一種mos器件的摻雜方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種MOS器件的摻雜方法，所述方法依次包括如下步驟：步驟一，將硅片置入擴散爐中進行第一次熱擴散；步驟二，在上述擴散爐中通入氧氣，從而在硅片表面形成薄氧化層；步驟三，在硅片的薄氧化層表面涂覆混合液，然后進行第二次熱擴散摻雜。
【專利說明】—種MOS器件的摻雜方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種MOS器件的摻雜方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的MOS器件的雜質(zhì)的摻雜過程是決定器件的參數(shù)的高低及均勻性的關(guān)鍵技術(shù)。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(tài)源在高溫擴散的方法。對于離子注入方法，其摻雜速度較快，精度控制優(yōu)良，但是離子注入會導致晶格缺陷，從而影響MOS器件的性能。對于直接用乳膠源或者氣態(tài)源在高溫擴散的方法來摻入雜質(zhì)在需要高的硼方塊電阻時，由于雜質(zhì)源的濃度很高，從而精度很差。這樣一來制作的半導體器件參數(shù)一致性很差:如導通電阻、擊穿電壓、放大倍數(shù)等。
[0003]隨著MOS器件特征尺寸(柵長度)的不斷減小，為抑制短溝道效應，體區(qū)(溝道區(qū))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(tǒng)的MOS器件制造過程中的氧化層是用來隔離硼、磷等雜質(zhì)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，那么硼、磷等雜質(zhì)就會擴散進入。因此，對于MOS器件而言，迫切需要一種即能夠精確控制雜質(zhì)的摻入濃度的技術(shù)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是提供一種MOS器件的摻雜方法。以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的MOS器件的摻雜區(qū)進行摻雜時，依次包括如下步驟:
[0006]步驟一，將硅片置入擴散爐中進行第一次熱擴散；
[0007]步驟二，在上述擴散爐中通入氧氣，從而在硅片表面形成薄氧化層；
[0008]步驟三，在硅片的薄氧化層表面涂覆混合液，然后進行第二次熱擴散摻雜。
[0009]其中，步驟一中，先采用光刻膠在硅片上定義出非摻雜區(qū)域，從而露出非摻雜區(qū)域的表面，然后在非摻雜區(qū)域的表面上形成氮化硅層，所述氮化硅層的主要作用是作為雜質(zhì)阻擋層，因此其厚度要足夠厚，以防止雜質(zhì)進入非摻雜區(qū)域，在本發(fā)明中，氮化硅層的厚度約為100-200微米。然后將硅片置入擴散爐中，排空擴散爐中的氧氣后進行第一次熱擴散，擴散濃度約為5X 10_14cm_3至IX 10_15cm_3，擴散溫度約為1100-1200攝氏度，擴散時間約為2-3小時；
[0010]其中，步驟二中，在完成步驟一的擴散爐中通入氧氣，從而在硅片的摻雜區(qū)域表面形成氧化層，擴散爐溫度約為700-800攝氏度，形成氧化層的厚度約為100-150埃；
[0011]其中，在步驟三中，將形成氧化層的硅片取出，在硅片形成氧化層的表面涂覆混合液，所述混合液由硼乳膠源中加入光刻膠形成，硼乳膠源和光刻膠的比例約為(重量比):10:3?6克；混合液的具體混合過程為:將硼乳膠源和光刻膠混合，然后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。此后將得到的混合液涂覆到硅片的氧化層表面上以便形成混合液涂覆層，涂覆層厚度約為300-400微米；將涂覆混合液的硅片進行烘烤，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涂覆層中的有機溶劑完全發(fā)揮；將烘烤后的硅片取出，再次放入擴散爐進行雜質(zhì)的第二次熱擴散，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 ;擴散完畢后，再將擴散爐降溫，直至達到室溫時將硅片取出，經(jīng)過去除硅片表面的氮化硅層后，完成MOS器件摻雜區(qū)的摻雜制作。
