[發(fā)明專利]降低碳輔助注入工藝流程中多晶硅柵耗盡的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210136027.4
• 申請日: 2012-05-04
• 公開（公告）號: CN102683185A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 俞柳江
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/265
• 分類號: H01L21/265
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 王敏杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及制備PMOS器件碳輔助注入工藝，具體地，涉及降低碳輔助注入工藝流程中多晶硅柵耗盡的方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體器件的制備工藝過程中，芯片是批量進(jìn)行處理的，在同一晶圓上形成大量復(fù)雜器件。隨著超大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展，在芯片的集成度越來越高的同時(shí)，芯片尺寸也愈來愈小。

當(dāng)MOS管溝道縮短到一定程度，就會(huì)出現(xiàn)短溝道效應(yīng)（Short?Channel?Effects）。溝道長度減小到一定程度后，源、漏結(jié)的耗盡區(qū)在整個(gè)溝道中所占的比重增大，柵下面的硅表面形成反型層所需的電荷量減小，因而閾值電壓（Vt）減小，同時(shí)截止電流（Ioff）上升。短溝道效應(yīng)使得器件的閾值電壓對溝道的長度變化非常敏感，使得半導(dǎo)體器件工藝上的控制難度加大。

在65納米工藝技術(shù)代以下的工藝技術(shù)代中，超淺結(jié)（Ultra?shallow?junction）工藝被用來降低CMOS器件的短溝道效應(yīng)，對于PMOS器件，由于輕摻雜漏極工藝（Lightly?Doped?Drain，LDD）中采用的是低能量硼離子注入工藝，為了降低硼原子在硅襯底中的擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)超淺結(jié)，可以在LDD注入的時(shí)候，采用碳輔助注入（Carbon?co-implantation）工藝，由于碳原子可以降低硼原子在硅襯底中的擴(kuò)散，所以碳輔助注入工藝有利于形成超淺結(jié)。

但是，由于在進(jìn)行LDD注入的時(shí)候，多晶硅柵同樣會(huì)進(jìn)行碳輔助注入，在之后進(jìn)行的P型重?fù)诫s硼注入（P?Plus?Implantation）以及熱退火工藝中，LDD工藝中注入的碳原子，同樣會(huì)降低P型重?fù)诫s注入的硼原子在多晶硅柵中的擴(kuò)散能力，導(dǎo)致多晶硅柵中的硼原子擴(kuò)散不充分，其結(jié)果使得在多晶硅柵中與柵氧界面附近的載流子濃度降低，當(dāng)多晶硅柵極上加上偏壓的情況下，多晶硅柵與柵氧界面更容易出現(xiàn)載流子耗盡而使得等效氧化層厚度變厚的情況，即多晶硅柵耗盡（Poly?Depletion）問題加重。

參考圖1至圖3所示的現(xiàn)有技術(shù)中的碳輔助注入工藝制備PMOS器件的流程。工藝從多晶硅柵刻蝕之后的LDD注入開始，如圖1所示，在LDD注入以及退火工藝中，除了進(jìn)行硼離子注入外，同時(shí)采用碳輔助注入。注入后的碳可以抑制硼原子在襯底硅中的擴(kuò)散。

接著是側(cè)墻（Spacer）的形成，P型重?fù)诫s硼注入以及熱退火工藝，如圖2所示，由于多晶硅柵中存在之前LDD注入時(shí)的碳原子，P型重參雜硼原子在多晶硅柵中的擴(kuò)散也被抑制，多晶硅柵的電阻增大。

然后，是自對準(zhǔn)硅化物的形成，最終的PMOS截面如圖3所示。由于重?fù)诫s硼原子未充分?jǐn)U散，在多晶硅柵與柵氧界面附近的載流子濃度降低，多晶硅柵耗盡效應(yīng)被加重。

因此，提供一種能夠有效解決碳輔助注入工藝流程中多晶硅柵耗盡的問題的方法就顯得尤為重要了。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是避免由于碳輔助注入工藝流程而導(dǎo)致多晶硅柵中的硼原子擴(kuò)散不充分的不足，降低碳輔助注入工藝流程中多晶硅柵耗盡。

本發(fā)明提供一種降低碳輔助注入工藝制備PMOS器件的流程中多晶硅柵耗盡的方法，用于制備PMOS，先提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有柵極，所述柵極一側(cè)的半導(dǎo)體襯底為源極區(qū)，另一側(cè)的半導(dǎo)體襯底為漏極區(qū)，其中，還包括：

步驟1，制作柵極側(cè)墻，并進(jìn)行P型重?fù)诫s硼注入后進(jìn)行熱退火；

步驟2，移除側(cè)墻并進(jìn)行輕摻雜漏極注入，并采用碳輔助注入工藝；

步驟3，沉積硅化物掩模以制作新的側(cè)墻；

步驟4，形成自對準(zhǔn)硅化物。

上述的方法，其中，所述步驟3中，采用干法刻蝕形成側(cè)墻。

上述的方法，其中，所述步驟4中形成的硅化物覆蓋所述源極區(qū)、漏極區(qū)以及柵極的上表面。

上述的方法，其中，所述步驟2中，還包括形成超淺結(jié)的步驟。

本發(fā)明通過調(diào)整碳輔助注入工藝流程中的P型重?fù)诫s硼注入步驟和輕摻雜漏極注入步驟，避免了無法較好的擴(kuò)散的問題，降低了多晶硅柵耗盡。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明及其特征、外形和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯。在全部附圖中相同的標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按照比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。在附圖中，為清楚明了，放大了部分部件，對于相同部件，僅標(biāo)示其中部分，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以結(jié)合具體實(shí)施方式部分理解。

圖1至圖3示出了現(xiàn)有技術(shù)的，碳輔助注入工藝流程各個(gè)步驟的示意圖；以及