采用差别注入方法在半导体器件中制作MOSFET的源/漏区过程中选择MOSFET的阈值电压(Vt)作为表示该MOSFET的性能的指标。