CN101770955B - 一种制作p型金属氧化物半导体的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制作P型金属氧化物半导体的方法，包括：对硅片进行磷离子注入以及砷离子注入，形成N阱；对所述形成N阱后的硅片进行P型金属氧化物半导体PMOS阈值电压VTP注入；对经过所述VTP注入的硅片进行栅极制作；对经过所述栅极制作的硅片进行源漏注入。通过本发明实施例提供的上述技术方案，在制作PMOS的过程中，通过再次注入N型离子中比磷离子原子量大一倍多的砷离子，从而使得硅片表面的离子浓度与传统工艺制作出的PMOS表面的离子浓度相比大很多，进而大大提高了源漏击穿电压。

Description

一种制作P型金属氧化物半导体的方法

技术领域

本发明属于半导体芯片制造工艺技术领域，尤其涉及一种制作P型金属氧化物半导体的方法。

背景技术

源漏击穿电压(BVds)是指栅源电压Vgs一定时，PMOS正常工作所能承受的最大漏源电压，即PMOS的极限工作电压。一旦工作电压超过BVds就可能引起PMOS的损坏，因此BVds对PMOS管来说是一个很重要的电性参数，PMOS可以达到的BVds越高，则该PMOS管的性能越好。

BVds的高低与PMOS的制作工艺相关，传统制作工艺主要包括四个步骤，即N阱注入、PMOS的阈值电压(简称VTP)注入、栅极制作以及源漏注入，在使用产品的过程中发现，利用传统制造工艺得到的PMOS的BVds相对较低，在使用过程中，很容易被击穿，从而引起PMOS的损坏，因此，如何提高PMOS的BVds，是目前业界普通关注的问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种制作P型金属氧化物半导体的方法，用以提高P型金属氧化物半导体的击穿电压。

本发明实施例提供了一种制作P型金属氧化物半导体的方法，包括如下步骤：

对硅片进行磷离子注入以及砷离子注入，形成N阱；

对所述形成N阱后的硅片进行P型金属氧化物半导体PMOS阈值电压VTP注入；

对经过所述VTP注入的硅片进行栅极制作；

对经过所述栅极制作的硅片进行源漏注入。

通过本发明实施例提供的上述技术方案，在制作PMOS的过程中，通过两次N阱注入，即第一次注入N型离子中的磷离子，第二次注入N型离子中比磷离子原子量大一倍多的砷离子，由于砷离子的原子量较磷离子的原子量大很多，因此，注入砷离子的深度小并且不宜扩散，多集中在硅片的表层，从而使得硅片表层的离子浓度与传统工艺制作出的PMOS表层的离子浓度相比大很多，进而大大提高了源漏击穿电压。

附图说明

图1为本发明实施例中制作PMOS的工艺流程图；

图2为本发明实施例中对硅片进行第一次N阱注入的示意图；

图3为本发明实施例中对图2所示硅片注入砷离子后的示意图；

图4为本发明实施例中对图3所示硅片进行VTP注入后的示意图；

图5为本发明实施例中对图4所示硅片生长栅极氧化层后的示意图；

图6为本发明实施例中对图5所示硅片生长多晶硅后的示意图；

图7为本发明实施例中对图6所示硅片进行栅极光刻及刻蚀后的示意图；

图8为本发明实施例中对图7所示硅片进行源漏注入后的示意图。

具体实施方式

为了提高P型金属氧化物半导体的击穿电压，本发明实施例提出了一种制作P型金属氧化物半导体的方法，下面结合说明书附图对本发明实施例的主要实现原理、具体实施过程及其对应能够达到的有益效果进行详细的阐述。

在实施本发明实施例之前，对PMOS的传统制作工艺进行了研究，发现阱注入的过程对PMOS的源漏击穿电压BVds有着关键影响，因为阱注入过程直接关系着PMOS沟道表面的离子浓度，一般沟道表面的离子浓度越低，随着施加的栅电压Vg的增大，PMOS沟道表面的载流子空穴减小的越快，相应地，电子积累的越快，这样沟道表面越容易形成反型，从而使得BVds相对较低。因此，增加PMOS沟道表面的离子浓度是提高PMOS的BVds的一个有效手段。

本发明实施例根据总结出的上述规律，对传统制作工艺进行了改进，通过两次N阱注入调节PMOS表面的离子浓度，并且第二次N阱注入时选用的离子也与第一次N阱注入时选用的离子有所不同。具体地，本发明实施例中，采用的初始材料片为P型硅衬底，工艺流程如图1所示，包括如下步骤：

步骤101、第一次N阱注入。

该步骤的具体过程如图2所示，使用中束流离子注入机台对硅片进行N型离子例如磷离子的注入，注入的磷离子剂量为1.1E13ion/cm^2(该值为通过实验得到的经验值)，注入能量为160Kev(该值是根据注入的离子类型以及注入剂量确定的)。

