專利名稱：一種抗總劑量輻射加固深亞微米器件的版圖結構的制作方法
技術領域：
本發明屬于半導體技術領域，特別是涉及一種抗總劑量輻射加固深亞微米器件的版圖結構。
背景技術：
通常把0. 8 0. :35um稱為亞微米，0. 25um及其以下稱為深亞微米，0. 05um及其以下稱為納米級。深亞微米制造的關鍵技術主要包括紫外光刻技術、等離子體刻蝕技術、離子注入技術、銅互連技術等。目前，國際上集成電路的主流生產工藝技術為65nm 0. 18um，預計2012年將達到0. 05um,進入納米級。超深亞微米集成電路和微機電系統的膜/基和多層異質膜結構及內導線結構所用材料尺度逐漸由微米級減小到亞微米甚至納米級，即處于傳統宏觀與微觀范疇之間的介觀材料領域，其服役可靠性問題具有持久的挑戰性。材料性能的尺度效應，表面和界面效應及異質約束效應等愈加凸現，成為影響其可靠性的決定性因素之一。因此，材料介觀性能，特別是服役性能的正確表征成為關系到提高微器件設計制造水平和服役可靠性而亟待解決的關鍵問題。電離輻射總劑量效應是指電子元器件或系統長期處于輻射環境下，在絕緣層(主要是氧化層)累積形成氧化物陷阱電荷和界面態電荷的現象。這種累積效應會引起半導體器件性能的退化。具體來講，總劑量輻射在氧化物中產生電子空穴對，電子遷移率高，將很快移走；空穴遷移率低，將被陷在氧化物中。氧化物陷阱正電荷將引起溝道側壁耗盡甚至反型，從而形成源漏之間的漏電路徑。MOS器件總劑量輻照后性能退化，主要表現為閾值電壓漂移和關態漏電流的增加。閾值電壓的漂移主要是由于柵氧化層中陷阱電荷導致的；關態漏電流的增加主要由于隔離氧化物陷阱電荷導致的。深亞微米器件柵氧很薄(幾個nm)，對總劑量輻照不敏感。總劑量輻照引起深亞微米器件關態漏電流的增加主要是由于淺溝槽隔離氧化物中陷阱電荷造成的。柵延長到隔離氧化物區域的寬度對器件總劑量輻照效應有較大的影響。圖1為寬溝深亞微米器件原始版圖，包括具有源區11、漏區13及溝道區12的有源區、位于所述有源區四周側的淺溝道隔離槽15、位于所述溝道區上且采用雙邊緣超出有源區結構的柵區 14以及位于所述柵區一端的接觸區16。柵延長到隔離氧化物區域用虛線框表示，該區域寬度較大。圖2為原始寬度的柵延長到隔離氧化物區域等勢線分布圖。淺溝槽隔離氧化物較深部位沉積的電荷將會形成器件源漏之間的漏電路徑。較大寬度的柵延長到隔離氧化物區域，輻照偏置加載的電場線可以分布到整個淺溝槽隔離氧化物區域，如圖所示，模擬中將原始版圖淺溝道隔離槽的寬度設置為lum，實際電場分布應該在Ium的柵延長到隔離氧化物區域內，考慮到電場分布的對稱性，只顯示了半邊部分的電場分布，可以看到，在長度為 l/2um的柵延長到隔離氧化物區域內，輻照偏置加載的電場線分布達到80%比例的區域。 可見，柵延長到隔離氧化物區域的寬度較長，器件關態漏電流增加幅度較大。
發明內容
鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種抗總劑量輻射加固深亞微米器件的版圖結構，用于解決現有技術中柵延長到隔離氧化物區域寬度較大而導致器件關態漏電流增加幅度過大的問題。為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種抗總劑量輻射加固深亞微米器件的版圖結構，所述版圖結構至少包括具有源區，漏區及溝道區的有源區，位于所述有源區四周側的淺溝道隔離槽，覆蓋于所述溝道區上的柵區，且所述柵區朝向該有源區的相對兩側橫向延伸并超出該有源區的相對兩側邊緣，以及兩縱向延伸的虛設淺溝道隔離區，其中，所述兩虛設淺溝道隔離區分別形成于所述有源區兩側的邊緣內并與所述柵區的延伸方向相垂直。