一種mos器件的摻雜方法

2023-05-25 13:09:41

一種mos器件的摻雜方法
【專利摘要】本發明公開了一種MOS器件的摻雜方法，所述方法包括兩個步驟：步驟一，在矽片上利用離子注入預摻雜；步驟二，在矽片上形成氧化層，然後進行熱擴散摻雜。
【專利說明】—種MOS器件的摻雜方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體【技術領域】，尤其是涉及一種MOS器件的摻雜方法。
【背景技術】
[0002]現有的MOS器件的雜質的摻雜過程是決定器件的參數的高低及均勻性的關鍵技術。對MOS器件的摻雜方法主要有:硼或者磷等離子注入方法和利用乳膠源或者氣態源在高溫擴散的方法。對於離子注入方法，其摻雜速度較快，精度控制優良，但是離子注入會導致晶格缺陷，從而影響MOS器件的性能。對於直接用乳膠源或者氣態源在高溫擴散的方法來摻入雜質在需要高的硼方塊電阻時，由於雜質源的濃度很高，從而精度很差。這樣一來製作的半導體器件參數一致性很差:如導通電阻、擊穿電壓、放大倍數等。
[0003]隨著MOS器件特徵尺寸(柵長度)的不斷減小，為抑制短溝道效應，體區(溝道區)的摻雜濃度須不斷提高。但摻雜濃度的不斷提高會導致載流子遷移率降低、亞閾特性變差以及閾值電壓難以降低等問題。傳統的MOS器件製造過程中的氧化層是用來隔離硼、磷等雜質進入的。這要求氧化層的厚度足夠厚。如果氧化層的厚度不夠，那麼硼、磷等雜質就會擴散進入。因此，對於MOS器件而言，迫切需要一種即能夠精確控制雜質的摻入濃度的技術。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是提供一種MOS器件的摻雜方法。以解決現有技術所存在的問題。
[0005]為解決上述技術問題，本發明提出的MOS器件的摻雜區進行摻雜時，包括如下步驟:
[0006]步驟一，在矽片上利用離子注入輕摻雜；
[0007]步驟二，在矽片上形成氧化層，然後進行熱擴散摻雜。
[0008]其中，步驟一中，首先利用光刻膠在矽片上定義出MOS器件的摻雜區，然後利用離子注入的方式在摻雜區中進行輕摻雜，摻雜濃度控制在IX 10_14cm_3至5 X 10_14cm_3之間,此後去除光刻膠。
[0009]步驟二中，將矽片放入氧化爐中進行氧化，以便在矽片表面形成氧化層，氧化溫度約為650?850°C，形成的氧化層厚度約為120?160埃；接著在硼乳膠源中加入光刻膠，硼乳膠源和光刻膠的比例約為(重量比MO:3?6克；將硼乳膠源和光刻膠混合，然後並放入攪拌器皿中進行充分的攪拌，攪拌時間約為2.5?3.5小時，從而得到混合液；下一步將得到的混合液塗覆到氧化後的矽片上，形成混合液塗覆層，塗覆層厚度約為300-400微米；將塗覆混合液的矽片進行烘烤，烘烤溫度約為140-160攝氏度，烘烤時間約為20?25分鐘，烘烤的主要目的是使所述塗覆層中的有機溶劑完全發揮；將烘烤後的矽片取出，直接放入雜質擴散爐進行雜質擴散，擴散溫度控制在約為1150-1250攝氏度，擴散時間控制在約為
2.5?3.5小時，擴散濃度約為5X 10_15cm_3至5X 10_16cm_3 ;擴散完畢後，在將擴散爐降溫，直至達到室溫時將矽片取出，完成MOS器件摻雜區的摻雜製作。[0010]本發明通過在矽片上離子注入形成輕摻雜區，然後再在矽片上氧化生成二氧化矽氧化層，通過二氧化矽層來控制擴散雜質的濃度，從而能夠精確控制MOS器件摻雜區所需要的摻雜濃度。
【具體實施方式】
[0011]實施例1
[0012]本發明提出的MOS器件的摻雜區進行摻雜時，首先利用光刻膠在矽片上定義出MOS器件的摻雜區，然後利用離子注入的方式在摻雜區中進行輕摻雜，摻雜濃度控制在3X10_14cm_3之間。此後去除光刻膠，並將矽片放入氧化爐中進行氧化，以便在矽片表面形成氧化層，氧化溫度為700°C，形成的氧化層厚度為130埃；接著在硼乳膠源中加入光刻膠，硼乳膠源和光刻膠的比例為(重量比):10:4克；將硼乳膠源和光刻膠混合，然後並放入攪拌器皿中進行充分的攪拌，攪拌時間為3小時，從而得到混合液；下一步將得到的混合液塗覆到氧化後的矽片上，形成混合液塗覆層，塗覆層厚度為350微米；將塗覆混合液的矽片進行烘烤，烘烤溫度為150攝氏度，烘烤時間20分鐘，烘烤的主要目的是使所述塗覆層中的有機溶劑完全發揮；將烘烤後的矽片取出，直接放入雜質擴散爐進行雜質擴散，擴散溫度控制在1200攝氏度，擴散時間控制在2.5小時，擴散濃度為IX IO-16CnT3 ;擴散完畢後，在將擴散爐降溫，直至達到室溫時將矽片取出，完成MOS器件摻雜區的摻雜製作。
