[发明专利]MOS晶体管及其形成方法有效

专利信息
申请号: 200710094476.6 申请日: 2007-12-13
公开(公告)号: CN101459082A 公开(公告)日: 2009-06-17
发明(设计)人: 赵猛 申请(专利权)人: 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
主分类号: H01L21/336 分类号: H01L21/336;H01L29/78;H01L29/06
代理公司: 北京集佳知识产权代理有限公司 代理人: 李 丽
地址: 201203*** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: mos 晶体管 及其 形成 方法
【说明书】:

技术领域

本发明涉及半导体领域,尤其涉及一种带有袋状区的MOS晶体管及其形成方法。

背景技术

在沟道长度为0.18μm以下的金属-氧化物-半导体晶体管(MOSFET)器件中通常形成袋状区(pocket/halo)。源/漏极之间的沟道长度的缩小,由于源/漏极耗尽区之间过于接近,会导致出现不希望的穿通(punch through)电流。一个有效的防止穿通(punch through)电流的方法是在围绕源/漏极附近形成袋状区(pocket/halo)。这些区域的导电类型与半导体衬底或者形成MOSFET区域的掺杂阱的导电类型相同,但是其掺杂浓度比半导体衬底或者掺杂阱的浓度要大,与不带有袋状区的MOSFET相比,可以减小耗尽区的耗尽程度,因此产生较小穿透电流。但是,在形成袋状区工艺中由于袋状区的瞬态增强扩散效应(TED)会导致袋状区的离子分离扩散进入低掺杂源/漏延伸区(LDD),造成漏电流。

现有技术中,为了防止袋状区瞬态增强扩散效应,避免影响后续制造源/漏极延伸区的结深度从而影响器件性能,通过在进行离子注入工艺形成袋状区掺杂区后,进行快速热退火工艺,活化袋状区掺杂区,以抑制瞬态增强扩散效应。具体工艺流程如下:

首先参照图1,为现有技术形成具有超浅结延伸区MOS晶体管的流程示意图。首先提供一带有栅极结构的半导体衬底,所述栅极结构包括栅极氧化层、多晶硅层。

执行步骤S10,进行第一离子注入工艺,利用n型杂质如As离子作为杂质,注入能量约为60~80KeV,优选为70KeV,注入剂量约为1E13cm-2,以对未被栅极结构覆盖的半导体衬底进行掺杂,在栅极结构两侧的半导体衬底中形成袋状区掺杂区。

执行步骤S20,进行第一快速热退火工艺,活化注入袋状区掺杂区的杂质,并抑制瞬态增强扩散效应。

执行步骤S30,进行第二离子注入工艺,利用p型杂质如B离子作为杂质,注入能量约为2~3KeV,注入剂量约为1E15cm-2至1E16cm-2,以在栅极结构两侧半导体衬底中各形成源极延伸区以及漏极延伸区。

接着,在半导体衬底以及栅极表面沉积介电层,如氧化硅,之后进行各向异性回蚀刻工艺除去介电层,并使残留在栅极两侧的介电层形成侧墙。

执行步骤S40,进行第三离子注入工艺。利用p型杂质如B离子作为杂质,注入能量约为5KeV,注入剂量约为1E15cm-2,以在侧墙外侧的半导体衬底中各形成源/漏掺杂区。

最后,执行步骤S50,进行第二热退火工艺,同时活化源/漏极延伸掺杂区以及重掺杂源/漏掺杂区,完成具有超浅结延伸区的PMOS晶体管的制造。

专利号为01123214的中国专利中还可以发现更多与上述技术方案相关的信息。

但是在上述工艺中,通过增加热退火工艺来进行抑制瞬态增强扩散效应,退火温度为1000℃,时间为10秒,在如此高温下退火,尽管退火时间较短,也会增加半导体器件的热预算,极大地增加了工艺成本。同时随着器件变小和超浅结的要求,采用热退火来抑制瞬态增强扩散效应,其本身会带来杂质的进一步扩散,其抑制TED效应的作用也有限,这不利于超小器件的形成。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种MOS晶体管及其形成方法,降低MOS晶体管的结漏电流,提高MOS晶体管的性能。

为解决上述问题,本发明提供一种MOS晶体管的形成方法,包括如下步骤:提供带有栅极结构的半导体衬底;在栅极结构两侧半导体衬底中形成袋状区和掺杂F离子区域,所述掺杂F离子区域位于袋状区的周围;在栅极结构两侧半导体衬底上形成侧墙;在栅极结构两侧半导体衬底中形成重掺杂源/漏区。

可选地,掺杂F离子区域为在形成袋状区之前、之后或者同时通过离子注入形成。

可选地,所述注入F离子的能量范围为2至40KeV。

可选地,所述注入F离子的剂量范围为1E14至3.5E15cm-2

可选地,所述注入F离子的角度范围为0至35°。

可选地,所述MOS晶体管的沟道导电类型为n型,形成袋状区所注入的离子为B离子,注入的能量范围为3至20KeV,剂量范围为1E13至1E14cm-2

可选地,所述MOS晶体管的沟道导电类型为p型,形成袋状区所注入的离子为P离子,注入的能量范围为7至30KeV,剂量范围为1E13至1E14cm-2

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