MOS器件的柵氧化層結構及工藝方法技術

本發明專利技術公開了一種MOS器件的柵氧化層結構，所述MOS器件位于襯底中，由STI或者場氧隔離，襯底中包含有LDD區，所述源區及漏區位于LDD中，LDD區之間為MOS器件的溝道；溝道上的襯底表面為柵氧化層及多晶硅柵極，多晶硅柵極之上覆蓋氮化硅硬掩膜，多晶硅柵極兩側為柵極側墻；所述源區及漏區通過接觸孔引出；所述柵氧化層在溝道方向上是兩端厚、中間薄的形態，即靠近柵極側墻的柵氧化層厚度大于溝道中間區域的柵氧化層的厚度。本發明專利技術既可以保持器件的電流驅動能力不變，同時又可以提高源漏間的耐壓。本發明專利技術還公開了所述的MOS器件的柵氧化層結構的工藝方法。

Gate oxide structure of MOS device and process method thereof

The invention discloses a gate oxide layer structure of a MOS device, the MOS device is positioned on the substrate, by STI or the field oxide isolation, the substrate contains the LDD region, the source region and the drain region is located in LDD, as the channel of the MOS device LDD; channel on the surface of the substrate the gate oxide layer and a polycrystalline silicon gate polysilicon gate is covered on the silicon nitride hard mask, polysilicon gate on both sides of the gate side wall; the source region and the drain region through the contact hole leads; the gate oxide layer in the channel direction is thick and thin in the middle of the two forms, the gate oxide layer of gate oxide that is close to the gate the side wall of the middle layer thickness is greater than the thickness of the channel region. The invention can keep the current driving capability of the device unchanged, and can also improve the voltage resistance between the source and the drain. The invention also discloses the process method of the gate oxide structure of the MOS device.