在本發明的抗總劑量輻射加固深亞微米器件的版圖結構中，所述虛設淺溝道隔離區由一個虛設淺溝道隔離槽或者至少兩個間隔排列的虛設淺溝道隔離槽組成。所述虛設淺溝道隔離槽的寬度大于或等于制備該結構版圖使用的深亞微米工藝所能達到的最小線寬。優選地，在0. 35微米工藝中，所述虛設淺溝道隔離槽的寬度為0. 35μπι 0.5μπι。 在0. 18微米工藝中，所述虛設淺溝道隔離槽的寬度為0. 18 μ m 0.25 μ m。在0. 13微米工藝中，所述虛設淺溝道隔離槽的寬度為0. 13μπι 0. 2μπι。在0. 11微米工藝中，所述虛設淺溝道隔離槽的寬度為0. Ilym 0. 18μπι。在本發明的抗總劑量輻射加固深亞微米器件的版圖結構中，所述版圖結構還包括版設置于所述柵區一端的接觸區。在本發明的抗總劑量輻射加固深亞微米器件的版圖結構中，所述虛設淺溝道隔離槽為至少兩個，且所述虛設淺溝道隔離區內各該虛設淺溝道隔離槽的間距等于所述虛設淺溝道隔離區與所述有源區兩側的邊緣的間距。如上所述，本發明的一種抗總劑量輻射加固深亞微米器件的版圖結構，具有以下有益效果本版圖結構包括具有源區、漏區及溝道區的有源區、位于所述有源區四周側的淺溝道隔離槽、位于所述溝道區上且采用雙邊緣超出有源區結構的柵區、以及兩個虛設淺溝道隔離槽，其中，所述兩虛設淺溝道隔離槽間隔設置于所述有源區內且與所述柵區相互垂直。在原始的版圖結構中增加了虛設淺溝槽隔離氧化物，使得器件溝道區邊緣的柵延長到隔離氧化物區域寬度減小，阻止源漏之間形成漏電路徑，從而達到抗總劑量加固的目的。本發明工藝簡單，適用于大規模的工業生產。
圖1顯示為現有技術中的深亞微米器件的版圖結構的結構示意圖。圖2顯示為現有技術中的深亞微米器件的版圖結構晶體管柵延長到隔離氧化物等勢線分布圖。圖3 圖4顯示為本發明的抗總劑量輻射加固深亞微米器件的版圖結構的結構示意圖。圖5顯示為本發明的抗總劑量輻射加固深亞微米器件的版圖結構晶體管柵延長到隔離氧化物等勢線分布圖。元件標號說明
21222324252626127
源區溝道區漏區柵區
淺溝道隔離槽虛設淺溝道隔離區虛設淺溝道隔離槽接觸區
具體實施例方式以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的具體實施方式
加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。請參閱圖3至圖5。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構想，遂圖式中僅顯示與本發明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態也可能更為復雜。請參閱圖3 圖4，如圖所示，本發明提供一種抗總劑量輻射加固深亞微米器件的版圖結構2，所述版圖結構2至少包括有源區，具有源區21，源區23及溝道區22，所述溝道區22位于所述源區21與源區 23之間，把所述源區21與源區23分隔開，其中，所述源區21與源區23的位置可以互換。淺溝道隔離槽25，位于所述有源區四周側，用于與其它器件的隔離。