[發明專利]制造金屬氧化物半導體場效應晶體管的方法

無效

• 申請號: 200910195866.1
• 申請日: 2009-09-17
• 公開（公告）號: CN102024704A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 劉兵武;居建華
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L21/28;H01L21/324
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 謝安昆;宋志強

技術領域

本發明涉及半導體集成電路制造技術領域，特別涉及制造金屬氧化物半導體場效應晶體管的方法。

背景技術

金屬氧化物半導體(Metal?Oxide?Semiconductor，MOS)場效應晶體管可分為N溝道硅MOS場效應(NMOS)晶體管與P溝道硅MOS場效應(PMOS)晶體管兩大類，PMOS晶體管在N型硅襯底上有兩個P+區，分別叫做源極和漏極，兩極之間不通導。

如圖1所示為PMOS晶體管的結構示意圖。用較低濃度的VA族離子注入硅基底101，形成摻雜濃度較低的N型阱102。在N型阱102上制作出兩個氟化硼輕摻雜注入區104和110，以及兩個高摻雜濃度區103和109，分別作漏極區(drain，簡寫為d)和源極區(source，簡寫為s)。源極區和漏極區之間的硅基底上表面覆蓋柵極氧化物層105，柵極氧化物層105之上是多晶硅柵極108，多晶硅柵極108的兩側是偏置側墻106和側墻107。而PMOS管最外層的水平表面上均覆蓋硅化物阻擋層111。PMOS管與其他MOS管之間用淺溝道隔離槽(STI)112隔開。

圖2示出了現有技術中構造PMOS管的工藝流程，包括如下步驟：

步驟201：在硅基底上表面沉積柵極氧化物層以及多晶硅層。

步驟202：在多晶硅層上面涂布光刻膠，對所述光刻膠進行曝光并顯影，將基板上的圖形轉印到所述光刻膠上，以剩余的光刻膠為掩膜對所述多晶硅層進行蝕刻，未被蝕刻掉的多晶硅形成多晶硅柵極。多晶硅柵極的寬度約為65納米。

步驟203：用熱氧化生長的方法在硅基底上表面形成一層氧化層。為與后續步驟中的氧化硅層相區別，該氧化層稱為第一氧化硅層。

步驟204：在所述氧化層的上面再淀積一層氮化硅層。所述第一氮化硅層是連續分布的，既覆蓋在多晶硅柵極的頂部，也覆蓋在多晶硅柵極的側壁上，還覆蓋多晶硅柵極以外的硅基底表面。為與后續步驟的氮化硅層相區別，該氮化硅層稱為第一氮化硅層。

步驟205：對所述第一氮化硅層進行蝕刻，使覆蓋在多晶硅柵極頂部以及硅基底表面的水平分布的氮化硅薄膜通過蝕刻反應消耗掉，在多晶硅柵極側壁上覆蓋的氮化硅層殘留下來，成為偏置側墻結構。多晶硅柵極與偏置側墻的總寬度范圍在70納米至100納米。

步驟206：在多晶硅柵極兩側的偏置側墻底部的硅基底區域進行輕摻雜(LDD)注入，注入氟化硼劑量1x10¹⁴～3x10¹⁵/cm²。

步驟207：對晶圓進行第一快速熱處理過程：以升溫速率為180攝氏度/秒至250攝氏度/秒對晶圓進行熱處理，將晶圓的溫度從初始溫度升溫到峰值溫度，再用相同的速率對晶圓降溫。所述初始溫度的范圍是400℃～650℃，峰值溫度的范圍900℃～1100℃。

步驟208：在晶圓表面依次淀積第二氧化硅層以及第二氮化硅層。所述第二氧化硅層以及第二氮化硅層是連續分布的，既覆蓋在多晶硅柵極的頂部，也覆蓋在多晶硅柵極的側壁上，還覆蓋在多晶硅柵極以外的硅基底表面。

步驟209：對所述第二氮化硅層以及第二氧化硅層進行蝕刻，使覆蓋在多晶硅柵極頂部以及硅基底表面的水平分布的第二氮化硅層以及第二氧化硅層薄膜通過蝕刻反應消耗掉，在多晶硅柵極側壁上覆蓋的第二氮化硅層和第二氧化硅層殘留下來，成為側墻結構。

步驟210：在多晶硅柵極兩側分布的側墻底部的硅基底區域進行大劑量離子注入，分別形成源極和漏極。

該大劑量離子注入分兩步進行，首先注入的是硼離子，能量4千電子伏(keV)～7KeV，劑量1x10¹³～1x10¹⁴/cm²，接著注入氟化硼，能量為4keV～12KeV，劑量為1x10¹⁵～1x10¹⁶/cm²。

步驟211：在晶圓表面沉積第三氧化硅層作為硅化物阻擋層。

步驟212：對晶圓進行第二快速熱處理過程：以升溫速率為180攝氏度/秒至250攝氏度/秒對晶圓進行熱處理，將晶圓的溫度從初始溫度升溫到峰值溫度，再用相同的速率對晶圓降溫。所述初始溫度的范圍是400℃～650℃，峰值溫度的范圍900℃～1100℃。

步驟213：對硅化物阻擋層進行蝕刻。