步骤102、第二次N阱注入。

该步骤的注入方法与步骤101的注入方法一致，也是使用中束流离子注入机台对硅片进行N型离子注入，但该步骤选用的N型离子为砷离子，注入的砷离子剂量为3E11ion/cm^2(该值为通过实验得到的经验值)，注入能量为70Kev(该值是根据注入的离子类型以及注入剂量确定的)。

该步骤中，选用的砷离子的原子量为75，而第一次N阱注入时选用的磷离子的原子量仅为35，因此，通过本次N阱注入，由于砷离子的原子量很大，因此注入硅片的深度小，并且注入后不易扩散，如图3所示，注入的砷离子多集中在硅片表层，其中，图3所示的为砷离子浓度较高的部分，实际应用中，砷离子从硅片表面向下浓度逐渐减小，并且可到达的深度较小。

步骤103、VTP注入。

该步骤的具体过程如图4所示，利用涂胶机在图3所示的硅片表面涂上光刻胶，使用预先制作好的VTP光刻版进行曝光，显影，注入P型离子例如二氟化硼离子，注入剂量为3.5E12ion/cm^2(该值为通过实验得到的经验值)，注入能量为60Kev(该值是根据注入的离子类型以及注入剂量确定的)。

进一步地，完成上述过程之后，利用硫酸与双氧水的混合溶液去除涂在硅片表面的光刻胶，以进行下一步的处理。

步骤104、栅极制作。

该步骤的具体过程包括：

将图4所示的硅片在去除涂在表面的光刻胶后，置于900℃的卧式炉管里，通入氧气和二氯乙烯，在硅片上生长570埃的栅极氧化层，生长栅极氧化层后的硅片如图5所示；

将图5所示的硅片置于900℃的卧式炉管里，在硅片表面淀积生长出3500埃的多晶硅，生长多晶硅后的硅片如图6所示；

对图6所示的硅片进行栅极光刻及刻蚀，形成栅极，经过栅极光刻及刻蚀后的硅片如图7所示，701即为形成的栅极。

步骤105、源漏注入。

该步骤的具体过程包括：

利用涂胶机在图7所示的硅片表面涂上光刻胶，使用预先制作好的光刻版进行曝光，显影，以定义PMOS的源区和漏区，如图8所示，801和802分别为经过上述过程定义出的PMOS的源区和漏区，其中，源区和漏区为对称区域，可以互换；

使用中束流离子注入机台对定义的源区和漏区进行P型离子例如硼离子的注入，注入剂量为8E12ion/cm^2(该值为通过实验得到的经验值)，注入能量为40Kev(该值是根据注入的离子类型以及注入剂量确定的)。

通过本发明实施例提供的上述方法，在制作PMOS的过程中，通过两次N阱注入，即第一次注入N型离子中的磷离子，第二次注入N型离子中比磷离子原子量大一倍多的砷离子，由于砷离子的原子量较磷离子的原子量大很多，因此，注入砷离子的深度小并且不宜扩散，多集中在硅片的表层，从而使得硅片表层的离子浓度与传统工艺制作出的PMOS表层的离子浓度相比大很多，进而大大提高了源漏击穿电压。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种制作P型金属氧化物半导体的方法，其特征在于，包括：

对硅片进行磷离子注入以及砷离子注入，形成N阱；

对所述形成N阱后的硅片进行P型金属氧化物半导体PMOS阈值电压VTP注入；

对经过所述VTP注入的硅片进行栅极制作；

对经过所述栅极制作的硅片进行源漏注入。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对硅片进行磷离子注入以及砷离子注入，包括：

使用中束流离子注入机台对所述硅片进行磷离子注入，注入能量为160Kev，注入剂量为1.1E13ion/cm^2；

使用中束流离子注入机台对经过磷离子注入的硅片进行砷离子注入，注入能量为70Kev，注入剂量为3E11ion/cm^2。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述形成N阱后的硅片进行P型金属氧化物半导体PMOS阈值电压VTP注入，包括：

利用涂胶机在所述形成N阱后的硅片表面涂上光刻胶，使用预先制作好的VTP光刻版进行曝光，显影，注入P型离子。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述P型离子为二氟化硼离子，注入能量为60Kev，注入剂量为3.5E12ion/cm^2。

5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，对所述形成N阱后的硅片进行P型金属氧化物半导体PMOS阈值电压VTP注入后，还包括：

利用硫酸与双氧水的混合溶液去除涂在硅片表面的光刻胶。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对经过所述VTP注入的硅片进行栅极制作，包括：

在所述硅片表面依次生长第一设定厚度的栅极氧化层以及第二设定厚度的多晶硅；

对生长所述栅极氧化层以及多晶硅后的硅片进行栅极光刻以及刻蚀。

7.如权利要求1或6所述的方法，其特征在于，对经过所述栅极制作的硅片进行源漏注入，包括：

利用涂胶机在经过所述栅极制作的硅片表面涂上光刻胶，使用预先制作好的光刻版进行曝光，显影，注入P型离子。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述P型离子为硼离子，注入能力为40Kev，注入剂量为8E12ion/cm^2。

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