[发明专利]NMOS晶体管的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种半导体技术领域的制造方法，特别涉及的是一种NMOS晶体管的制造方法。

背景技术

随着半导体器件集成度的不断提高，其特征尺寸逐渐减小，源/漏极以及源/漏极延伸区(Source/Drain Extension)相应地变浅，当前工艺水平要求半导体器件的源/漏极结的深度小于1000埃，而且最终可能要求结的深度在200埃或者更小的数量级。

结深的减小要求更低的热处理温度，而更低的热处理温度(小于500摄氏度，甚至更低)使得结的横向尺寸随之减小，所述结的横向尺寸的减小将导致器件在工作时形成的位于结和沟道区之间的电场在结和沟道区的交界边缘形成尖峰，即在结和沟道区的交界边缘处形成有高电场，电子在移动的过程中将受此高电场加速为高能粒子，所述高能粒子碰撞产生电子-空穴对(称为热载流子)，所述热载流子从电场获得能量，可进入栅氧化层或栅极中，继而影响器件的阈值电压控制以及跨导的漂移，即产生HCI(Hot CarrierInjection，热载流子注入)效应，从而造成阈值电压的上升、饱和电流的下降以及载流子迁移率的下降等。

NMOS晶体管的传导载流子是电子，PMOS晶体管的传导载流子是空穴，电子的迁移率比空穴大很多，因此在同样的电场下，电子可以获得更大的能量，在高电场下，电子被加速为“热电子”，而热空穴很难出现。由此，如何抑制NMOS晶体管的HCI效应，即抑制热载流子进入栅氧化层或穿透所述栅氧化层而进入导电沟道，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

当前，业界为改善NMOS晶体管的HCI，通常采用LDD(Lightly DopedDrain，轻掺杂漏注入)离子注入的优化方法，利用减小LDD离子注入的剂量和增大LDD注入能量，获得较深的LDD结，减小横向电场强度，从而改善HCI。但增大LDD离子注入能量，随着结深的加大，器件的有效沟道长度也将减小，这样就会增加短沟道效应(Short Channel Effect，简称SCE)，引起器件直流特性的衰退。因此，单纯通过改变LDD离子注入的剂量和能量来改善HCI是不够的。

为了克服上述缺点，中国专利申请号为：200410089222.1，名称为：减小I/O NMOS器件热载流子注入的方法，该技术首先进行多晶硅栅刻蚀，再进行多晶硅栅再氧化，然后进行LDD快速热退火，退火后，先在LDD中采用砷离子注入，接着在LDD中采用磷离子注入，最后进行多晶硅侧墙淀积与刻蚀。但是该技术改变了现有的工艺，与现有工艺的兼容性较差。

为了克服上述缺点，现有技术还公开了一种技术方案，在NMOS晶体管的源/漏延伸结构形成后进行退火，以使低掺杂源/漏区注入的杂质离子充分激活和扩散。但是在上述技术中，随着半导体器件尺寸的持续缩小，比如在65nm及以下尺寸的半导体器件中，上述技术方案不足以抑制热载流子注入效应，因而不适用。

发明内容

本发明所要解决的问题是：在NMOS晶体管的制造工艺中，如何改善HCI效应。

为解决上述问题，本发明提供一种NMOS晶体管的制造方法，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成栅极介电层和位于栅极介电层上的栅极；以所述栅极介电层和所述栅极为掩模，对所述半导体衬底进行非晶化处理，形成非晶化区域；在非晶化区域内形成源/漏区，且在形成源/漏区期间在所述栅极内注入氟离子和磷离子；在所述源/漏区上施加压应力层；对所述源/漏区和所述栅极进行离子激活处理；去除所述压应力层。

可选地，所述非晶化区域采用离子注入的方法形成。

可选地，所述形成源/漏区依次包括：在所述栅极中注入氟离子和磷离子；在所述非晶化区域内进行轻掺杂离子注入；在所述非晶化区域内进行重掺杂离子注入。

可选地，所述形成源/漏区依次包括：在所述非晶化区域内进行轻掺杂离子注入；在所述栅极中注入氟离子和磷离子；在所述非晶化区域内进行重掺杂离子注入。

可选地，所述形成源/漏区依次包括：在所述非晶化区域内进行轻掺杂离子注入；在所述非晶化区域内进行重掺杂离子注入；在所述栅极中注入氟离子和磷离子。

可选地，在所述栅极中注入氟离子和磷离子包括：先在所述栅极中注入磷离子，然后在所述栅极中注入氟离子。

可选地，在所述栅极中注入氟离子和磷离子包括：先在所述栅极中注入氟离子，然后在所述栅极中注入磷离子。

可选地，在所述栅极中注入氟离子和磷离子包括：在所述栅极中同时注入氟离子和磷离子。