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一種多晶硅柵電極的離子注入方法與流程

文檔序號:12041883閱讀:1218來源:國知局
一種多晶硅柵電極的離子注入方法與流程
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域,涉及半導(dǎo)體制造中所使用的離子注入方法,尤其涉及多晶硅柵電極的離子注入方法。

背景技術(shù):
MOS器件結(jié)構(gòu)中包括柵電極,其通常采用多晶硅形成。為形成低電阻率的多晶硅,通常需對多晶硅柵電極進(jìn)行摻雜,在該摻雜過程中,由于離子注入相對具有可控性好等優(yōu)點(diǎn),被廣泛用來摻雜形成多晶硅柵電極。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展,器件特征尺寸越來小,因此對柵電極形貌尺寸精度要求越來越高。柵電極形貌尺寸在偏離預(yù)定尺寸變化時(shí),也即發(fā)生變形時(shí),會導(dǎo)致各種各樣的器件可靠性問題,影響良率。因此,在離子注入形成多晶硅柵電極時(shí),有必要綜合考慮多晶硅柵電極的離子注入工藝過程對柵極形貌尺寸的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于,減小由離子注入工藝過程所導(dǎo)致的多晶硅柵極形貌變化。為實(shí)現(xiàn)以上目的或者其他目的,本發(fā)明提供一種多晶硅柵電極的離子注入方法,其特征在于,設(shè)置所述離子注入的能量參數(shù)以減小所述多晶硅柵電極在離子注入過程中產(chǎn)生的形變。按照本發(fā)明一實(shí)施例的離子注入方法,其中,所述離子注入的能量參數(shù)的范圍為10KeV至40KeV。在之前所述實(shí)施例的離子注入方法中,較佳地,所述離子注入用于對所述多晶硅柵電極進(jìn)行N型摻雜。在之前所述實(shí)施例的離子注入方法中,較佳地,所述離子注入用于0.13微米工藝代,或者用于0.13微米以下工藝代。在之前所述實(shí)施例的離子注入方法中,較佳地,所述離子注入的能量參數(shù)被設(shè)置為約30KeV。在之前所述實(shí)施例的離子注入方法中,較佳地,所述離子注入的束流約為10mA,離子注入的質(zhì)量約為75個(gè)單位原子量,離子注入的劑量約為6E15/cm3。在之前所述實(shí)施例的離子注入方法中,較佳地,通過所述離子注入方法所形成的MOS器件用于形成靜態(tài)隨機(jī)存儲器單元。本發(fā)明的技術(shù)效果是,通過選擇減小子注入的能量參數(shù),可以減小離子注入過程中的物理刻蝕作用,減小多晶硅柵電極在離子注入過程中產(chǎn)生的形變,提高M(jìn)OS器件的制造良率并提高其可靠性。附圖說明從結(jié)合附圖的以下詳細(xì)說明中,將會使本發(fā)明的上述和其他目的及優(yōu)點(diǎn)更加完全清楚,其中,相同或相似的要素采用相同的標(biāo)號表示。圖1是多晶硅柵電極的形貌在離子注入過程中發(fā)生變形的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是按照本發(fā)明一實(shí)施例提供的及多晶硅柵電極的離子注入方法示意圖。具體實(shí)施方式下面介紹的是本發(fā)明的多個(gè)可能實(shí)施例中的一些,旨在提供對本發(fā)明的基本了解,并不旨在確認(rèn)本發(fā)明的關(guān)鍵或決定性的要素或限定所要保護(hù)的范圍。容易理解,根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案,在不變更本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神下,本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以提出可相互替換的其他實(shí)現(xiàn)方式。因此,以下具體實(shí)施方式以及附圖僅是對本發(fā)明的技術(shù)方案的示例性說明,而不應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的全部或者視為對本發(fā)明技術(shù)方案的限定或限制。申請人發(fā)現(xiàn),在對多晶硅柵電極進(jìn)行離子注入工藝時(shí),離子注入前后,多晶硅柵電極的形貌會發(fā)生變形,從而,在進(jìn)一步基于該變形的多晶硅柵電極制備MOS器件時(shí),會導(dǎo)致可靠性問題。以0.13微米工藝的SRAM(靜態(tài)隨機(jī)存儲器)中MOS器件為例,其多晶硅柵電極需要進(jìn)行N型摻雜以形成N型多晶硅柵電極。在離子注入的過程中,離子源一般采用AS,設(shè)置離子注入的束流、離子質(zhì)量、離子注入劑量、離子注入的能量等參數(shù),其中,離子注入的能量被設(shè)置為60KeV(電子伏)。離子注入結(jié)束后,被離子注入的部分由方形變?yōu)閳A形,發(fā)生變形現(xiàn)象。在其后的在多晶硅柵電極上形成金屬硅化物(例如,鈷金屬硅化物)的過程中,變形處會進(jìn)一步對柵氧化層產(chǎn)生損壞,從而可能不能通過其后的WAT(WaferAcceptTest,晶圓可接受測試)測試,影響產(chǎn)品的良率和可靠性。