專利名稱：柵極側(cè)墻形成方法、mos器件制造方法以及mos器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種柵極側(cè)墻形成方法、采用了該柵極側(cè)墻形成方法的MOS器件制造方法、以及由該MOS器件制造方法制成的MOS器件。
背景技術(shù)：
熱載流子效應(yīng)是MOS (金屬-氧化物-半導(dǎo)體)器件的一個重要的失效機(jī)理，隨著 MOS器件尺寸的日益縮小，器件的熱載流子注入效應(yīng)越來越嚴(yán)重。以PMOS器件為例，溝道中的空穴，在漏源之間高橫向電場的作用下被加速，形成高能載流子，高能載流子與硅晶格碰撞，產(chǎn)生電離的電子空穴對，電子由襯底收集，形成襯底電流，大部分碰撞產(chǎn)生的空穴，流向漏極，但還有部分空穴，在縱向電場的作用下，注入到柵極中形成柵極電流，這種現(xiàn)象稱為熱載流子注入(HotCarrier Injection)。熱載流子會造成硅襯底與二氧化硅柵氧界面處能鍵的斷裂，在硅襯底與二氧化硅柵氧界面處產(chǎn)生界面態(tài)，導(dǎo)致器件性能，如閾值電壓、跨導(dǎo)以及線性區(qū)/飽和區(qū)電流的退化，最終造成MOS器件失效。器件失效通常首先發(fā)生在漏端，這是由于載流子通過整個溝道的電場加速，在到達(dá)漏端后，載流子的能量達(dá)到最大值，因此漏端的熱載流子注入現(xiàn)象比較嚴(yán)重。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在上述缺陷，提供一種能夠有效地減小了半導(dǎo)體器件熱載流子注入的損傷的柵極側(cè)墻形成方法、采用了該柵極側(cè)墻形成方法的MOS器件制造方法、以及由該MOS器件制造方法制成的MOS器件。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種柵極側(cè)墻形成方法，其包括柵極側(cè)墻薄膜形成步驟，用于通過沉積在柵極側(cè)壁上形成柵極側(cè)墻薄膜，其中反應(yīng)物等離子體的引入方向向柵極一側(cè)傾斜，以使得所述柵極一側(cè)的柵極側(cè)壁上形成的柵極側(cè)墻薄膜較厚，而柵極另一側(cè)的側(cè)壁上形成的柵極側(cè)墻薄膜較?。灰约皷艠O側(cè)墻薄膜刻蝕步驟，用于對所述柵極側(cè)墻薄膜進(jìn)行刻蝕，以形成源極側(cè)側(cè)墻寬度減小的柵極側(cè)壁以及漏極側(cè)側(cè)墻寬度增大的柵極側(cè)壁，由此使源極側(cè)柵極側(cè)壁小于漏極側(cè)柵極側(cè)壁。優(yōu)選地，在所述柵極側(cè)墻薄膜形成步驟中，通過調(diào)節(jié)側(cè)墻薄膜沉積條件，使得源極側(cè)的柵極側(cè)墻薄膜厚度和漏極側(cè)的柵極側(cè)墻薄膜厚度之和等于預(yù)定值。優(yōu)選地，在所述柵極側(cè)墻薄膜刻蝕步驟中，使源極側(cè)的柵極側(cè)墻的寬度與漏極側(cè)的柵極側(cè)墻的寬度之和等于預(yù)定值。根據(jù)本發(fā)明第一方面所提供的柵極側(cè)墻形成方法，可以實(shí)現(xiàn)柵極兩側(cè)的柵極側(cè)壁上的柵極側(cè)墻的厚度不同。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種MOS器件制造方法，其包括柵極側(cè)墻薄膜形成步驟，用于通過沉積在柵極側(cè)壁上形成柵極側(cè)墻薄膜，其中反應(yīng)物等離子體的引入方向向漏端傾斜，以使得漏極側(cè)的柵極側(cè)壁上形成的柵極側(cè)墻薄膜較厚，而源極側(cè)的側(cè)壁上形成的柵極側(cè)墻薄膜較?。