專利名稱：金屬氧化物半導體場效應晶體管結構及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種MOSFET(金屬氧化物半導體場效應晶體管)結構及其制造方法，特別涉及一種改進的MOSFET結構及其制造方法，其能夠只在漏區(qū)形成輕摻雜漏(LDD)。


圖1示出了常規(guī)MOSFET。
如圖所示，常規(guī)MOSFET包括形成于p型半導體襯底1上表面上的柵氧化膜4和柵極5。此外，n型第一高濃度雜質區(qū)3a和n型第二高濃度雜質區(qū)3b相對于柵對稱地形成。n型第一輕摻雜區(qū)2a和n型第二輕摻雜區(qū)2b形成于n型第一和第二高濃度雜質區(qū)3a和3b區(qū)之間，并與n型第一和第二高濃度雜質區(qū)3a和3b相鄰。這里，n型第一輕摻雜區(qū)2a和n型第二輕摻雜區(qū)2b由p型半導體襯底1隔開。
下面結合圖2A-2E說明常規(guī)LDD MOSFET的制造工藝。
首先，如圖2a所示，在p型半導體襯底1的上表面上形成柵氧化膜4，并在柵化膜4上形成柵極5。此后，利用柵極5作自對準掩模，在柵極5的左右側，向半導體襯底1離子注入如1-2×1013原子/cm2的磷等n型雜質，從而形成第一和第二輕摻雜區(qū)2a和2b，如圖2b所示。然后，如圖2C所示，分別在柵極5和p型半導體襯底1的上表面上形成絕緣膜6，并均勻地刻蝕絕緣膜6的整個表面，從而形成側壁間隔層7，如圖2D所示。此后，利用側壁間隔層7和柵極5作自對準掩模，以約1×1015原子/cm2的劑量，向半導體襯底1中離子注入如As(砷)等n型雜質，從而形成第一高濃度雜質區(qū)3a和第二高濃度雜質區(qū)3b。
上述LDD結構基本上可以防止MOSFET中的熱載流子現(xiàn)象。即，如果MOSFET溝道中形成的電場加速的電子的能量超過禁帶能量(1.1eV)，則電子與半導體襯底中的硅晶格碰撞，從而通過上述的碰撞電離過程產(chǎn)生電子空穴對。這里，空穴主要傳輸?shù)焦枰r底中，可以觀察到襯底電流。另外，甚至在不超過硅半導體襯底和SiO2柵氧化膜間靜電勢壘電壓的柵電壓能量(約3.1eV)時，電子也能傳輸?shù)綎叛趸?。由于電位的作用一部分電子保留在氧化膜內，這可以增大晶體管的閾值電壓Vth，這樣便降低了界面部分質量和跨導，上述現(xiàn)象稱作熱載流子效應。另外，如果器件中的電場高，則溝道中的電子可以直接傳輸?shù)綎叛趸?。由于高電場會形成熱載流子，所以可以通過在具有最高電場的漏附近形成高濃度雜質區(qū)來防止熱載流子的發(fā)生。上述結構稱作LDD結構。因此，為防止熱載流子效應構成的LDD結構是在漏附近形成輕摻雜區(qū)。然而，輕摻雜區(qū)最好通過自對準形成。因此，常規(guī)LDD結構中，在柵極上形成側壁間隔層，并分別在源和漏附近形成輕摻雜區(qū)。另外，由于在源和漏附近形成輕摻雜區(qū)所以形成了淺結，并且該淺結并不能通過延長溝道來防止因溝道縮短造成的短溝道效應，這是因為常規(guī)深結會把雜質引入到柵的下表面。但是，形成于源和漏附近的輕摻雜區(qū)，可以防止熱載流子現(xiàn)象和短溝道效應。然而，與非LDD結構晶體管相比，由于溝道電阻，漏電流和跨導會減小約10-20％。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種MOSFET結構及其制造方法，其克服了現(xiàn)有技術中的上述問題。
本發(fā)明另一目的是提供一種改進的MOSFET結構及其制造方法，能夠在發(fā)生熱載流子效應的漏區(qū)附近形成輕摻雜區(qū)，但不在源區(qū)附近形成輕摻雜區(qū)。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種改進的MOSFET結構及其制造方法，其中不另外使用單獨的掩模，而利用柵作自對準掩模，在源區(qū)附近不形成輕摻雜區(qū)。
為了實現(xiàn)上述目的，提供一種MOSFET結構，該結構包括半導體襯底；形成于半導體襯底上的柵氧化膜和柵極；形成于半導體襯底中的第一高濃度雜質區(qū)，該區(qū)與柵極一側相鄰；形成于半導體襯底中的輕摻雜區(qū)，該區(qū)與柵極的另一側相鄰；及與輕摻雜區(qū)相鄰形成的第二高濃度雜質區(qū)。
