專利名稱：Mos晶體管及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，特別涉及MOS晶體管及其制作方法。
背景技術(shù)：
金屬-氧化物_半導(dǎo)體(MOS)晶體管是半導(dǎo)體制造中的最基本器件，其廣泛適用于各種集成電路中，根據(jù)主要載流子以及制造時(shí)的摻雜類型不同，分為NMOS和PMOS晶體管。現(xiàn)有技術(shù)提供了一種MOS晶體管的制作方法。請(qǐng)參考圖1至圖3，為現(xiàn)有技術(shù)的 MOS晶體管的制作方法剖面結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)參考圖1，提供半導(dǎo)體襯底100，在所述半導(dǎo)體襯底100內(nèi)形成隔離結(jié)構(gòu)101，所述隔離結(jié)構(gòu)101之間的半導(dǎo)體襯底100為有源區(qū)，在所述有源區(qū)內(nèi)形成摻雜阱(未示出)， 在摻雜阱內(nèi)進(jìn)行調(diào)整閾值電壓注入。然后，在所述隔離結(jié)構(gòu)101之間的半導(dǎo)體襯底100上形成柵介質(zhì)層102和柵極 103，所述柵介質(zhì)層102和柵極103構(gòu)成柵極結(jié)構(gòu)。繼續(xù)參考圖1，進(jìn)行氧化工藝，形成覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)的氧化層104。參考圖2，在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成源/漏延伸區(qū)105、包圍所述源/ 漏延伸區(qū)105的袋狀注入?yún)^(qū)108，所述源/漏延伸區(qū)105和袋狀注入?yún)^(qū)108通過(guò)離子注入形成。所述袋狀注入?yún)^(qū)108通過(guò)袋狀(pocket)離子注入形成。袋狀離子注入的離子的摻雜離子可以為磷離子(對(duì)于NMOS晶體管)或硼離子(對(duì)于PMOS晶體管)。參考圖3，在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底上形成柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)墻111。進(jìn)行源/漏區(qū)重?fù)诫s注入(S/D)，在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底100內(nèi)形成源/漏區(qū)112，最后，進(jìn)行退火工藝，激活源/漏延伸區(qū)105、袋狀注入?yún)^(qū)108、源/漏區(qū)112的摻雜離子。在公開(kāi)號(hào)為CN 101789447A的中國(guó)專利申請(qǐng)中可以發(fā)現(xiàn)更多關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)的信肩、ο在實(shí)際中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有方法制作的MOS晶體管的瞬態(tài)增強(qiáng)擴(kuò)散效應(yīng)(Transistent Enhanced Diffusion, TED)較強(qiáng)，所述瞬態(tài)增強(qiáng)擴(kuò)散效應(yīng)不僅造成了晶體管的短溝道效應(yīng) (Short Channel effect, SCE)和反短溝道效應(yīng)(Reverse Short Channel Effect, RSCE), 而且影響晶體管溝道遷移率、結(jié)電容以及結(jié)漏電流。因此，需要一種MOS晶體管的制作方法，能夠抑制瞬態(tài)增強(qiáng)效應(yīng)，抑制器件的短溝道效應(yīng)和反短溝道效應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供了一種MOS晶體管的制作方法，減小了瞬態(tài)增強(qiáng)效應(yīng)， 改善了器件的短溝道效應(yīng)和反短溝道效應(yīng)。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種MOS晶體管的制作方法，包括提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有柵極結(jié)構(gòu)；
