[发明专利]改善PMOS器件性能的离子注入方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种改善PMOS器件性能的离子注入方法。

背景技术

器件尺寸进入深亚微米沟长范围，器件内部的电场强度随器件尺寸的减小而增强,特别在漏结附近存在强电场，载流子在这一强电场中获得较高的能量，成为热载流子。热载流子在两个方面影响器件性能:1)越过Si-SiO2势垒，注入到氧化层中，不断积累，改变阈值电压，影响器件寿命；2)在漏附近的耗尽区中与晶格碰撞产生电子空穴对，对NMOS管，碰撞产生的电子形成附加的漏电流，空穴则被衬底收集，形成衬底电流，使总电流成为饱和漏电流与衬底电流之和。衬底电流越大，说明沟道中发生的碰撞次数越多，相应的热载流子效应越严重。热载流子效应是限制器件最高工作电压的基本因素之一。

轻掺杂漏区(Lightly Doped Drain，LDD)结构，是MOSFET为了减弱漏区电场、以改进热载流子注入效应所采取的一种结构。即是在沟道中靠近漏极的附近设置一个低掺杂的漏区，让该低掺杂的漏区也承受部分电压，这种结构可防止热载流子注入效应。实际应用中，源漏端都会采用侧墙工艺来形成LDD，但是传统工艺PMOS和NMOS的Spacer的宽度相同。

超大规模集成电路的特征尺寸按照摩尔定律的发展，已经发展到20纳米及以下的特征尺寸，以便在更小面积上增加半导体器件的容量并降低成本，形成具有更好的性能，更低的功耗的半导体器件。并且NMOS和PMOS在源漏区离子注入(implant)前拥有相同的侧墙(spacer)尺寸。但是对于PMOS,因为硼原子质量小，扩散很快，器件的性能容易受到侧墙尺寸的影响。对于NMOS，由于磷原子的原子质量较大，不容易受到侧墙尺寸的影响。因此，希望能够提供一种使PMOS在源漏区注入前拥有较大的侧墙尺寸而又不影响到NMOS和后续的工艺。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够改善PMOS器件性能的离子注入方法。

为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种改善PMOS器件性能的离子注入方法，包括依次执行下述步骤：在硅基板上形成由隔离区隔开的至少一个第一晶体管区域和至少一个第二晶体管区域，在第一晶体管区域上形成有第一栅极，在第二晶体管区域上形成有第二栅极；在硅基板上淀积一层氮化硅层，使氮化硅层将第一晶体管区域、第二晶体管区域及第一栅极、第二栅极全部均匀覆盖；在硅基板上旋涂光刻胶以将第一晶体管区域、第二晶体管区域及第一栅极、第二栅极全部覆盖；对光刻胶进行光刻，去除覆盖在第一晶体管区域及第一栅极的光刻胶；对第一晶体管区域进行紫外线处理；去除第二晶体管区域的光刻胶；干法刻蚀氮化硅层以形成覆盖第一栅极两侧的侧墙和覆盖第二栅极两侧的侧墙，而栅极顶部和源漏端的侧墙被刻蚀去除；形成第一晶体管区域和第二晶体管区域中的晶体管的源极和漏极。

优选地，第一晶体管区域中的晶体管是NMOS晶体管，第二晶体管区域中的晶体管是PMOS晶体管。

优选地，覆盖第一栅极两侧的侧墙的厚度为100A，覆盖第二栅极两侧的侧墙的厚度为175A。

优选地，覆盖第二栅极两侧的侧墙的厚度与覆盖第一栅极两侧的侧墙的厚度之比介于1.5-2.5之间。

优选地，在对第一晶体管区域进行紫外线处理时，紫外线的波长为150纳米到400纳米之间，处理的时间为300S。

优选地，紫外线处里前后的刻蚀比在1.5-2.5之间。

优选地，在对第一晶体管区域进行紫外线处理时，装载硅片的基板的温度在300度到480度之间。

优选地，采用各项异性的干法刻蚀对侧墙层进行干法刻蚀以形成侧墙。

优选地，氮化硅层的沉积厚度为200A。

优选地，沉积完成后氮化硅层的台阶覆盖率高于85％。

本发明通过在侧墙刻蚀前增加一步紫外线处理，使得形成不同器件区域的侧墙有不同的刻蚀速率，进而在侧墙刻蚀后有不同的厚度，使NMOS和PMOS在各自的源漏区注入前拥有不同的侧墙尺寸，PMOS较大的侧墙尺寸有助于改善PMOS的器件性能。而且使NMOS的侧墙尺寸和原工艺一样，在不影响NMOS和后续制程的同时改善PMOS的器件性能。

附图说明

结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：

图1至图7示意性地示出了根据本发明优选实施例的改善PMOS器件性能的离子注入方法的各个步骤。