為了實現(xiàn)上述目的，還提供一種MOSFET結構的制造方法，該方法包括以下步驟依次在半導體襯底上形成柵氧化膜和柵極多晶硅膜；利用柵極掩模構圖多晶硅膜，以形成柵極；向柵極兩側的半導體襯底中離子注入輕摻雜雜質，在半導體襯底中形成第一輕摻雜區(qū)和第二輕摻雜區(qū)；在柵極和半導體襯底的整個表面上形成掩蔽層；構圖該掩蔽層，形成局部掩模，覆蓋柵極和第二輕摻雜區(qū)的一部分；及向掩模兩側的半導體襯底中注入高濃度雜質。
通過以下的說明會更清楚本發(fā)明的其它優(yōu)點、目的和特征。
通過以下的詳細說明及只是說明性的附圖會更充分的理解本發(fā)明，但這一切并不是對本發(fā)明的限制，其中圖1是展示常規(guī)MOSFET的剖面圖；圖2A-2E是展示常規(guī)MOSFET制造方法的剖面圖；圖3是展示本發(fā)明的MOSFET的剖面圖；及圖4A-4E是展示本發(fā)明的MOSFET制造方法的剖面圖。
圖3示出了本發(fā)明的MOSFET。
在本發(fā)明的MOSFET，柵氧化膜4和柵極5形成于p型半導體襯底上。
源區(qū)3a為n型第一高濃度雜質區(qū)，漏區(qū)3b為第二高濃度雜質區(qū)，它們皆形成于半導體襯底中，并相對于柵極5對稱，輕摻雜區(qū)2b即LDD形成于漏區(qū)3b和柵極5之間，與漏區(qū)3b相鄰。
下面結合圖4A-4E說明本發(fā)明的MOSFET制造方法。
首先，利用柵極5作自對準掩模，向柵極5兩側的p型半導體襯底1中離子注入如1-2×1013原子/cm2的磷等n型雜質，從而形成輕摻雜區(qū)2a和2b。
此后，如圖4C所示，在柵極5和p型半導體襯底1的上表面上形成光刻膠膜6。
接著，如圖4D所示，通過對光刻膠膜6向著輕摻雜區(qū)2b偏移柵極掩模(未示出)，對光刻膠膜6曝光，構圖光刻膠膜6，由保留于柵極5和輕摻雜區(qū)2b的一部分上的光刻膠膜形成局部掩模7。此后，利用光刻膠膜6的局部掩模7作自對準掩模，以約1×1015原子/cm2的劑量，向半導體襯底1中離子注入As(砷)，從而形成第一高濃度雜質區(qū)即源區(qū)3a，和第二高濃度雜質區(qū)漏區(qū)3b，如圖4E所示。
如上所述，本發(fā)明的MOSFET中，由于只在漏附近形成LDD，所以溝道電阻減小，從而可以增大MOSFE的驅動能力。另外，比起利用側壁間隔層形成的常規(guī)LDD結構，可以簡化制造工藝，提高生產(chǎn)率。
盡管為了說明公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領域的普通技術人員很清楚，本發(fā)明可以有各種改型、附加和替換，這些皆不脫離所附權利要求書所限定的范圍和精神。
權利要求
1.一種MOSFET(金屬氧化物場效應晶體管)結構，包括半導體襯底；形成于半導體襯底上的柵氧化膜和柵極；形成于半導體襯底中的第一高濃度雜質區(qū)，該區(qū)與柵極一側相鄰；形成于半導體襯底中的輕摻雜區(qū)，該區(qū)與柵極的另一側相鄰；及與輕摻雜區(qū)相鄰形成的第二高濃度雜質區(qū)。
2.如權利要求1的MOSFET結構，其特征在于，第一高濃度雜質區(qū)是源區(qū)，第二高濃度雜質區(qū)是漏區(qū)。
3.如權利要求2的MOSFET結構，其特征在于，輕摻雜區(qū)在漏區(qū)附近形成，而不在源區(qū)附近形成。
4.一種MOSFET制造方法，包括以下步驟在半導體襯底上形成柵氧化膜和多晶硅膜；利用柵極掩模構圖多晶硅膜，以形成柵極；向柵極兩側的半導體襯底中離子注入輕摻雜雜質，在半導體襯底中形成第一輕摻雜區(qū)和第二輕摻雜區(qū)；在柵極和半導體襯底的整個表面上形成掩蔽層；通過向第二輕摻雜區(qū)偏移柵極掩模，構圖掩蔽層，形成局部掩模，覆蓋柵極和第二輕摻雜區(qū)的一部分；及向局部掩模兩側的半導體襯底中注入高濃度雜質。
5.如權利要求4的方法，其特征在于，掩蔽層是光刻膠膜。
全文摘要
一種MOSFET結構及其制造方法,其中不用任何掩模而是用自對準柵掩模,不在源附近形成輕摻雜區(qū)。該結構包括:半導體襯底;形成于半導體襯底上的柵氧化膜和柵極;形成于半導體襯底中的第一高濃度雜質區(qū),該區(qū)與柵極一側相鄰;形成于半導體襯底中的輕摻雜區(qū),該區(qū)與柵極的另一側相鄰,及與輕摻雜區(qū)相鄰形成的第二高濃度雜質區(qū)。
文檔編號H01L21/336GK1193817SQ97116248
公開日1998年9月23日 申請日期1997年8月22日 優(yōu)先權日1997年3月18日
發(fā)明者全錫珤 申請人:Lg半導體株式會社