柵區M，覆蓋于所述溝道區22上，且所述柵區M朝向該有源區的相對兩側橫向延伸并超出該有源區的相對兩側邊緣，超出的寬度與所述淺溝道隔離槽25具有一定交疊區域，其中，所述交疊區域的寬度根據器件的制備工藝條件及實際需求所決定。兩個虛設淺溝道隔離區沈，所述兩虛設淺溝道隔離區沈向縱向延伸，分別設置于所述有源區兩側的邊緣內，且垂直于所述柵區M的延伸方向。其中，所述兩虛設淺溝道隔離區沈分別與所述有源區兩側的邊緣具有一預設的間距。一個優選的方案為，所述虛設淺溝道隔離區沈由一個虛設淺溝道隔離槽(Dummy淺溝槽隔離氧化物)261或者至少兩個間隔排列的虛設淺溝道隔離槽261組成。若所述虛設淺溝道隔離槽為至少兩個，為了增加器件的平整度，所述虛設淺溝道隔離區26內各該虛設淺溝道隔離槽261的間距等于所述虛設淺溝道隔離區沈與所述有源區兩側的邊緣的間距。當然，在不同的工藝制程中，該間距的實際數值需根據工藝條件和實際需求決定。在本實施例中，由于國際現有工藝條件的限制，所述虛設淺溝道隔離槽的寬度大于或等于制備該結構版圖使用的深亞微米工藝所能達到的最小線寬。在一實施過程中，所述版圖結構在0. 35微米工藝中進行實施，所述虛設淺溝道隔離槽261的寬度為0. ；35 μ m 0. 5 μ m。在另一實施過程中，所述版圖結構在0. 18微米工藝中進行實施，所述虛設淺溝道隔離槽261的寬度為0. 18 μ m 0. 25 μ m。在另一實施過程中，所述版圖結構在0. 13微米工藝中進行實施，所述虛設淺溝道隔離槽的寬度為0. 13 μ m 0. 2 μ m。在另一實施過程中，所述版圖結構在0. 11微米工藝中進行實施，所述虛設淺溝道隔離槽的寬度為0. 11 μ m 0. 18 μ m。當然，本發明的版圖結構不僅限于上述的工藝制程中，在0. 5微米以上或者0. 11 微米以下的工藝制程中同樣適用，其寬度也并不局限于上述各該數值范圍，其實際數值根據具體的工藝需要可以在一定范圍內超出此處提供的各該數值范圍。作為本實施例的一個優選方案，所述版圖結構還包括版設置于所述柵區M —端的接觸區，所述的接觸區具有多個接觸孔，用以柵區M電極的連線。圖5為采用本發明的抗總劑量輻射加固深亞微米器件的版圖結構晶體管的度柵延長到隔離氧化物區域等勢線布圖，如圖所示，增加虛設淺溝道隔離槽沈1的晶體管，由于虛設淺溝道隔離槽比所述淺溝道隔離槽25的寬度小，影響了輻照偏置加載的等勢線分布，從而把柵延長到隔離氧化物區域限制在一個較小的寬度內，如圖所示，在長度為 0. 5/2um的柵延長到隔離氧化物區域內，輻照偏置加載的電場線分布在離所述虛設淺溝道隔離區表面40%以上的區域內。由于關態漏電流的增加主要由于隔離氧化物陷阱電荷導致，可以知道，通過增加虛設淺溝道隔離槽沈的方法能夠阻止源漏之間形成漏電路徑，從而達到抗總劑量加固的目的。綜上所述，發明的一種抗總劑量輻射加固深亞微米器件的版圖結構，包括具有源區、漏區及溝道區的有源區、位于所述有源區四周側的淺溝道隔離槽、位于所述溝道區上且采用雙邊緣超出有源區結構的柵區、以及兩個虛設淺溝道隔離槽，其中，所述兩虛設淺溝道隔離槽間隔設置于所述有源區內且與所述柵區相互垂直。在原始的版圖結構中增加了虛設淺溝槽隔離氧化物，使得器件溝道區邊緣的柵延長到隔離氧化物區域寬度減小，阻止源漏之間形成漏電路徑，從而達到抗總劑量加固的目的。本發明工藝簡單，適用于大規模的工業生產。所以，本發明有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用于限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。