形成覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)的氧化層；對(duì)柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底進(jìn)行離子注入，形成源/漏延伸區(qū)、包圍所述源/漏延伸區(qū)的袋狀注入?yún)^(qū)、包圍所述袋狀注入?yún)^(qū)的缺陷吸附區(qū)；進(jìn)行退火工藝，激活所述源/漏延伸區(qū)、缺陷吸附區(qū)、袋狀注入?yún)^(qū)的摻雜離子；在所述柵極結(jié)構(gòu)的兩側(cè)形成側(cè)墻；以所述柵極結(jié)構(gòu)和側(cè)墻為掩膜，進(jìn)行源/漏離子注入，在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成源/漏區(qū)?？蛇x地，所述缺陷吸附區(qū)的摻雜離子為氮離子?？蛇x地，所述氮離子注入的能量范圍為2KeV 30KeV?？蛇x地，所述氮離子注入的劑量范圍為5E13 2E15/Cm_2?？蛇x地，所述氮離子注入的傾斜角度小于等于袋狀注入?yún)^(qū)離子注入的角度。可選地，所述氮離子注入角度范圍為2 40度，所述袋狀注入?yún)^(qū)離子注入的角度為20 40度?？蛇x地，所述退火為快速熱退火?？蛇x地，所述退火的氣體為氮?dú)夂脱鯕獾幕旌蠚怏w，所述氧氣在混合氣體中的體積比例為 10%。本發(fā)明還提供一種MOS晶體管，包括半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上具有柵極結(jié)構(gòu)；源/漏延伸區(qū)，位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底中；袋狀注入?yún)^(qū)，位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底中，所述袋狀注入?yún)^(qū)包圍所述源/漏延伸區(qū)； 氧化層，覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)；缺陷吸附區(qū)，位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底中，所述缺陷吸附區(qū)包圍所述袋狀注入?yún)^(qū)?？蛇x地，所述缺陷吸附區(qū)內(nèi)的摻雜離子為氮離子。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底中形成源/漏延伸區(qū)、包圍所述源/漏延伸區(qū)下方的袋狀注入?yún)^(qū)、包圍所述袋狀注入?yún)^(qū)的缺陷吸附區(qū)，然后進(jìn)行退火，在退火過(guò)程中， 氮離子可以將柵極氧化工藝在半導(dǎo)體襯底內(nèi)造成的缺陷定扎，吸附柵極氧化工藝在半導(dǎo)體襯底內(nèi)造成的缺陷，從而防止源/漏延伸區(qū)、袋狀注入?yún)^(qū)的缺陷擴(kuò)散，避免源/漏延伸區(qū)、袋狀注入?yún)^(qū)的摻雜離子隨著缺陷的擴(kuò)散而擴(kuò)散，從而引起源/漏延伸區(qū)和袋狀注入?yún)^(qū)的劑量損失；由于氮離子將半導(dǎo)體襯底內(nèi)的缺陷吸附，修復(fù)了半導(dǎo)體襯底內(nèi)的缺陷，改善了溝道區(qū)載流子的遷移率，提高了晶體管的驅(qū)動(dòng)電流能力；進(jìn)一步優(yōu)化地，所述退火利用氮?dú)夂脱鯕獾幕旌蠚怏w，氧氣在混合氣體中的含量為1 10%，從而可以在半導(dǎo)體襯底表面形成薄的氧化層，避免半導(dǎo)體襯底中的劑量隨著高溫退火劑量損失。


4
圖1至圖3是現(xiàn)有技術(shù)的MOS晶體管的制作方法剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明的MOS晶體管制作方法流程示意圖。圖5 圖8是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的MOS晶體管制作方法剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖9是利用本發(fā)明制作的晶體管的跨導(dǎo)隨柵極電壓變化曲線圖。圖10是本發(fā)明的方法制作的晶體管的閾值電壓隨柵極長(zhǎng)度變化曲線圖。
