[發(fā)明專利]MOS晶體管的形成方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710094473.2
• 申請(qǐng)日: 2007-12-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101459081A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙猛;王津洲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/336
• 分類號(hào): H01L21/336;H01L21/266
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 李 麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有超淺結(jié)的MOS晶體管的形成方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)以及相關(guān)配套技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，在單位面積內(nèi)容納的晶體管數(shù)目不斷增加，集成電路集成度越來(lái)越高，每個(gè)晶體管的尺寸越來(lái)越小。當(dāng)晶體管尺寸縮小時(shí)，其柵極的長(zhǎng)度也會(huì)隨之變短。隨著柵極長(zhǎng)度的不斷縮短，要求源/漏極以及源/漏極延伸區(qū)(Source/Drain?Extension)相應(yīng)地變淺，當(dāng)前工藝水平要求半導(dǎo)體器件的源/漏極結(jié)的深度小于1000埃，而且最終可能要求結(jié)的深度在200?；蛘吒〉臄?shù)量級(jí)?，F(xiàn)有技術(shù)中，為了形成p⁺/n型和n⁺/p型超淺結(jié)，通過(guò)在具有柵極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體襯底上沉積一層氮化硅層作為一個(gè)緩沖層，然后再向半導(dǎo)體襯底中的摻雜阱內(nèi)進(jìn)行離子注入，以克服現(xiàn)有技術(shù)的低能注入的困難。

但是隨著柵極長(zhǎng)度的縮短，在離子注入過(guò)程中，出現(xiàn)了很多影響晶體管正常工作的負(fù)面效應(yīng)，比如短溝道效應(yīng)(Shot?Channel?Effect，SCE)。

現(xiàn)有形成MOS晶體管過(guò)程中，用鍺碳共同注入形成非晶化半導(dǎo)體襯底來(lái)解決短溝道效應(yīng)，具體工藝如圖1至圖4。參考圖1，提供半導(dǎo)體襯底100，所述半導(dǎo)體襯底100中形成有隔離結(jié)構(gòu)101，隔離結(jié)構(gòu)101之間的區(qū)域?yàn)橛性磪^(qū)102；在有源區(qū)102的半導(dǎo)體襯底100中摻雜離子，形成摻雜阱103；在有源區(qū)102的半導(dǎo)體襯底100上依次形成柵介質(zhì)層104與柵極105，所述柵介質(zhì)層104與柵極105構(gòu)成柵極結(jié)構(gòu)106。

如圖2所示，以柵極結(jié)構(gòu)106為掩模，在半導(dǎo)體襯底100內(nèi)進(jìn)行鍺非晶化注入，形成鍺非晶化注入?yún)^(qū)108。進(jìn)行所述鍺非晶化注入的目的在于抵制后續(xù)離子瞬時(shí)增強(qiáng)擴(kuò)散效應(yīng)(TED)而造成的短溝道器件關(guān)斷電流增大等特性退化問(wèn)題缺點(diǎn)。再以柵極結(jié)構(gòu)106為掩模，在半導(dǎo)體襯底100內(nèi)進(jìn)行碳注入，以消除鍺作為重離子注入帶來(lái)的缺陷。

如圖3所示，繼續(xù)以柵極結(jié)構(gòu)106為掩模，進(jìn)行離子注入，在半導(dǎo)體襯底100內(nèi)形成源/漏極延伸區(qū)110。

如圖4所示，在柵極結(jié)構(gòu)106兩側(cè)形成側(cè)墻112；以側(cè)墻112及柵極結(jié)構(gòu)106為掩模，在柵極結(jié)構(gòu)106兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底100中進(jìn)行離子注入，形成源/漏極114。最后，對(duì)半導(dǎo)體襯底100進(jìn)行退火，使注入的各種離子擴(kuò)散均勻。

在中國(guó)專利申請(qǐng)200510029146還可以發(fā)現(xiàn)更多與上述技術(shù)方案相關(guān)的信息，注入鍺非晶化半導(dǎo)體襯底。

隨著半導(dǎo)體器件例如MOS晶體管的尺寸進(jìn)入65nm，器件的溝道長(zhǎng)度進(jìn)一步減小，短溝道效應(yīng)更加明顯，引起MOS晶體管的結(jié)漏電，因此，為了降低短溝道效應(yīng)，及形成超淺結(jié)，用鍺碳共同注入以形成非晶化層及抑制瞬態(tài)增強(qiáng)擴(kuò)散效應(yīng)。但是這種離子注入工藝存在以下缺點(diǎn)：1、需要通過(guò)鍺+碳+硼或磷或砷三次離子注入才能形成源/漏極延伸區(qū)，并達(dá)到超淺結(jié)的目的，多次注入離子使工藝成本上升。2、在進(jìn)行鍺非晶化注入，以削弱后續(xù)形成硼或磷或砷離子注入時(shí)的短溝道效應(yīng)時(shí)，由于鍺本身的原子量和原子半徑較大，在離子注入時(shí)本身會(huì)造成半導(dǎo)體襯底硅中的缺陷和損傷，在隨后的退火過(guò)程中難以完全消除，易產(chǎn)生瞬時(shí)增強(qiáng)擴(kuò)散效應(yīng)，造成短溝道器件特性退化和結(jié)漏電更大。3、碳注入目的是為了與半導(dǎo)體襯底硅中的缺陷反應(yīng)，以消除鍺作為重離子注入帶來(lái)的缺陷，但是碳注入會(huì)退化硼或磷或砷離子的電激活并造成結(jié)漏電增大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種MOS晶體管的形成方法，防止短溝道效應(yīng)、減小結(jié)漏電及簡(jiǎn)化工藝。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種具有超淺結(jié)的MOS晶體管的形成方法，包括：在半導(dǎo)體襯底上依次形成柵介質(zhì)層與柵極，所述柵介質(zhì)層與柵極構(gòu)成柵極結(jié)構(gòu)；以柵極結(jié)構(gòu)為掩模，在柵極兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)進(jìn)行離子注入，形成源/漏極延伸區(qū)，所述離子注入的方向與垂直半導(dǎo)體襯底表面方向之間有角度；在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)形成側(cè)墻后，在柵極結(jié)構(gòu)及側(cè)墻兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成源/漏極。

可選的，所述離子注入的角度為7度～9度。

可選的，在離子注入之后，進(jìn)行退火處理。退火采用快速熱退火、脈沖退火或者激光退火。退火的溫度范圍為1000℃～1070℃，時(shí)間為1秒～30秒。

可選的，所述MOS晶體管的源/漏極延伸區(qū)導(dǎo)電類型為n型，注入離子是n型離子。所述n型離子為磷離子或砷離子。所述n型離子注入能量范圍為1keV～3keV，劑量范圍為5E14cm^-2～1E15cm^-2。