圖1所示為多晶硅柵電極的形貌在離子注入過程中發(fā)生變形的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示,MOS器件100的多晶硅柵電極110通過離子注入來實(shí)現(xiàn)摻雜。在該示例中,是在0.13微米工藝代中完成,對多晶硅柵電極110的摻雜為N型摻雜;具體離子注入的參數(shù)設(shè)置為:離子注入的束流約為10mA,離子注入的質(zhì)量約為75,離子注入的劑量約為6E15/cm3,離子注入的能量為60KeV。在離子注入完成后,多晶硅柵電極110由如圖1所示的虛線形貌變形為如圖1所示的大致圓弧形結(jié)構(gòu),多晶硅柵電極110的邊沿處(多晶硅柵電極110與邊墻結(jié)構(gòu)120的接觸處)的高度大大減小,因此,有可能在其后的金屬硅化物形成步驟中(金屬層與多晶硅柵電極110反應(yīng)生成金屬硅化物,會消耗一定厚度的多晶硅),該邊沿處的硅被反應(yīng)耗盡從而會對柵介質(zhì)層130產(chǎn)生損壞。隨著工藝技術(shù)代的不斷進(jìn)步、器件特征尺寸的不斷減小,多晶硅柵電極的尺寸也將不斷減?。ɡ缙浜穸瘸叽纾尤菀子捎诙嗑Ч钖烹姌O的離子注入產(chǎn)生的變形導(dǎo)致諸如上述的損壞現(xiàn)象。申請人通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),離子注入過程中,對多晶硅柵電極的形貌發(fā)生變形作用主要源自于離子注入能量參數(shù),而不是離子注入的束流和質(zhì)量。束流是指離子注入時(shí)打到晶圓表面的電流的大小,一般情況下,注入的束流越大,完成同樣劑量離子注入的時(shí)間越短,可能會降低離子書對多晶硅柵電極的沖擊。但是,實(shí)驗(yàn)證明,束流的變化并不會對多晶硅柵電極的變形發(fā)生顯著影響。同樣,在質(zhì)量降低的情況下下,一般情況下,也會降低對晶圓表面的沖擊;但是,由于離子是相對高速運(yùn)動的,質(zhì)量大小的調(diào)整對晶圓片產(chǎn)生的沖擊的影響并不大;同樣實(shí)驗(yàn)證明,在可選范圍內(nèi)的質(zhì)量的變化并不會對多晶硅柵電極的變形發(fā)生顯著影響。因此,難以通過調(diào)整離子注入的束流、質(zhì)量參數(shù)來改善離子注入對多晶硅柵電極的影響。圖2所示為按照本發(fā)明一實(shí)施例提供的及多晶硅柵電極的離子注入方法示意圖。如圖2所示,MOS器件200的多晶硅柵電極210通過離子注入來實(shí)現(xiàn)摻雜。在該實(shí)施例中,該MOS器件200是用于形成SRAM單元,其是0.13微米工藝代中完成。多晶硅柵電極210選擇N型摻雜形成NSD結(jié)構(gòu),具體地,可以選擇磷作為摻雜源,目標(biāo)摻雜濃度為1E15/cm-3左右。在本發(fā)明中,通過降低離子注入的能量(相比如圖1所示)來減小多晶硅柵電極210的變形。在該實(shí)施例中,離子注入的能量參數(shù)被設(shè)置在30KeV左右,但是,需要理解的是,在其他實(shí)施例中,離子注入的能量可以在10KeV-40KeV范圍內(nèi)選擇設(shè)置,例如,20KeV、35KeV等。離子注入的其他參數(shù)設(shè)置為:離子注入的束流為10mA,離子注入的質(zhì)量為75個(gè)單位原子量(定義C原子質(zhì)量的十二分之一為一個(gè)單位原子量),離子注入的劑量為6E15/cm3。通過降低離子注入的能量,離子注入過程中離子對多晶硅表面的物理刻蝕作用減弱,方形的多晶硅柵電極210的形貌能較好地保持,如圖2所示,在離子注入完成后,多晶硅柵電極210基本地保持為方形,多晶硅柵電極210的邊沿處(多晶硅柵電極210與邊墻結(jié)構(gòu)220的接觸處)的高度降低較少,因此,在其后的金屬硅化物形成步驟中,不會因該邊沿處的硅的反應(yīng)耗盡導(dǎo)致對柵介質(zhì)層230產(chǎn)生損壞,能避免由于多晶硅柵電極形變所產(chǎn)生可靠性等問題。需要說明的是,以上實(shí)施例的離子注入方法并不限于應(yīng)用于0.13微米工藝代,本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)以上實(shí)施例教導(dǎo),將該離子注入方法應(yīng)用于0.13微米以下工藝代中的MOS器件的制備,例如,90納米工藝代中。同樣地,以上實(shí)施例的離子注入方法所制備的MOS器件也并不限于應(yīng)用于SRAM單元中。以上例子主要說明了本發(fā)明的離子注入方法。盡管只對其中一些本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了描述,但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解,本發(fā)明可以在不偏離其主旨與范圍內(nèi)以許多其他的形式實(shí)施。因此,所展示的例子與實(shí)施方式被視為示意性的而非限制性的,在不脫離如所附各權(quán)利要求所定義的本發(fā)明精神及范圍的情況下,本發(fā)明可能涵蓋各種的修改與替換。
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