[发明专利]一种超浅结形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种超浅结形成方法。

背景技术

随着半导体工业的进步，半导体器件的特征尺寸和深度不断缩小，特别是进入到65纳米及以下节点，要求源/漏区以及源/漏极延伸区(Source/DrainExtension)相应地变浅，结深低于100nm的掺杂结通常被称为超浅结(USJ)，超浅结可以更好的改善器件的短沟道效应，但是随着器件尺寸及性能的进一步提高，结漏电现象是超浅结技术越来越需要解决的问题。

现有技术中，通常以栅极结构101为掩膜，用锗102、硼(或BF₂)离子103依次垂直注入到半导体衬底100中形成轻掺杂源/漏区(LDD)及轻掺杂源/漏极延伸区，达到MOS器件的超浅结的目的(如图1中的1)。这种LDD离子注入技术利用锗、硼(或BF₂)离子的非电活性使半导体衬底非晶化，以消除短沟道效应(SCE)，一般称为预非晶化注入(PAI)技术。但是预非晶化注入会在衬底中产生与下面结晶半导体材料相邻的非结晶表面层，并且在非结晶/结晶界面之外产生大量严重的缺陷(一般成为末端区缺陷，EOR)。在随后的退火处理和半导体器件的激活期间，一方面，这种EOR缺陷会使先前注入的锗、硼(或BF₂)离子的扩散增强，增大短沟道效应，不利于超浅结的形成；另一方面，形成的非结晶层再结晶，EOR缺陷会溶解向器件结构表面有效迁移的半导体间隙原子，易引发瞬时增强扩散效应(TED)，造成短沟道器件特性退化和结漏电更大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超浅结形成方法，能有效降低末端区缺陷和结漏电现象，并有效控制瞬时增强扩散效应和短沟道效应。

为解决上述问题，本发明提出一种超浅结形成方法，该方法包括如下步骤：

提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成栅极结构；

以栅极结构为掩膜，以第一角度在所述半导体衬底中进行第一类离子轻掺杂源/漏区倾斜注入，所述第一类离子包含相对原子质量比锗大的离子；

以栅极结构为掩膜，以第二角度在所述半导体衬底中进行第二类离子轻掺杂源/漏区倾斜注入，所述第二角度比第一角度小；

执行快速退火处理，形成超浅结。

进一步的，所述栅极结构包含栅介质和位于栅介质上的栅极。

进一步的，所述相对原子质量比锗大的离子为铟(In)离子，所述第一角度为22°～37°。

进一步的，所述铟(In)离子的注入能量为6KeV～20KeV，剂量为1E14～2E15/cm²。

进一步的，所述第一类离子还包含碳(C)离子或氟(F)离子。

进一步的，所述C离子或F离子的注入能量为3KeV～20KeV，剂量为1E14～2E15/cm²，角度为22°～37°。

进一步的，所述第二类离子为氟化硼(BF₂)离子或硼(B)离子，所述第二角度为2°～15°。

进一步的，所述BF₂离子或B离子的注入能量为0.5KeV～4KeV，剂量为2E14～2E15/cm²。

进一步的，在所述第一类离子轻掺杂源/漏区倾斜注入与所述第二类离子轻掺杂源/漏区倾斜注入之间，还包括对所述第一类离子轻掺杂源/漏区注入后的区域进行热激活操作。

进一步的，所述热激活操作为热炉工艺，快速退火工艺，扩散炉热偶工艺或激光脉冲退火工艺中的一种。

进一步的，所述第二类离子轻掺杂源/漏区倾斜注入之前或之后还包括以栅极结构为掩膜，在所述半导体衬底中进行晕环注入的步骤。

进一步的，所述晕环注入的离子为砷(As)离子或磷(P)离子。

进一步的，所述晕环注入的角度为25°～35°。

进一步的，所述第一角度和所述第二角度均以垂直于所述半导体衬底表面的竖直面为基准。

与现有技术相比，本发明通过相对原子质量较大的In离子的大角度倾斜LDD离子注入，来取代Ge离子的垂直LDD离子注入，有效减少了EOR缺陷，改善了注入形成的非结晶层再结晶，TED效应和结漏电现象；同时，采用倾斜方式LDD离子注入，形成更靠近栅极底部的LDD源/漏延伸区，以此得到具有更长的有效沟道长度的超浅结，减小SCE效应，提高了MOS器件的电学特性。

附图说明

图1是现有技术的一种超浅结结构示意图；

图2是本发明实施例的工艺流程图；