CN101231955A - 一种提高p沟道金属氧化半导体的崩溃电压的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高PMOS的崩溃电压的方法，在离子注入掺杂工艺中，离子注入后需进行快速热退火处理，在至少一次快速热退火过程中，通入氧气。本发明在快速热退火过程中，通入氧气，可有效提升PMOS的崩溃电压。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路制造技术，特别是指一种在快速热退火(RTA)过程中通氧气以提高P沟道金属氧化半导体(PMOS)的崩溃电压的方法。
背景技术
在通常情况下，反向偏置的PN结中只产生很小的恒定的漏电流。但当反向电压超过某个特定的值，也即崩溃电压(BKV，BREAKDOWNVOLTAGE)后，PN结会产生大电流，从而引起反向导通，这即是所谓的崩溃。显然，崩溃电压越大，电子器件的性能越好。
崩溃电压与电子器件制作时的离子注入掺杂工艺密切相关。在集成电路制造工艺中，通过掺杂可以在硅衬底上形成不同类型的半导体区域，形成各种器件结构。离子注入掺杂是一种掺杂技术，分为两个步骤：离子注入和退火再分布。通常，离子注入的深度较浅且浓度较大，必须重新使其再分布。同时，由于高能粒子的撞击，导致硅结构的晶格发生损伤。为恢复晶格损伤，在离子注入后要进行退火处理。退火处理可由快速热退火设备完成。
在PMOS制程中，一般的离子注入掺杂工艺流程如图1所示：
步骤101、轻掺杂离子注入；
步骤102、快速热退火；
步骤103、N型离子注入；
步骤104、快速热退火；
步骤105、P型离子注入；
步骤106、快速热退火。
在离子注入掺杂工艺中，需进行三次快速热退火处理。在三次RTA过程中，都不通入氧气。离子注入掺杂工艺完成后，测得PMOS的崩溃电压大约是5.2V。该电压值还有待于提高，以进一步提升PMOS的性能。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种在快速热退火过程中通氧气以提高PMOS的崩溃电压的方法，可有效提升PMOS的崩溃电压。
本发明的技术方案是：在离子注入掺杂工艺中，离子注入后需进行快速热退火处理，在至少一次快速热退火过程中，通入氧气。
进一步地，所述快速热退火的次数是大于或等于一次。
较佳地，所述快速热退火的次数是三次。
较佳地，所述通入氧气的流量是4.5L/min。
本发明的技术方案是：在离子注入掺杂工艺中，轻掺杂离子注入、N型离子注入、P型离子注入后皆需进行快速热退火处理，轻掺杂离子注入、N型离子注入、P型离子注入后，在至少一次快速热退火中通入氧气。
较佳地，所述通入氧气的流量是4.5L/min。
作实验验证，对10片晶圆作离子注入掺杂，如三次快速热退火皆不通入氧气，离子注入掺杂后，测得10个PMOS的崩溃电压的平均值是5.212V；如轻掺杂离子注入后的快速热退火通入氧气，离子注入掺杂后，测得10个PMOS的崩溃电压的平均值是5.357V；N型离子注入后，测得10个PMOS的崩溃电压的平均值是5.615V；P型离子注入后，测得10个PMOS的崩溃电压的平均值是5.274V；如三次快速热退火都通入氧气，离子注入掺杂后，测得10个PMOS的崩溃电压的平均值是5.955V。由以上数据可知，在任何一次快速热退火中通氧气，都会不同程度地提升崩溃电压。三次快速热退火都通入氧气，能最大程度地提升崩溃电压。
附图说明
图1是现有的离子注入掺杂工艺流程图；
图2是本发明的离子注入掺杂工艺的具体实施例的流程图；
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。
本发明的离子注入掺杂工艺的具体实施方式如图2所示：
步骤201、轻掺杂离子注入；
步骤202、通入氧气，进行快速热退火；
步骤203、N型离子注入；
步骤204、通入氧气，进行快速热退火；
步骤205、P型离子注入；
步骤206、通入氧气，进行快速热退火。
RTA的温度一般大于950℃，如在RTA的过程中通入适量的氧气，会在晶圆的硅表面形成一层氧化膜SiO2，则会影响离子的掺杂深度。在PMOS制程中，先制作N阱，再制作P阱。故在P型离子注入前，晶圆已完成了轻掺杂离子注入和N型离子注入。如在轻掺杂离子注入和N型离子注入后的RTA过程中都通入氧气，则硅表面形成的SiO2氧化膜会对P型离子注入起一定的阻隔作用，使P型离子注入的深度较浅。如在P型离子注入后的RTA过程中继续通氧气，氧气和已掺杂的硅本体再一次进行氧化反应，从而进一步锁住了掺杂的P型离子，得到了较低的P型离子注入结果。而P型离子注入的深度越浅，PMOS的崩溃电压越大。
在本实施例中，三次RTA皆通入了氧气。本发明对氧气的流量没有限制，在本实施例中，根据具体RTA设备的性能，取值为4.5L/min。当然，也可以只在轻掺杂离子注入、N型离子注入或P型离子注入后的任一次RTA过程中通氧气；或在轻掺杂离子注入、N型离子注入或P型离子注入后的任两次RTA过程中通氧气，思路和本具体实施例一致。但是，经实验验证，崩溃电压提升的效果不如本具体实施例。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种提高P沟道金属氧化半导体的崩溃电压的方法，在离子注入掺杂工艺中，离子注入后需进行快速热退火处理，其特征在于，在离子注入后的至少一次快速热退火过程中，通入氧气。
2.如权利要求1所述的提高P沟道金属氧化半导体的崩溃电压的方法，其特征在于，所述快速热退火的次数是大于或等于一次。
3.如权利要求2所述的提高P沟道金属氧化半导体的崩溃电压的方法，其特征在于，所述快速热退火的次数是三次。
4.如权利要求1所述的提高P沟道金属氧化半导体的崩溃电压的方法，其特征在于，所述通入氧气的流量是4.5L/min。
5.一种提高P沟道金属氧化半导体的崩溃电压的方法，在离子注入掺杂工艺中，轻掺杂离子注入、N型离子注入、P型离子注入后皆需进行快速热退火处理，其特征在于，轻掺杂离子注入、N型离子注入、P型离子注入后，在至少一次快速热退火中通入氧气。
6.如权利要求5所述的提高P沟道金属氧化半导体的崩溃电压的方法，其特征在于，所述通入氧气的流量是4.5L/min。
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| CNA2007100368600A CN101231955A (zh) | 2007-01-26 | 2007-01-26 | 一种提高p沟道金属氧化半导体的崩溃电压的方法 |
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2007
- 2007-01-26 CN CNA2007100368600A patent/CN101231955A/zh active Pending
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