粬艠O側(cè)墻薄膜刻蝕步驟，用于對所述柵極側(cè)墻薄膜進(jìn)行刻蝕，以形成源極側(cè)側(cè)墻寬度減小的柵極側(cè)壁以及漏極側(cè)側(cè)墻寬度增大的柵極側(cè)壁，由此使源極側(cè)柵極側(cè)壁小于漏極側(cè)柵極側(cè)壁；源漏摻雜步驟，用于在所述柵極側(cè)墻薄膜刻蝕步驟之后對漏極和源極執(zhí)行摻雜。優(yōu)選地，在所述柵極側(cè)墻薄膜形成步驟中，通過調(diào)節(jié)側(cè)墻薄膜沉積條件，使得源極側(cè)的柵極側(cè)墻薄膜厚度和漏極側(cè)的柵極側(cè)墻薄膜厚度之和等于預(yù)定值。優(yōu)選地，在所述柵極側(cè)墻薄膜刻蝕步驟中，使源極側(cè)的柵極側(cè)墻的寬度與漏極側(cè)的柵極側(cè)墻的寬度之和等于預(yù)定值。優(yōu)選地。所述MOS器件制造方法還包括退火步驟。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種根據(jù)本發(fā)明第二方面所述的MOS器件制造方法制成的MOS器件。根據(jù)本發(fā)明，針對現(xiàn)有技術(shù)中MOS器件的熱載流子注入的問題，本發(fā)明在柵極側(cè)墻薄膜沉積過程中，以斜角方式引入反應(yīng)等離子體，使得漏端的柵極側(cè)壁上的柵極側(cè)墻薄膜較厚，在源端的柵極側(cè)壁上的柵極側(cè)墻薄膜較薄，使得刻蝕后漏端的柵極側(cè)墻寬度增大，而源端的柵極側(cè)墻寬度減小。在接下來的源漏高摻雜注入和退火工藝后，漏端的摻雜離子離溝道距離被拉遠(yuǎn)，源端的摻雜離子與溝道的距離被拉近，在保持溝道有效長度 (Effective Channel Length)不變的情況下，降低了漏端的縱向電場強(qiáng)度，從而減小了半導(dǎo)體器件熱載流子注入的損傷。
結(jié)合附圖，并通過參考下面的詳細(xì)描述，將會更容易地對本發(fā)明有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優(yōu)點(diǎn)和特征，其中圖1至圖3示意性地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的MOS器件制造方法。圖4至圖6示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的MOS器件制造方法。需要說明的是，附圖用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。注意，表示結(jié)構(gòu)的附圖可能并非按比例繪制。并且，附圖中，相同或者類似的元件標(biāo)有相同或者類似的標(biāo)號。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚和易懂，下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)描述。現(xiàn)有技術(shù)的MOS器件制造方法中，如圖1至圖3所示，首先在形成有淺溝槽隔離 STI的半導(dǎo)體襯底SUB上的柵極G的側(cè)墻上執(zhí)行沉積。沉積后器件的截面如圖1所示，其中柵極G兩側(cè)形成了沉積的側(cè)墻薄膜F。接下來執(zhí)行各向異性的干法刻蝕，刻蝕后源漏的柵極側(cè)墻成對稱結(jié)構(gòu)，如圖2所示。然后，執(zhí)行源漏重?fù)诫s以及退火工藝，漏極D及源極S處形成的摻雜離子分布如圖3所示，漏極D及源極S兩側(cè)的摻雜離子距離器件溝道的距離均由柵極側(cè)墻的寬度所決定。與圖1至圖3的現(xiàn)有技術(shù)對照，現(xiàn)在參考圖4至圖6來描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的 MOS器件制造方法。
