專利名稱：溝槽側(cè)壁為(110)面的溝槽pmos的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溝槽PMOS的制備方法，具體涉及一種具垂直溝槽的溝槽型MOS器 件的制備方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有溝槽MOSFET器件中(見(jiàn)圖1)，溝槽型PMOS的制備多將溝槽側(cè)壁設(shè)計(jì)為 (100)面。因溝槽側(cè)壁為(110)面的溝槽PMOS的器件柵氧與側(cè)壁的界面態(tài)密度遠(yuǎn)比側(cè)壁 為(100)面的高，使得閾值電壓較高，無(wú)法滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。因此，業(yè)界普遍只用設(shè)計(jì) 溝槽側(cè)壁為(100)面的溝槽PMOS的制備。但是，PMOS中多數(shù)載流子空穴沿(110)晶面的 遷移率遠(yuǎn)高于其沿(Iio)晶面的遷移率。因此如果溝槽側(cè)壁為(110)面的溝槽PMOS的器 件閾值電壓能夠降下來(lái)，在其它器件參數(shù)相同的情況下其通態(tài)電阻可以比同樣尺寸溝槽側(cè) 壁為(100)的PMOS小很多，從而可以在器件性能相同的情況下大大減小器件的尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種溝槽側(cè)壁為(110)面的溝槽PMOS的制備 方法，它可以有效的降低溝槽型PMOS的閾值電壓。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的溝槽側(cè)壁為(110)面的溝槽PMOS的制備方法，為 在通過(guò)光刻工藝在襯底上定義溝槽圖形時(shí)，使刻蝕后的溝槽側(cè)壁面為(110)晶面；而在刻 蝕形成溝槽之后，在溝槽內(nèi)壁注入氮離子；之后在溝槽內(nèi)壁生長(zhǎng)柵氧。本發(fā)明可以達(dá)到的技術(shù)效果是通過(guò)在溝槽側(cè)壁為(110)面的PMOS器件中，生長(zhǎng) 柵氧前對(duì)溝槽內(nèi)壁進(jìn)行氮注入，可大大降低柵氧和溝槽側(cè)壁間的界面態(tài)，從而有效降低溝 槽PMOS器件的閾值電壓，使得在性能相同的情況下器件尺寸大大減小、成本大大降低。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明圖1為傳統(tǒng)的溝槽MOS器件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為實(shí)施本發(fā)明的方法所制備的溝槽MOS器件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的方法中溝槽刻蝕后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明的方法中氮注入的示意圖；圖5為本發(fā)明的方法中柵形成之后的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的溝槽側(cè)壁為(110)面的溝槽PMOS的制備方法，該MOS器件所用的襯底 面為(100)晶面，而溝槽的側(cè)壁面設(shè)計(jì)為(110)面，在通過(guò)光刻工藝在襯底上定義溝槽圖 形時(shí)，使刻蝕后的溝槽側(cè)壁面為(110)晶面；而在刻蝕形成溝槽之后，在溝槽內(nèi)壁注入氮離 子；之后在注入氮離子的溝槽內(nèi)壁生長(zhǎng)柵氧。注入的氮離子使得溝槽側(cè)壁與柵氧界面的懸浮鍵大大減小，從而使得界面態(tài)大大減小，閾值電壓因此減小并容易被精確控制。PMOS多 數(shù)載流子空穴沿(110)晶面的遷移率遠(yuǎn)比沿110)晶面的遷移率的高，使得相同尺寸其它器 件性能相同的情況下以(110)為溝槽側(cè)壁的PMOS通態(tài)電阻遠(yuǎn)小于以(100)為溝槽側(cè)壁的 PMOS通態(tài)電阻。因此在通態(tài)電阻和其它器件性能相同的情況下，本發(fā)明制備的溝槽PMOS的 尺寸比傳統(tǒng)溝槽PMOS大大減小。具體的制備流程為1)選取表面為(100)晶面的襯底，使襯底缺口(notch)方向?yàn)?110)；光刻時(shí)，使 溝槽延伸方向順著notch方向，如圖2所示的虛線為溝槽側(cè)壁，兩虛線間為所要刻蝕形成溝 槽的位置，這樣設(shè)置使得刻蝕襯底后的溝槽側(cè)壁面為(110)晶面。采用標(biāo)準(zhǔn)工藝刻蝕形成 溝槽(見(jiàn)圖3)；2)接著進(jìn)行氮離子注入到晶面方向?yàn)?110)的溝槽側(cè)壁和溝槽底部(見(jiàn)圖4)。 氮注入步驟中，氮離子注入能量為=IKev 200Kev，注入時(shí)離子束與襯底垂直軸的夾角范 圍為1 85°。注入之后還可進(jìn)行退火處理，退火處理的溫度為300 1200°C，處理時(shí)間 為1秒-10小時(shí)。3)而后進(jìn)行常規(guī)的柵氧生長(zhǎng)，多晶硅淀積和回刻形成柵(見(jiàn)圖幻，以及體區(qū)注入、 源區(qū)注入和后續(xù)金屬化工藝，最終形成如圖1所示的溝槽型PMOS晶體管結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的方法，將溝槽側(cè)壁設(shè)置為(110)面，加上在柵氧生長(zhǎng)之間對(duì)溝槽內(nèi)壁進(jìn) 行氮注入，可使最終PMOS器件的界面態(tài)密度減少，同時(shí)還保留了(110)晶面高空穴遷移率 的優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)試驗(yàn)證明，能有效降低了 PMOS器件的閾值電壓，足以滿足實(shí)際應(yīng)用。
權(quán)利要求
1 一種溝槽側(cè)壁為(110)面的溝槽PMOS的制備方法，其特征在于在通過(guò)光刻工藝在 襯底上定義溝槽圖形時(shí)，使刻蝕后的溝槽側(cè)壁面為(110)晶面；而在刻蝕形成溝槽之后，在 所述溝槽內(nèi)壁注入氮離子；之后在所述溝槽內(nèi)壁生長(zhǎng)柵氧。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述襯底的缺口方向?yàn)?110)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述氮注入步驟中，氮離子注入能量 為=IKev 200Kev，注入時(shí)離子束與襯底垂直軸的夾角范圍為1 85°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于還包括在注入后進(jìn)行退火處理的步 驟，所述退火處理的溫度為300 1200°C，處理時(shí)間為1秒-10小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種溝槽側(cè)壁為(110)面的溝槽PMOS的制備方法，其為在通過(guò)光刻工藝在襯底上定義溝槽圖形時(shí)，使刻蝕后的溝槽側(cè)壁面為(110)晶面；而在刻蝕形成溝槽之后，在所述溝槽內(nèi)壁注入氮離子；之后在所述溝槽內(nèi)壁生長(zhǎng)柵氧。本發(fā)明的方法能有效降低PMOS器件的閾值電壓，使其達(dá)到應(yīng)用要求。
文檔編號(hào)H01L29/04GK102130005SQ20101002733
公開(kāi)日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2010年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月20日
發(fā)明者李冰, 金勤海 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司