[0013]實施例2
[0014]本發明提出的MOS器件的摻雜區進行摻雜時，首先利用光刻膠在矽片上定義出MOS器件的摻雜區，然後利用離子注入的方式在摻雜區中進行輕摻雜，摻雜濃度控制在5X10_14cm_3之間。此後去除光刻膠，並將矽片放入氧化爐中進行氧化，以便在矽片表面形成氧化層，氧化溫度為850°C，形成的氧化層厚度為160埃；接著在硼乳膠源中加入光刻膠，硼乳膠源和光刻膠的比例為(重量比):10:5克；將硼乳膠源和光刻膠混合，然後並放入攪拌器皿中進行充分的攪拌，攪拌時間為3小時，從而得到混合液；下一步將得到的混合液塗覆到氧化後的矽片上，形成混合液塗覆層，塗覆層厚度為300微米；將塗覆混合液的矽片進行烘烤，烘烤溫度為140攝氏度，烘烤時間20分鐘，烘烤的主要目的是使所述塗覆層中的有機溶劑完全發揮；將烘烤後的矽片取出，直接放入雜質擴散爐進行雜質擴散，擴散溫度控制在1150攝氏度，擴散時間控制在2.5小時，擴散濃度為5X IO-15CnT3 ;擴散完畢後，在將擴散爐降溫，直至達到室溫時將矽片取出，完成MOS器件摻雜區的摻雜製作。
[0015]實施例3
[0016]本發明提出的MOS器件的摻雜區進行摻雜時，首先利用光刻膠在矽片上定義出MOS器件的摻雜區，然後利用離子注入的方式在摻雜區中進行輕摻雜，摻雜濃度控制在5X 10_14cm_3之間。此後去除光刻膠，並將矽片放入氧化爐中進行氧化，以便在矽片表面形成氧化層，氧化溫度為850°C，形成的氧化層厚度為160埃；接著在硼乳膠源中加入光刻膠，硼乳膠源和光刻膠的比例為(重量比):10:6克；將硼乳膠源和光刻膠混合，然後並放入攪拌器皿中進行充分的攪拌，攪拌時間為3.5小時，從而得到混合液；下一步將得到的混合液塗覆到氧化後的矽片上，形成混合液塗覆層，塗覆層厚度為400微米；將塗覆混合液的矽片進行烘烤，烘烤溫度為160攝氏度，烘烤時間25分鐘，烘烤的主要目的是使所述塗覆層中的有機溶劑完全發揮；將烘烤後的矽片取出，直接放入雜質擴散爐進行雜質擴散，擴散溫度控制在1250攝氏度，擴散時間控制在3.5小時，擴散濃度為5X10_16cm_3 ;擴散完畢後，在將擴散爐降溫，直至達到室溫時將矽片取出，完成MOS器件摻雜區的摻雜製作。
[0017]至此已對本發明做了詳細的說明，但前文的描述的實施例僅僅只是本發明的優選實施例，其並非用於限定本發明。本領域技術人員可對本發明做任何的修改，而本發明的保護範圍由所附的權利要求來限定。
【權利要求】
1.一種MOS器件的摻雜方法，所述方法包括兩個步驟: 步驟一，在矽片上利用離子注入輕摻雜； 步驟二，在矽片上形成氧化層，然後進行熱擴散摻雜。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於: 所述步驟一中，首先利用光刻膠在矽片上定義出MOS器件的摻雜區，然後利用離子注入的方式在摻雜區中進行輕摻雜，摻雜濃度控制在I X IO-14Cm-3至5 X IO-14Cm-3之間，此後去除光刻膠； 所述步驟二中，將矽片放入氧化爐中進行氧化，以便在矽片表面形成氧化層，氧化溫度約為650?850°C，形成的氧化層厚度約為120?160埃；接著在硼乳膠源中加入光刻膠，硼乳膠源和光刻膠的比例約為(重量比MO:3?6克；將硼乳膠源和光刻膠混合，然後並放入攪拌器皿中進行充分的攪拌，攪拌時間約為2.5?3.5小時，從而得到混合液；下一步將得到的混合液塗覆到氧化後的矽片上，形成混合液塗覆層，塗覆層厚度約為300-400微米；將塗覆混合液的矽片進行烘烤，烘烤溫度約為140-160攝氏度，烘烤時間約為20?25分鐘；將烘烤後的矽片取出，直接放入雜質擴散爐進行雜質擴散，擴散溫度控制在約為1150-1250攝氏度，擴散時間控制在約為2.5?3.5小時，擴散濃度約為5X10_15cm_3至5X10_16cm_3 ；擴散完畢後，在將擴散爐降溫，直至達到室溫時將矽片取出，完成MOS器件摻雜區的摻雜製作。
【文檔編號】H01L21/336GK103594375SQ201310501100
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年10月22日 優先權日:2013年10月22日
【發明者】叢國芳 申請人:溧陽市東大技術轉移中心有限公司