[发明专利]抑制反短沟道效应的方法及NMOS器件制备方法

说明书

本发明提供了提供了抑制反短沟道效应的方法及NMOS器件的制备方法，通过在浅掺杂源漏区磷离子注入后，增设一道氟离子注入工序，然后对浅掺杂源漏区进行低温退火长时间处理，所注入的氟离子与栅极边缘区域的空位和间隙原子等结合，能够阻止P型阱区中硼元素的扩散，从而抑制反短沟道效应；并且，氟离子能够抑制热载流子注入，因此，在氟离子注入的同时，不会造成热载流子注入的可靠性变差。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种抑制NMOS器件反短沟道效应的形成方法及NMOS器件制备方法。

背景技术

随着超大规模集成电路技术的迅速发展，MOSFET器件的尺寸在不断减小，随沟道长度的减小，MOSFET器件阈值电压会先增大，当沟道长度进一步减小，阈值电压又会降低，如图1所示，为现有的NMOS器件的沟道长度随阈值电压变化的曲线示意图；虚线后面的称为短沟道效应(short channel effect，以下简称SCE)，虚线前面的称为反短沟道效应(reverse short channel effect，以下简称RSCE)，通常NMOS的RSCE效应更严重；请参阅图2，NMOS器件的制备方法包括：

步骤11：在一半导体衬底中形成浅沟槽隔离结构和有源区；

步骤12：在有源区中形成P型阱区，并且在半导体衬底上形成栅氧层和栅极，然后在栅极侧壁形成氧化修复层；

步骤13：在栅极两侧的P型阱区中进行磷离子注入，以形成浅掺杂源漏区；

步骤14：对浅掺杂源漏区进行高温退火处理；

步骤15：在氧化修复层外壁形成侧墙，然后在浅掺杂源漏区中进行源漏离子注入形成源漏极；

步骤16：在源漏极表面和栅极表面依次形成金属硅化物、金属前介质、通孔、金属插塞和互连金属层。

NMOS器件中引起RSCE的原因如下：NMOS的P型阱区中掺杂元素为硼，在轻掺杂源漏(lightly doped drain，以下简称LDD)之后，在栅极边缘会引入间隙原子和空位，在后续的高温退火中，间隙原子和空穴会增强硼元素扩散，在沟道两端形成高于中间的硼元素分布，导致阈值电压变大，形成RSCE。

对于输入输出(以下简称IO)NMOS器件，阈值电压随沟道长度减小而变大，影响了IO NMOS的性能，减小了设计窗口。由于IO NMOS工作电压比较高，如果注入元素和步骤比较复杂，往往导致HCI可靠性变差(HCI，hot carrier injection：热载流子注入，导致阈值电压漂移)，所以，IO NMOS的LDD注入通常比较简单，一般只有一道LDD。传统抑制IO NMOSRSCE的方法一般为优化后续的热处理工艺，即在IO NMOS LDD注入之后增加一道退火，这道退火温度不是很高，退火时间比较长，这样既可以消除空位和间隙原子，又因为温度不是很高，不至于导致硼扩散。但是当技术节点到90nm以下，IO尺寸很小，仅仅依靠优化退火工艺已经难以进一步抑制RSCE效应。

发明内容

为了克服以上问题，本发明旨在抑制NMOS器件反短沟道效应，通过在浅掺杂源漏区磷离子注入后，增设氟离子注入，来抑制反短沟道效应。

为了实现上述目的，本发明提供了一种抑制NMOS器件的反短沟道效应的方法，包括以下步骤：

步骤01：在一半导体衬底中形成浅沟槽隔离结构和有源区；

步骤02：在所述有源区中形成硼掺杂的P型阱区，并且在所述半导体衬底上形成栅氧层和栅极，然后在所述栅极侧壁形成氧化修复层；

步骤03：在所述栅极两侧的所述P型阱区中进行磷离子注入，以形成浅掺杂源漏区；

步骤04：在所述浅掺杂源漏区中进行氟离子注入；

步骤05：对经所述氟离子注入的所述浅掺杂源漏区进行退火处理。