權利要求
1.一種抗總劑量輻射加固深亞微米器件的版圖結構，其特征在于，所述版圖結構至少包括具有源區，漏區及溝道區的有源區，位于所述有源區四周側的淺溝道隔離槽，覆蓋于所述溝道區上的柵區，且所述柵區朝向該有源區的相對兩側橫向延伸并超出該有源區的相對兩側邊緣，以及兩縱向延伸的虛設淺溝道隔離區，其中，所述兩虛設淺溝道隔離區分別形成于所述有源區兩側的邊緣內并與所述柵區的延伸方向相垂直。
2.根據權利要求1所述的抗總劑量輻射加固深亞微米器件的版圖結構，其特征在于 所述版圖結構還包括設置于所述柵區一端的接觸區。
3.根據權利要求1或2所述的抗總劑量輻射加固深亞微米器件的版圖結構，其特征在于所述虛設淺溝道隔離區由一個虛設淺溝道隔離槽或者至少兩個間隔排列的虛設淺溝道隔離槽組成。
4.根據權利要求3所述的抗總劑量輻射加固深亞微米器件的版圖結構，其特征在于 所述虛設淺溝道隔離槽的寬度大于或等于制備該結構版圖使用的深亞微米工藝所能達到的最小線寬。
5.根據權利要求3所述的抗總劑量輻射加固深亞微米器件的版圖結構，其特征在于 在0. 35微米工藝中，所述虛設淺溝道隔離槽的寬度為0. 35 μ m 0. 5 μ m。
6.根據權利要求3所述的抗總劑量輻射加固深亞微米器件的版圖結構，其特征在于 在0. 18微米工藝中，所述虛設淺溝道隔離槽的寬度為0. 18μπι 0.25μπι。
7.根據權利要求3所述的抗總劑量輻射加固深亞微米器件的版圖結構，其特征在于 在0. 13微米工藝中，所述虛設淺溝道隔離槽的寬度為0. 13μπι 0.2μπι。
8.根據權利要求3所述的抗總劑量輻射加固深亞微米器件的版圖結構，其特征在于 在0. 11微米工藝中，所述虛設淺溝道隔離槽的寬度為0. Ι μπι 0. 18μπι。
9.根據權利要求3所述的抗總劑量輻射加固深亞微米器件的版圖結構，其特征在于 所述兩虛設淺溝道隔離區分別與所述有源區兩側的邊緣具有一預設的間距。
10.根據權利要求9所述的抗總劑量輻射加固深亞微米器件的版圖結構，其特征在于 所述虛設淺溝道隔離槽為至少兩個，且所述虛設淺溝道隔離區內各該虛設淺溝道隔離槽的間距等于所述虛設淺溝道隔離區與所述有源區兩側的邊緣的間距。
全文摘要
本發明提供一種抗總劑量輻射加固深亞微米器件的版圖結構，包括具有源區、漏區及溝道區的有源區、位于所述有源區四周側的淺溝道隔離槽、位于所述溝道區上且采用雙邊緣超出有源區結構的柵區、以及兩個虛設淺溝道隔離槽，其中，所述兩虛設淺溝道隔離槽間隔設置于所述有源區內且與所述柵區相互垂直。在原始的版圖結構中增加了虛設淺溝槽隔離氧化物，使得器件溝道區邊緣的柵延長到隔離氧化物區域寬度減小，阻止源漏之間形成漏電路徑，從而達到抗總劑量加固的目的。本發明工藝簡單，適用于大規模的工業生產。
文檔編號H01L29/78GK102437179SQ20111040279
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月7日 優先權日2011年12月7日
發明者劉張李, 寧冰旭, 張正選, 畢大煒, 胡志遠, 鄒世昌, 陳明 申請人:中國科學院上海微系統與信息技術研究所