首先，在形成有淺溝槽隔離STI的半導(dǎo)體襯底SUB上的柵極G的側(cè)墻上執(zhí)行沉積， 以形成側(cè)墻薄膜F。但是，與圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)不同的是，在本發(fā)明實(shí)施例中，在柵極的側(cè)墻薄膜F的沉積過程中，以斜角的方式引入反應(yīng)物等離子體。更具體地說，使柵極側(cè)墻薄膜 F的沉積過程中的反應(yīng)物等離子體的引入方向(稱為反應(yīng)物等離子體引入方向X，如圖4所示)向漏端傾斜，以使得漏極D—側(cè)(稱為漏端)的柵極側(cè)壁上形成的柵極側(cè)墻薄膜較厚， 同時(shí)，源極S —側(cè)(稱為源端)的柵極側(cè)壁上形成的柵極側(cè)墻薄膜較薄(如圖4所示)。在柵極側(cè)墻薄膜形成步驟中，可根據(jù)具體情況調(diào)節(jié)反應(yīng)物等離子體引入方向X，即如果希望漏端的柵極側(cè)壁上形成的柵極側(cè)墻薄膜與源端的柵極側(cè)壁上形成的柵極側(cè)墻薄膜之間厚度相差越大，則可是反應(yīng)物等離子體引入方向X與豎直方向(垂直方向)的夾角越大；反之，如果希望漏端的柵極側(cè)壁上形成的柵極側(cè)墻薄膜與源端的柵極側(cè)壁上形成的柵極側(cè)墻薄膜之間厚度相差越小，則可是反應(yīng)物等離子體引入方向X與豎直方向(垂直方向)的夾角越小。并且，在這個柵極側(cè)墻薄膜形成步驟中，優(yōu)選地，通過適當(dāng)調(diào)節(jié)側(cè)墻薄膜沉積條件 (例如反應(yīng)物等離子體的能量等條件)，以實(shí)現(xiàn)漏端側(cè)壁上側(cè)墻薄膜增加的厚度等于源端側(cè)壁上側(cè)墻薄膜減小的厚度，由此實(shí)現(xiàn)源漏兩端的柵極側(cè)壁上的柵極側(cè)墻薄膜厚度之和保持不變，即，使得源漏兩端的柵極側(cè)墻薄膜厚度之和等于預(yù)定值。接下來進(jìn)行柵極側(cè)墻刻蝕步驟，用于對柵極側(cè)墻薄膜F進(jìn)行刻蝕，以形成源極側(cè)的柵極側(cè)壁以及漏極側(cè)的柵極側(cè)壁，刻蝕后的結(jié)果如圖5所示。即，刻蝕后的柵極側(cè)墻薄膜 F殘留在柵極兩側(cè)的側(cè)壁上作為柵極側(cè)壁。在這個柵極側(cè)墻刻蝕步驟中，在由于源端的柵極側(cè)壁上的側(cè)墻薄膜較薄，最終形成的柵極側(cè)墻也較薄，而漏端的柵極側(cè)壁上的柵極側(cè)墻薄膜較厚，最終形成的柵極側(cè)墻也較厚。柵極側(cè)墻刻蝕工藝之后的器件的截面如圖5所示。并且，由于優(yōu)選地使得源漏兩端的總的柵極側(cè)壁上柵極側(cè)墻薄膜厚度之和保持不變(如圖4所示)，所以優(yōu)選地可以實(shí)現(xiàn)漏端的柵極側(cè)墻增大的寬度等于源端的柵極側(cè)墻減小的寬度，總的源漏側(cè)墻的寬度之和仍然保持不變即，使得源漏端的柵極側(cè)墻的寬度之和
等于預(yù)定值。接下來進(jìn)行的源漏重?fù)诫s以及退火工藝，由于重?fù)诫s離子與器件溝道的距離由側(cè)墻的寬度所決定，因此摻雜后，漏端的重?fù)诫s離子與器件溝道的距離被拉遠(yuǎn)，源端的重?fù)诫s離子與器件溝道的距離被拉近(如圖6所示)。但由于源漏側(cè)墻的寬度之和保持不變，所以源漏重?fù)诫s離子之間的距離保持不變。在漏端，由于重?fù)诫s離子與溝道間的距離被拉遠(yuǎn)，當(dāng)柵極加上電壓后，在漏端產(chǎn)生的縱向電場強(qiáng)度減弱，因此，由橫向電場加速的載流子碰撞產(chǎn)生的電子空穴對，空穴會在較弱的縱向電場作用下向柵極中注入，從而減小了由于熱載流子注入而形成的柵極電流，減小了半導(dǎo)體器件熱載流子注入的損傷。