[发明专利]MOS晶体管及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及MOS晶体管及其制作方法。

背景技术

随着晶体管栅极长度的持续缩小，氧化增强扩散(Oxidation-EnhancedDiffusion，OED)成为影响硼离子和磷离子扩散的关键因素，由于OED效应，造成了瞬态增强扩散效应(TED)，而瞬态增强扩散效应不仅造成晶体管的短沟道效应，而且影响晶体管沟道迁移率、结电容以及结漏电流。

现有技术公开了一种利用注入碳基团(carbon cluster)形成浅结以控制晶体管的源、漏极内的硼离子的扩散，通过高剂量的注入碳基团以在硅衬底内形成应力，具体内容下面参照图1至2加以详细说明。

图1为现有技术的在形成CMOS器件中注入有碳离子基团的剖面结构示意图，包括：位于半导体衬底中的n阱81和P阱82；位于半导体衬底中的隔离结构85；位于半导体衬底上的栅介质层84以及栅电极83，另外，光刻胶掩模层86形成于PMOS区域。

首先，碳离子基团88注入在未掩膜的区域，该注入区域将成为nMOS的漏极延伸区，注入深度通常为20～50nm或者更低，所述注入的碳离子的剂量范围为3E14至2E15cm^-2，该剂量将使注入区非晶化，并且将碳掺入硅。

接着，参照图2，给出形成n沟道漏极延伸区89的剖面结构示意图，通过注入n型基团88形成。

随后的工艺还包括在nMOS区域形成光刻胶掩膜层、在pMOS区域注入p型基团形成pMOS晶体管的漏极延伸区、以及分别形成nMOS晶体管的源/漏极和pMOS晶体管的源/漏极，在此不加详细叙述。

在申请号为US11/634565的美国专利申请中还可以发现更多与上述技术方案相关的信息。

在上述技术方案中，通过在形成nMOS晶体管的源/漏极延伸区之前注入碳离子以抑制源/漏极延伸区注入的P原子或者As原子的扩散，其基本原理是：由于在多晶硅栅氧化及源/漏区离子注入工艺中会产生间隙式缺陷，而注入的碳离子可以吸附这些间隙式缺陷，这样达到了抑制TED目的。在现有的形成MOS晶体管工艺中，通常需要在沟道内注入离子以调节晶体管的阈值电压，该注入的离子对于nMOS晶体管通常为硼离子，对于pMOS晶体管通常为磷离子，上述技术方案中的碳离子注入的步骤未能起到抑制上述沟道注入和栅氧化层生长以形成栅介质层等源/漏极延伸区形成前工艺所导致的缺陷的问题，由于这些缺陷的存在以及随后的低温工艺过程，会导致沟道区杂质的增强扩散，影响晶体管的阈值电压的控制和匹配。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种MOS晶体管及其制作方法，以抑制氧化增强扩散引起的瞬态增强扩散效应。

为解决上述问题，本发明提供了一种MOS晶体管的制作方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底内形成有隔离结构，所述隔离结构将半导体衬底分为待形成MOS晶体管的不同有源区，所述有源区包括MOS晶体管的沟道区域；在半导体衬底的有源区内引入第一离子，形成隔离阱；在半导体衬底的有源区内引入第二离子，以调整待形成的MOS晶体管的阈值电压；还包括：在MOS晶体管的沟道区域内引入碳离子。

所述引入碳离子步骤在引入第一离子步骤之后进行。

所述引入碳离子通过离子注入进行。

所述注入碳离子深度范围为5nm至50nm。

所述注入碳离子的能量范围为低于20KeV，所述注入碳离子的剂量范围为1E12至5E14cm^-2，角度范围为0至9°。

所述注入碳离子的能量范围为低于20KeV，所述注入碳离子的剂量范围为1E14至5E14cm^-2，角度范围为0至9°。

在注入碳离子之后还包括退火步骤。

所述退火温度范围为800至1000℃，退火时间为5至20min，气氛为惰性气体或者N₂。

相应地，本发明还提供一种MOS晶体管，包括：半导体衬底，所述半导体衬底内形成有隔离结构，所述隔离结构将半导体衬底分为待形成MOS晶体管的不同有源区，所述有源区包括MOS晶体管的沟道区域；隔离阱，位于半导体衬底的有源区内，所述隔离阱内引入有第一离子；第二离子区，位于半导体衬底的有源区内，用于调整待形成的MOS晶体管的阈值电压；还包括：碳离子区，位于MOS晶体管的沟道区域内。

所述碳离子区在引入第一离子形成隔离阱之后形成。

所述碳离子区通过离子注入形成。

所述形成碳离子区的注入碳离子的深度范围为5nm至50nm。