【技術實現步驟摘要】
MOS器件的柵氧化層結構及工藝方法
本專利技術涉及半導體制造領域，特別是指一種MOS器件的柵氧化層結構，本專利技術還是涉及所述MOS器件的柵氧化層結構的工藝方法。
技術介紹
目前半導體制造技術中常用的CMOS結構如圖1所示，圖中包括：1.硅襯底，2.場氧化層(STI或LOCOS)，3.柵氧化層，4.多晶硅柵極，5.柵極氮化硅硬質掩膜，6.柵極多晶硅側壁氧化硅，7.絕緣介質側墻(氮化硅或氧化硅)，8.輕摻雜漏(LDD)，9.源漏極注入，10.接觸孔。MOS器件的閾值電壓、驅動能力以及耐壓等基本特性與器件的溝道長度、柵極氧化硅的厚度以及輕摻雜漏的注入條件密切相關。一般希望在保持電流驅動能力的前提下，降低器件電阻，并且有高的耐壓能力，普通的CMOS器件以及高壓COMS器件并不能滿足客戶的需求。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種MOS器件的柵氧化層結構,以提高器件的耐壓能力，同時具有較好的電流驅動能力。本專利技術所要解決的另一技術問題在于提供所述MOS器件的柵氧化層結構的工藝方法。為解決上述問題，本專利技術所述的MOS器件的柵氧化層結構，所述MOS器件位于襯底中，由STI或者場氧隔離，襯底中包含有LDD區，所述源區及漏區位于LDD中，LDD區之間為MOS器件的溝道；溝道上的襯底表面為柵氧化層及多晶硅柵極，多晶硅柵極之上覆蓋氮化硅硬掩膜，多晶硅柵極兩側為柵極側墻；所述源區及漏區通過接觸孔引出；所述柵氧化層在溝道方向上是兩端厚、中間薄的形態，即靠近柵極側墻的柵氧化層厚度大于溝道中間區域的柵氧化層的厚度。進一步地，所述柵氧化層兩端的厚度增加，以提高MOS器件的耐壓能力。進一步地，溝道中間區域的柵氧化層的厚度低于兩端的厚度，以維持MOS器件的閾值電壓保持不變。為解決上述問題，本專利技術所述的MOS器件的柵氧化層結構的工藝方法，包含：第1步，在單晶硅襯底上形成場氧，或者STI，然后進行阱注入；在單晶硅襯底上形成一層氧化層作為柵氧化層，再在氧化層上淀積多晶硅層及氮化硅層；第2步，光刻及刻蝕形成多晶硅柵極，多晶硅柵極以外的氮化硅層、多晶硅層以及氧化層被去除；第3步，采用濕法刻蝕對多晶硅柵極下的柵氧化層進行刻蝕；第4步，在多晶硅柵極的側壁上形成氧化硅膜；第5步，進行LDD注入；第6步，形成氮化硅薄膜，刻蝕形成多晶硅柵極的側墻。第7步，離子注入形成源區及漏區；第8步，襯底表面淀積絕緣介質層，刻蝕形成接觸孔。進一步地，所述第1步中，柵氧化層采用爐管工藝形成，采用化學氣相淀積工藝形成多晶硅層，采用低壓化學氣相沉積法形成氮化硅層。進一步地，所述第3步中，采用稀釋后的低濃度氫氟酸溶液對多晶硅柵極之下的柵氧化層進行橫向腐蝕，形成的侵蝕空間。進一步地，所述第4步中，采用熱氧化法使多晶硅柵極的側壁上氧化形成氧化硅薄膜，同時，所述的侵蝕空間氧化后形成氧化硅填充滿侵蝕空間，并且與溝道中間區域的柵氧化層連成一體。進一步地，所述第6步中，采用化學氣相淀積工藝形成氮化硅薄膜，采用各向同性干法刻蝕形成多晶硅柵極的側墻。本專利技術所述的MOS器件的柵氧化層結構，保持溝道中間區域的柵氧化層厚度不做變化，僅將柵氧化層溝道方向的兩端，即多晶硅柵極與LDD區重疊的區域的柵氧化層的厚度增加，既可以保持器件的電流驅動能力不變，同時又可以提高源漏間的耐壓。本專利技術所述的MOS器件的柵氧化層結構的工藝方法，工藝簡單易于實施。附圖說明圖1是現有MOS器件的結構示意圖。圖2～圖9是本專利技術MOS器件的柵氧化層結構的工藝步驟圖。附圖標記說明1是襯底，2是場氧(或STI)，3是柵氧化層，4是多晶硅柵極，5是氮化硅，6是氧化硅，7是氮化硅，8是LDD區，9是源區(漏區)，10是接觸孔。具體實施方式本專利技術所述的MOS器件的柵氧化層結構，如圖9所示，所述MOS器件位于襯底中1，由STI或者場氧2隔離，襯底1中包含有LDD區8，所述源區及漏區位于LDD區8中，LDD區8之間為MOS器件的溝道；溝道上的襯底表面為柵氧化層3及多晶硅柵極4，多晶硅柵極4之上覆蓋氮化硅硬掩膜5，多晶硅柵極3兩側為柵極側墻7(包含氧化硅薄膜層6)；所述源區及漏區9通過接觸孔10引出；所述柵氧化層3在溝道方向上是兩端厚、中間薄的形態，即靠近柵極側墻的柵氧化層厚度大于溝道中間區域的柵氧化層的厚度。本專利技術所述的MOS器件的柵氧化層結構的工藝方法，包含：第1步，如圖2所示，在單晶硅襯底1上形成場氧2，或者STI，然后進行阱注入；在單晶硅襯底1上形成一層氧化層作為柵氧化層3，再在氧化層3上淀積多晶硅層4及氮化硅層5；柵氧化層采用爐管工藝形成，采用化學氣相淀積工藝形成多晶硅層，采用低壓化學氣相沉積法形成氮化硅層。第2步，光刻及刻蝕形成多晶硅柵極4，多晶硅柵極以外的氮化硅層5、多晶硅層4以及氧化層3被去除。如圖3所示。第3步，采用濕法刻蝕對多晶硅柵極下的柵氧化層3進行刻蝕。采用稀釋后的低濃度氫氟酸溶液對多晶硅柵極4之下的柵氧化,3進行橫向腐蝕，形成的侵蝕空間，如圖4所示。第4步，采用熱氧化法使多晶硅柵極4的側壁上氧化形成氧化硅薄膜6，同時，所述的侵蝕空間氧化后形成氧化硅填充滿侵蝕空間，并且與溝道中間區域的柵氧化層3連成一體。如圖5所示。第5步，進行LDD8注入，如圖6所示。第6步，采用化學氣相淀積工藝形成氮化硅薄膜，采用各向同性干法刻蝕形成多晶硅柵極的側墻7。如圖7所示。第7步，離子注入形成源區及漏區9。如圖8所示。第8步，襯底表面淀積絕緣介質層，刻蝕形成接觸孔10。通過上述工藝即可完成制作。如圖9所示。以上僅為本專利技術的優選實施例，并不用于限定本專利技術。對于本領域的技術人員來說，本專利技術可以有各種更改和變化。凡在本專利技術的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本專利技術的保護范圍之內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種MOS器件的柵氧化層結構，所述MOS器件位于襯底中，由STI或者場氧隔離，襯底中包含有LDD區，所述源區及漏區位于LDD中，LDD區之間為MOS器件的溝道；溝道上的襯底表面為柵氧化層及多晶硅柵極，多晶硅柵極之上覆蓋氮化硅硬掩膜，多晶硅柵極兩側為柵極側墻；所述源區及漏區通過接觸孔引出；其特征在于：所述柵氧化層在溝道方向上是兩端厚、中間薄的形態，即靠近柵極側墻的柵氧化層厚度大于溝道中間區域的柵氧化層的厚度。

【技術特征摘要】
1.一種MOS器件的柵氧化層結構，所述MOS器件位于襯底中，由STI或者場氧隔離，襯底中包含有LDD區，所述源區及漏區位于LDD中，LDD區之間為MOS器件的溝道；溝道上的襯底表面為柵氧化層及多晶硅柵極，多晶硅柵極之上覆蓋氮化硅硬掩膜，多晶硅柵極兩側為柵極側墻；所述源區及漏區通過接觸孔引出；其特征在于：所述柵氧化層在溝道方向上是兩端厚、中間薄的形態，即靠近柵極側墻的柵氧化層厚度大于溝道中間區域的柵氧化層的厚度。2.如權利要求1所述的MOS器件的柵氧化層結構，其特征在于：所述柵氧化層兩端的厚度增加，以提高MOS器件的耐壓能力。3.如權利要求1所述的MOS器件的柵氧化層結構，其特征在于：溝道中間區域的柵氧化層的厚度低于兩端的厚度，以維持MOS器件的閾值電壓保持不變。4.制造如權利要求1所述的MOS器件的柵氧化層結構的工藝方法，其特征在于：包含：第1步，在單晶硅襯底上形成場氧，或者STI，然后進行阱注入；在單晶硅襯底上形成一層氧化層作為柵氧化層，再在氧化層上淀積多晶硅層及氮化硅層；第2步，光刻及刻蝕形成多晶硅柵極，多晶硅柵極以外的氮化硅層、多晶硅層以及氧化層被去除；第3步，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：袁苑，陳瑜，任玉萍，
申請(專利權)人：上海華虹宏力半導體制造有限公司，
類型：發明
國別省市：上海,31