因此，對于熱載流子注入問題相對較為嚴(yán)重的半導(dǎo)體器件，可以使漏端的柵極側(cè)壁上形成的柵極側(cè)墻薄膜與源端的柵極側(cè)壁上形成的柵極側(cè)墻薄膜之間厚度相差越大，從而前面描述的那樣使柵極側(cè)墻薄膜形成步驟中的反應(yīng)物等離子體引入方向X相對于豎直方向更嚴(yán)重的傾斜；而對于熱載流子注入問題相對而言不是那么嚴(yán)重的半導(dǎo)體器件，可以使漏端的柵極側(cè)壁上形成的柵極側(cè)墻薄膜與源端的柵極側(cè)壁上形成的柵極側(cè)墻薄膜之間厚度相差較小，從而前面描述的那樣使柵極側(cè)墻薄膜形成步驟中的反應(yīng)物等離子體引入方向X相對于豎直方向更小地傾斜。此外，由于在漏端的重?fù)诫s離子與溝道的距離被拉遠(yuǎn)的同時(shí)，源端的重?fù)诫s離子與溝道的距離被拉近，總的源漏重?fù)诫s離子之間的距離保持不變，因此器件的有效溝道長度基本保持不變，器件的其他性能得以保持。本發(fā)明的MOS器件制造方法的其它步驟(例如退火步驟等)與現(xiàn)有技術(shù)相同，因此在此不再贅述。總之，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的MOS器件制造方法至少還具有如下優(yōu)勢1.不增加原有工藝步驟。2.通過在側(cè)墻薄膜沉積工藝中，斜角引入反應(yīng)物等離子體，使得沉積之后，漏端的柵極側(cè)壁上側(cè)墻薄膜厚度較厚，源端的柵極側(cè)壁上側(cè)墻薄膜厚度較薄，而源漏兩端的柵極側(cè)墻總寬度保持不變。3.側(cè)墻刻蝕后，最終形成的源端的柵極側(cè)墻較薄，而漏端的柵極側(cè)墻較厚，總的源漏兩端的柵極側(cè)壁上側(cè)墻厚度之和保持不變。4.源漏重?fù)诫s注入以及退火工藝后，漏端的重?fù)诫s離子與溝道距離被拉遠(yuǎn)，漏端的縱向電場強(qiáng)度減弱，因此由于熱載流子注入形成的柵極電流減小，從而減小了半導(dǎo)體器件熱載流子注入的損傷。5.在漏端的重?fù)诫s離子與溝道的距離被拉遠(yuǎn)的同時(shí)，源端的重?fù)诫s離子與溝道的距離被拉近，源漏重?fù)诫s離子之間的距離保持不變，因此器件的有效溝道長度基本保持不變，器件的其他性能得以保持。需要說明的是，例如，雖然以形成有淺溝槽隔離STI的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示出本發(fā)明的原理，但是本發(fā)明并不限于此，而是可以在不形成有淺溝槽隔離STI的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上執(zhí)行本發(fā)明的MOS器件制造方法。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，提供了一種由該MOS器件制造方法制成的半導(dǎo)體器件，例如MOS器件，或者CMOS器件?？梢岳斫獾氖?，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而上述實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明。對于任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下， 都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種柵極側(cè)墻形成方法，其特征在于包括柵極側(cè)墻薄膜形成步驟，用于通過沉積在柵極側(cè)壁上形成柵極側(cè)墻薄膜，其中反應(yīng)物等離子體的引入方向向柵極一側(cè)傾斜，以使得所述柵極一側(cè)的柵極側(cè)壁上形成的柵極側(cè)墻薄膜較厚，而柵極另一側(cè)的側(cè)壁上形成的柵極側(cè)墻薄膜較?。