[0012]本發(fā)明通過在硅片第一次擴散形成輕摻雜區(qū)，然后再在硅片上的摻雜區(qū)域表面氧化生成二氧化硅氧化層，通過二氧化硅層來控制擴散雜質(zhì)的濃度，從而能夠精確控制MOS器件摻雜區(qū)所需要的摻雜濃度。
【具體實施方式】
[0013]實施例1
[0014]本發(fā)明提出的MOS器件的摻雜區(qū)進行摻雜時，依次包括如下步驟:
[0015]步驟一，將硅片置入擴散爐中進行第一次熱擴散；
[0016]步驟二，在上述擴散爐中通入氧氣，從而在硅片表面形成薄氧化層；
[0017]步驟三，在硅片的薄氧化層表面涂覆混合液，然后進行第二次熱擴散摻雜。
[0018]其中，步驟一中，先采用光刻膠在硅片上定義出非摻雜區(qū)域，從而露出非摻雜區(qū)域的表面，然后在非摻雜區(qū)域的表面上形成氮化硅層，所述氮化硅層的主要作用是作為雜質(zhì)阻擋層，因此其厚度要足夠厚，以防止雜質(zhì)進入非摻雜區(qū)域，在本發(fā)明中，氮化硅層的厚度約為100微米。然后將硅片置入擴散爐中，排空擴散爐中的氧氣后進行第一次熱擴散，擴散濃度約為5X 10_14cm_3，擴散溫度約為1100攝氏度，擴散時間約為2小時；
[0019]其中，步驟二中，在完成步驟一的擴散爐中通入氧氣，從而在硅片的摻雜區(qū)域表面形成氧化層，擴散爐溫度約為700攝氏度，形成氧化層的厚度約為100埃；
[0020]其中，在步驟三中，將形成氧化層的硅片取出，在硅片形成氧化層的表面涂覆混合液，所述混合液由硼乳膠源中加入光刻膠形成，硼乳膠源和光刻膠的比例約為(重量比):10:3克；混合液的具體混合過程為:將硼乳膠源和光刻膠混合，然后放入攪拌器皿中進行充分的攪拌，攪拌時間約為3小時。此后將得到的混合液涂覆到硅片的氧化層表面上以便形成混合液涂覆層，涂覆層厚度約為300微米；將涂覆混合液的硅片進行烘烤，烘烤溫度約為140攝氏度，烘烤時間約為20分鐘，烘烤的主要目的是使所述涂覆層中的有機溶劑完全發(fā)揮；將烘烤后的硅片取出，再次放入擴散爐進行雜質(zhì)的第二次熱擴散，擴散溫度控制在約為1150攝氏度，擴散時間控制在約為3小時，擴散濃度約為5X10_15cm_3 ;擴散完畢后，再將擴散爐降溫，直至達到室溫時將硅片取出，經(jīng)過去除硅片表面的氮化硅層后，完成MOS器件摻雜區(qū)的摻雜制作。
[0021]實施例2
[0022]本發(fā)明提出的MOS器件的摻雜區(qū)進行摻雜時，依次包括如下步驟:
[0023]步驟一，將硅片置入擴散爐中進行第一次熱擴散；
[0024]步驟二，在上述擴散爐中通入氧氣，從而在硅片表面形成薄氧化層；
[0025]步驟三，在硅片的薄氧化層表面涂覆混合液，然后進行第二次熱擴散摻雜。
[0026]其中，步驟一中，先采用光刻膠在硅片上定義出非摻雜區(qū)域，從而露出非摻雜區(qū)域的表面，然后在非摻雜區(qū)域的表面上形成氮化硅層，所述氮化硅層的主要作用是作為雜質(zhì)阻擋層，因此其厚度要足夠厚，以防止雜質(zhì)進入非摻雜區(qū)域，在本發(fā)明中，氮化硅層的厚度約為200微米。然后將硅片置入擴散爐中，排空擴散爐中的氧氣后進行第一次熱擴散，擴散濃度約為IX 10_15cm_3，擴散溫度約為1200攝氏度，擴散時間約為3小時；
[0027]其中，步驟二中，在完成步驟一的擴散爐中通入氧氣，從而在硅片的摻雜區(qū)域表面形成氧化層，擴散爐溫度約為800攝氏度，形成氧化層的厚度約為150埃；
[0028]其中，在步驟三中，將形成氧化層的硅片取出，在硅片形成氧化層的表面涂覆混合液，所述混合液由硼乳膠源中加入光刻膠形成，硼乳膠源和光刻膠的比例約為(重量比):10:6克；混合液的具體混合過程為:將硼乳膠源和光刻膠混合，然后放入攪拌器皿中進行充分的攪拌，攪拌時間約為3.5小時。此后將得到的混合液涂覆到硅片的氧化層表面上以便形成混合液涂覆層，涂覆層厚度約為400微米；將涂覆混合液的硅片進行烘烤，烘烤溫度約為160攝氏度，烘烤時間約為25分鐘，烘烤的主要目的是使所述涂覆層中的有機溶劑完全發(fā)揮；將烘烤后的硅片取出，再次放入擴散爐進行雜質(zhì)的第二次熱擴散，擴散溫度控制在約為1250攝氏度，擴散時間控制在約為3.5小時，擴散濃度約為5X 10_16cm_3 ;擴散完畢后，再將擴散爐降溫，直至達到室溫時將硅片取出，經(jīng)過去除硅片表面的氮化硅層后，完成MOS器件摻雜區(qū)的摻雜制作。
[0029]實施例3
[0030]本發(fā)明提出的MOS器件的摻雜區(qū)進行摻雜時，依次包括如下步驟:
[0031]步驟一，將硅片置入擴散爐中進行第一次熱擴散；
[0032]步驟二，在上述擴散爐中通入氧氣，從而在硅片表面形成薄氧化層；