具體實(shí)施例方式發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)形成MOS晶體管的方法中，在形成源/漏延伸區(qū)和袋狀注入?yún)^(qū)之前，進(jìn)行氧化工藝，以在柵極結(jié)構(gòu)外圍形成氧化層對(duì)柵極進(jìn)行保護(hù)，但是所述氧化工藝會(huì)在半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成缺陷，所述缺陷是由氧化增強(qiáng)擴(kuò)散(Oxidation-Enhanced Diffusion, 0ED)效應(yīng)引起。由于氧化增強(qiáng)擴(kuò)散效應(yīng)引起的缺陷在后續(xù)的退火工藝中會(huì)擴(kuò)散，使得源/漏延伸區(qū)和袋狀注入?yún)^(qū)的摻雜離子隨之?dāng)U散，引起瞬態(tài)增強(qiáng)效應(yīng)，引起了器件的短溝道效應(yīng)和反短溝道效應(yīng)。經(jīng)過(guò)研究發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，如果在柵極結(jié)構(gòu)外圍形成氧化層后，在袋狀注入?yún)^(qū)進(jìn)行離子注入，形成包圍袋狀注入?yún)^(qū)的缺陷吸附區(qū)，利用缺陷吸附區(qū)的摻雜離子吸附半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成的缺陷，從而將缺陷定扎，這樣避免源/漏延伸區(qū)和袋狀注入?yún)^(qū)的摻雜離子擴(kuò)散，消除瞬態(tài)增強(qiáng)效應(yīng)、器件的短溝道效應(yīng)和反短溝道效應(yīng)，并且可以改善器件的載流子的遷移率，提高晶體管驅(qū)動(dòng)電流能力。因此，發(fā)明人提出一種MOS晶體管的制作方法，請(qǐng)參考圖4，為本發(fā)明的MOS晶體管制作方法流程示意圖。所述方法包括步驟Si，提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有柵極結(jié)構(gòu)；步驟S2，進(jìn)行氧化工藝，形成覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)的氧化層；步驟S3，對(duì)柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底進(jìn)行離子注入，形成源/漏延伸區(qū)、包圍所述源/漏延伸區(qū)的袋狀注入?yún)^(qū)、包圍所述袋狀注入?yún)^(qū)的缺陷吸附區(qū)；步驟S4，進(jìn)行退火工藝，激活所述源/漏延伸區(qū)、缺陷吸附區(qū)、袋狀注入?yún)^(qū)的摻雜離子；步驟S5，在所述柵極結(jié)構(gòu)的兩側(cè)形成側(cè)墻；步驟S6，以所述柵極結(jié)構(gòu)和側(cè)墻為掩膜，進(jìn)行源/漏離子注入，在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成源/漏區(qū)。下面將結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述。請(qǐng)參考圖5 圖 8，為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的MOS晶體管制作方法剖面結(jié)構(gòu)示意圖。首先，請(qǐng)參考圖5，提供半導(dǎo)體襯底200，所述半導(dǎo)體襯底200內(nèi)形成有隔離結(jié)構(gòu) 201，所述隔離結(jié)構(gòu)201之間的區(qū)域?yàn)橛性磪^(qū)。所述半導(dǎo)體襯底200上形成有柵介質(zhì)層202 和柵極203，所述柵介質(zhì)層202與柵極203構(gòu)成柵極結(jié)構(gòu)。其中，所述半導(dǎo)體襯底200可以為硅(Si)或絕緣體上硅(SOI)。所述隔離結(jié)構(gòu)201 可以為淺溝槽隔離(STI)結(jié)構(gòu)或者局部氧化硅(LOCOS)隔離結(jié)構(gòu)。所述隔離結(jié)構(gòu)201之間的半導(dǎo)體襯底200為有源區(qū)。所述有源區(qū)內(nèi)還形成有摻雜阱(未示出)。所述摻雜阱通過(guò)擴(kuò)散或離子注入的方法形成。