灰约皷艠O側(cè)墻薄膜刻蝕步驟，用于對所述柵極側(cè)墻薄膜進(jìn)行刻蝕，以形成源極側(cè)側(cè)墻寬度減小的柵極側(cè)壁以及漏極側(cè)側(cè)墻寬度增大的柵極側(cè)壁，由此使源極側(cè)柵極側(cè)壁小于漏極側(cè)柵極側(cè)壁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柵極側(cè)墻形成方法，其特征在于，在所述柵極側(cè)墻薄膜形成步驟中，通過調(diào)節(jié)側(cè)墻薄膜沉積條件，使得源極側(cè)的柵極側(cè)墻薄膜厚度和漏極側(cè)的柵極側(cè)墻薄膜厚度之和等于預(yù)定值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的柵極側(cè)墻形成方法，其特征在于，在所述柵極側(cè)墻薄膜刻蝕步驟中，使源極側(cè)的柵極側(cè)墻的寬度與漏極側(cè)的柵極側(cè)墻的寬度之和等于預(yù)定值。
4.一種MOS器件制造方法，其特征在于包括柵極側(cè)墻薄膜形成步驟，用于通過沉積在柵極側(cè)壁上形成柵極側(cè)墻薄膜，其中反應(yīng)物等離子體的引入方向向漏極側(cè)傾斜，以使得漏極側(cè)的柵極側(cè)壁上形成的柵極側(cè)墻薄膜較厚，而源極側(cè)的側(cè)壁上形成的柵極側(cè)墻薄膜較薄；柵極側(cè)墻薄膜刻蝕步驟，用于對所述柵極側(cè)墻薄膜進(jìn)行刻蝕，以形成源極側(cè)側(cè)墻寬度減小的柵極側(cè)壁以及漏極側(cè)側(cè)墻寬度增大的柵極側(cè)壁，由此使源極側(cè)柵極側(cè)壁小于漏極側(cè)柵極側(cè)壁；源漏摻雜步驟，用于在所述柵極側(cè)墻薄膜刻蝕步驟之后對漏極和源極執(zhí)行摻雜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的MOS器件制造方法，其特征在于，在所述柵極側(cè)墻薄膜形成步驟中，通過調(diào)節(jié)側(cè)墻薄膜沉積條件，使得源極側(cè)的柵極側(cè)墻薄膜厚度和漏極側(cè)的柵極側(cè)墻薄膜厚度之和等于預(yù)定值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的MOS器件制造方法，其特征在于，在所述柵極側(cè)墻薄膜刻蝕步驟中，使源極側(cè)的柵極側(cè)墻的寬度與漏極側(cè)的柵極側(cè)墻的寬度之和等于預(yù)定值。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6之一所述的MOS器件制造方法，其特征在于還包括退火步驟。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求4至7之一所述的MOS器件制造方法制成的MOS器件。
全文摘要
本發(fā)明提供柵極側(cè)墻形成方法、MOS器件制造方法以及MOS器件。柵極側(cè)墻形成方法包括柵極側(cè)墻薄膜形成步驟，用于通過沉積在柵極側(cè)壁上形成柵極側(cè)墻薄膜，其中等離子體的引入方向向柵極一側(cè)傾斜，以使得柵極一側(cè)的柵極側(cè)壁上形成的側(cè)墻薄膜較厚，而柵極另一側(cè)的側(cè)壁上形成的側(cè)墻薄膜較??；以及側(cè)墻薄膜刻蝕步驟，用于對側(cè)墻薄膜進(jìn)行刻蝕，以形成源極側(cè)側(cè)墻寬度減小的側(cè)壁以及漏極側(cè)側(cè)墻寬度增大的側(cè)壁。MOS器件制造方法還包括源漏摻雜步驟，用于漏極和源極摻雜。漏端的摻雜離子離溝道距離拉遠(yuǎn)，源端的摻雜離子與溝道的距離拉近，降低了漏端的縱向電場強(qiáng)度，減小了器件熱載流子注入損傷。
文檔編號H01L21/336GK102364661SQ201110355628
公開日2012年2月29日 申請日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者俞柳江 申請人:上海華力微電子有限公司