[0033]步驟三，在硅片的薄氧化層表面涂覆混合液，然后進行第二次熱擴散摻雜。
[0034]其中，步驟一中，先采用光刻膠在硅片上定義出非摻雜區(qū)域，從而露出非摻雜區(qū)域的表面，然后在非摻雜區(qū)域的表面上形成氮化硅層，所述氮化硅層的主要作用是作為雜質(zhì)阻擋層，因此其厚度要足夠厚，以防止雜質(zhì)進入非摻雜區(qū)域，在本發(fā)明中，氮化硅層的厚度約為160微米。然后將硅片置入擴散爐中，排空擴散爐中的氧氣后進行第一次熱擴散，擴散濃度約為8X 10_15cm_3，擴散溫度約為1150攝氏度，擴散時間約為2.5小時；
[0035]其中，步驟二中，在完成步驟一的擴散爐中通入氧氣，從而在硅片的摻雜區(qū)域表面形成氧化層，擴散爐溫度約為750攝氏度，形成氧化層的厚度約為130埃；
[0036]其中，在步驟三中，將形成氧化層的硅片取出，在硅片形成氧化層的表面涂覆混合液，所述混合液由硼乳膠源中加入光刻膠形成，硼乳膠源和光刻膠的比例約為(重量比):10:5克；混合液的具體混合過程為:將硼乳膠源和光刻膠混合，然后放入攪拌器皿中進行充分的攪拌，攪拌時間約為3小時。此后將得到的混合液涂覆到硅片的氧化層表面上以便形成混合液涂覆層，涂覆層厚度約為360微米；將涂覆混合液的硅片進行烘烤，烘烤溫度約為150攝氏度，烘烤時間約為25分鐘，烘烤的主要目的是使所述涂覆層中的有機溶劑完全發(fā)揮；將烘烤后的硅片取出，再次放入擴散爐進行雜質(zhì)的第二次熱擴散，擴散溫度控制在約為1200攝氏度，擴散時間控制在約為3小時，擴散濃度約為lX10_16cm_3 ;擴散完畢后，再將擴散爐降溫，直至達到室溫時將硅片取出，經(jīng)過去除硅片表面的氮化硅層后，完成MOS器件摻雜區(qū)的摻雜制作。
[0037]至此已對本發(fā)明做了詳細的說明，但前文的描述的實施例僅僅只是本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其并非用于限定本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員可對本發(fā)明做任何的修改，而本發(fā)明的保護范圍由所附的權(quán)利要求來限定。
【權(quán)利要求】
1.一種MOS器件的摻雜方法，所述方法依次包括如下步驟: 步驟一，將硅片置入擴散爐中進行第一次熱擴散； 步驟二，在上述擴散爐中通入氧氣，從而在硅片表面形成薄氧化層； 步驟三，在硅片的薄氧化層表面涂覆混合液，然后進行第二次熱擴散摻雜。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于: 其中，步驟一中，先采用光刻膠在硅片上定義出非摻雜區(qū)域，從而露出非摻雜區(qū)域的表面，然后在非摻雜區(qū)域的表面上形成氮化硅層，氮化硅層的厚度約為100-200微米；然后將硅片置入擴散爐中，排空擴散爐中的氧氣后進行第一次熱擴散，擴散濃度約為5X10_14cm_3至lX10_15cm_3，擴散溫度約為1100-1200攝氏度，擴散時間約為2_3小時； 其中，步驟二中，在完成步驟一的擴散爐中通入氧氣，從而在硅片的摻雜區(qū)域表面形成氧化層，擴散爐溫度約為700-800攝氏度，形成氧化層的厚度約為100-150埃； 其中，在步驟三中，將形成氧化層的硅片取出，在硅片形成氧化層的表面涂覆混合液，所述混合液由硼乳膠源中加入光刻膠形成，硼乳膠源和光刻膠的比例約為(重量比):10:3?6克；混合液的具體混合過程為:將硼乳膠源和光刻膠混合，然后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；此后將得到的混合液涂覆到硅片的氧化層表面上以便形成混合液涂覆層，涂覆層厚度約為300-400微米；將涂覆混合液的硅片進行烘烤，烘烤溫度約為140-160攝氏度，烘烤時間約為20?25分鐘；將烘烤后的硅片取出，再次放入擴散爐進行雜質(zhì)的第二次熱擴散，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 ;擴散完畢后，再將擴散爐降溫，直至達到室溫時將硅片取出，經(jīng)過去除硅片表面的氮化硅層后，完成MOS器件摻雜區(qū)的摻雜制作。
【文檔編號】H01L21/336GK103617948SQ201310500173
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月22日
【發(fā)明者】叢國芳 申請人:溧陽市東大技術(shù)轉(zhuǎn)移中心有限公司