所述摻雜阱的摻雜離子的類型與該有源區(qū)待形成的MOS晶體管的種類有關(guān)，若待形成的MOS晶體管的導(dǎo)電溝道為N型，則所述摻雜阱的摻雜離子為P型，例如可以為硼離子。若待形成的MOS晶體管的導(dǎo)電類型為P型，則所述摻雜阱的摻雜離子為N型，例如為磷離子。所述柵介質(zhì)層202可以為氧化硅(SiO2)或氮氧化硅(SiNO)。在65nm以下工藝節(jié)點(diǎn)，柵極的特征尺寸很小，柵介質(zhì)層202優(yōu)選高介電常數(shù)(高K)材料。所述高K材料包括氧化鉿、氧化鉿硅、氮氧化鉿硅、氧化鑭、氧化鋯、氧化鋯硅、氧化鈦、氧化鉭、氧化鋇鍶鈦、氧化鋇鈦、氧化鍶鈦、氧化鋁等。特別優(yōu)選的是氧化鉿、氧化鋯和氧化鋁。柵介質(zhì)層202的形成工藝可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的任何現(xiàn)有技術(shù)，比較優(yōu)選的為化學(xué)氣相沉積法，柵極介電層110的厚度為15到60埃。所述柵極203可以是包含半導(dǎo)體材料的多層結(jié)構(gòu)，例如硅、鍺、金屬或其組合。所述柵極203的形成工藝可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的任何現(xiàn)有技術(shù)，比較優(yōu)選的為化學(xué)氣相沉積法，例如低壓等離子體化學(xué)氣相沉積或者等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝。柵極 203的厚度為800到3000埃。然后，參考圖6，進(jìn)行氧化工藝，形成覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)的氧化層204。所述氧化工藝的溫度為700 1200攝氏度，時(shí)間為10 100分鐘。本實(shí)施例中所述氧化工藝時(shí)間范圍為15分鐘 40分鐘。利用上述工藝條件，形成的氧化層的厚度為 1. 5 4納米。所述氧化工藝會(huì)在整個(gè)半導(dǎo)襯底200表面形成氧化層，然后，需要進(jìn)行刻蝕工藝， 去除位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底200上的氧化層，保留覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)的氧化層
204。然后，參考圖7，對(duì)柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底進(jìn)行離子注入，形成源/漏延伸區(qū)
205、包圍所述源/漏延伸區(qū)205的袋狀注入?yún)^(qū)213、包圍所述袋狀注入?yún)^(qū)213的缺陷吸附區(qū) 208。所述源/漏延伸區(qū)205的摻雜離子與要形成的晶體管溝道的導(dǎo)電類型有關(guān)，即當(dāng)要形成晶體管的溝道為N型導(dǎo)電類型時(shí)，所述源/漏延伸區(qū)205的摻雜離子可以為N型摻雜離子，例如可以為磷離子、砷離子；當(dāng)要形成晶體管的溝道為P型導(dǎo)電類型時(shí)，所述源/漏延伸區(qū)205的摻雜離子可以為P型摻雜離子，例如可以為硼離子、二氟化硼離子等。所述源 /漏延伸區(qū)205的摻雜離子的類型與現(xiàn)有技術(shù)相同，作為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)，在此不做詳細(xì)的說(shuō)明。作為一個(gè)實(shí)施例，所述源/漏延伸區(qū)205離子為硼離子，離子注入的能量范圍為 2KeV至5KeV，離子注入劑量范圍為5E14至2E15/cm_2。作為又一實(shí)施例，所述源/漏延伸區(qū) 205離子為磷離子或砷離子，離子注入的能量范圍為0. 5KeV至4KeV，離子注入劑量為5E14 至 2E15/cnT2。所述袋狀注入?yún)^(qū)213通過(guò)袋狀注入(Pocket implant)，所述袋狀注入的傾斜角度為20 40度注入，以便于袋狀注入?yún)^(qū)213包圍所述源/漏延伸區(qū)205。所述袋狀注入?yún)^(qū) 213的深度介于源/漏延伸區(qū)205與后續(xù)形成的源/漏區(qū)之間，所述袋狀注入?yún)^(qū)213的導(dǎo)電類型與源/漏延伸區(qū)205的導(dǎo)電類型相反。作為一個(gè)實(shí)施例，所述袋狀離子注入213的導(dǎo)電類型為P型，其摻雜離子為硼離子，其能量范圍為3KeV至8KeV，離子注入的劑量范圍為 2E13至5E13/cm_2，袋狀離子注入的傾斜角度為25 37度。本發(fā)明所述的離子注入的傾斜角度，具體是指，離子束線(ion beam)的方向與半導(dǎo)體襯底的法線方向的夾角。
