[发明专利]N型金属氧化物半导体的源漏区制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体元器件制造技术，特别涉及一种N型金属氧化物半导体(NMOS)的源漏区制造方法。

背景技术

现有NMOS制造工艺中，在完成栅极结构等的制造以后，需要进行源漏区的制造。现有源漏区的制造过程主要包括：

步骤11：在栅极结构两侧的半导体衬底上进行轻掺杂漏(LDD)注入和口袋(Pocket)注入。

随着栅极结构宽度的不断减小，其下方的沟道长度也不断减小，沟道长度的减小增加了源漏间电荷穿通的可能性，即发生短沟道效应，出现不希望的漏电流，因此，需要采用一些工艺手段来降低漏电流出现的可能性，如LDD注入和Pocket注入等。LDD注入能够形成浅结，浅结有助于减少漏电流。Pocket注入可在LDD注入之前或之后进行，可采用P型元素，如硼(B)作为注入的杂质。图1为现有进行LDD注入以及Pocket注入后的硅片结构示意图。如图1所示，Pocket注入后形成的结深略深于LDD注入形成的结深。由于Pocket注入时所用元素类型与衬底的元素类型相同，因此提高了衬底杂质梯度浓度，并使得耗尽层变窄，从而防止了源漏穿通。

步骤12：为栅极结构形成侧墙。

需要说明的是，本发明所述栅极结构包括栅极以及位于栅极下方的栅氧化层。侧墙用来环绕栅极结构，防止后续进行源漏注入时过于接近沟道以致可能发生源漏穿通。侧墙的形成主要包括两步工艺：首先，在整个硅片表面淀积一层二氧化硅，当然，在实际的工艺中，也可以采用其它材料，如氮氧化硅，氧化硅和氮氧化硅等；然后，利用干法刻蚀工艺对淀积的二氧化硅进行刻蚀，在刻蚀过程中，需要保留栅极结构周围的二氧化硅，以便形成侧墙。

步骤13：在侧墙两侧的半导体衬底上进行源漏注入。

本步骤用于形成NMOS管的源极和漏极，步骤12中形成的侧墙能够用于保护沟道。源漏注入后形成的结深比步骤11中进行Pocket注入后形成的结深略大，如图1所示。

依据上述介绍可知，当步骤11中进行Pocket注入时，通常采用硼作为注入杂质。但这种杂质在实际应用中会存在一定问题：

硼为轻原子量杂质，那么注入后会很容易发生扩散，这里所提到的扩散是指向各个方向进行的扩散，相应地，就会有一部分扩散到沟道中；由于对于NMOS管来说，沟道中的杂质类型为P型，而扩散进来的硼也为P型，那么就相当于增大了沟道中的P型杂质的浓度，从而导致NMOS管的阈值电压发生变化，即增大，而且，由于扩散的随机性，对于不同的NMOS管来说，扩散到沟道中的硼的多少可能并不一样，这样就会导致不同NMOS管的阈值电压不均匀；另外，由于阈值电压和饱和电流是直接相关的，阈值电压的不均匀也会导致饱和电流的不均匀。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种N型金属氧化物半导体的源漏区制造方法，能够改善器件的阈值电压和饱和电流的不均匀性。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种N型金属氧化物半导体的源漏区制造方法，该方法包括：

在硅片的栅极结构两侧的半导体衬底上进行轻掺杂漏注入和口袋注入；所述口袋注入分两次进行，其中一次口袋注入注入的为轻原子量杂质，另一次口袋注入注入的为重原子量杂质；

为栅极结构形成侧墙，并在所述侧墙两侧的半导体衬底上进行源漏注入。

较佳地，所述轻原子量杂质为硼。

较佳地，当注入轻原子量杂质时，所述口袋注入所用能量为5～12千电子伏特，所述轻原子量杂质的剂量为每平方厘米上1×10¹³～1×10¹⁴个原子，注入角度为15～45度。

较佳地，所述重原子量杂质为铟或锑。

较佳地，当注入重原子量杂质时，所述口袋注入所用能量为20～200千电子伏特，所述重原子量杂质的剂量为每平方厘米上5×10¹¹～5×10¹³个原子，注入角度为15～45度。

较佳地，所述两次口袋注入注入的杂质的原子总数为7×10¹²～2×10¹⁴个。

较佳地，所述重原子量杂质与所述轻原子量杂质的比例为1∶1.5～1∶2.5。

较佳地，所述口袋注入之后，进一步包括：对硅片进行退火。

较佳地，所述退火时的温度为600～1080度。

较佳地，所述退火时间为0.001秒～10秒。