所述缺陷吸附區(qū)208通過(guò)氮離子注入形成，所述氮離子用于將袋狀注入?yún)^(qū)213內(nèi)部的缺陷以及氧化工藝在袋狀注入?yún)^(qū)213表面形成的缺陷吸附，與缺陷形成團(tuán)簇，從而將缺陷定扎在氮離子周圍，這樣減小了自由缺陷的數(shù)目。并且，由于缺陷與氮離子形成團(tuán)簇， 使得形成團(tuán)簇的局部的半導(dǎo)體襯底形成不規(guī)則的晶格排列，缺陷無(wú)法破壞半導(dǎo)體襯底的原子排布，從而使得整體上半導(dǎo)體襯底的原子排布更加規(guī)則，晶格更加有序，源/漏延伸區(qū)和袋狀注入?yún)^(qū)的摻雜離子受到的散射減小，從而所述摻雜離子的擴(kuò)散率降低，進(jìn)一步減小了瞬態(tài)增強(qiáng)擴(kuò)散效應(yīng)，從而可以提高晶體管的載流子的遷移率，提高晶體管的驅(qū)動(dòng)電流的能力。為了保證所述缺陷吸附區(qū)208包圍所述袋狀注入?yún)^(qū)213，形成缺陷吸附區(qū)208的氮離子注入的傾斜角度應(yīng)小于所述袋狀注入?yún)^(qū)213的深度。作為一個(gè)實(shí)施例，所述氮離子注入的傾斜角度為2 40度。所述氮離子注入的能量范圍為2KeV 30KeV，劑量范圍為 5E13 2E15/cm_2。作為優(yōu)選的實(shí)施例，在形成所述源/漏延伸區(qū)205、袋狀注入?yún)^(qū)213、缺陷吸附區(qū) 208后，進(jìn)行退火，以修復(fù)離子注入工藝對(duì)半導(dǎo)體襯底造成的損傷，激活所述源/漏延伸區(qū) 205、袋狀注入?yún)^(qū)213、缺陷吸附區(qū)208的摻雜離子，并且使得缺陷吸附區(qū)208的氮離子與缺陷形成團(tuán)簇。所述退火可以為爐管退火(furnace anneal)或快速熱退火(Rapid Thermal Anneal, RTA)。由于快速熱退火具有升/降溫速率快、工藝時(shí)間短、工藝均勻度好等優(yōu)點(diǎn)，作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，利用快速熱退火對(duì)氮離子進(jìn)行退火。所述退火的氣體為氮?dú)夂脱鯕獾幕旌蠚怏w，所述氧氣在混合氣體中的體積比例為 10%。由于在退火氣氛中添加少量的氧氣，可以保護(hù)半導(dǎo)體襯底的硅，防止半導(dǎo)體襯底中的摻雜離子的劑量損失。需要說(shuō)明的是，形成所述源/漏延伸區(qū)205、袋狀注入?yún)^(qū)213、缺陷吸附區(qū)208的順序可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置，例如可以首先形成所述源/漏延伸區(qū)205，然后形成所述袋狀注入?yún)^(qū)213，最后形成所述缺陷吸附區(qū)208;或者可以首先形成所述缺陷吸附區(qū)208，然后形成所述袋狀注入?yún)^(qū)213，最后形成所述源/漏延伸區(qū)205。作為其他的實(shí)施例，所述源/漏延伸區(qū)205、袋狀注入?yún)^(qū)213、缺陷吸附區(qū)208可以分別利用退火步驟進(jìn)行。但是源/漏延伸區(qū)205、袋狀注入?yún)^(qū)213、缺陷吸附區(qū)208分別退火，可能會(huì)增加半導(dǎo)體襯底的熱預(yù)算，在實(shí)際中本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)工藝的需要進(jìn)行選擇。然后，請(qǐng)參考圖8，在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底上形成側(cè)墻211。形成側(cè)墻 211的方法與現(xiàn)有技術(shù)相同，作為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)，在此不做詳細(xì)的說(shuō)明。最后，仍然參考圖8，在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底200內(nèi)進(jìn)行源/漏離子注入，形成晶體管的源/漏區(qū)212。所述源/漏離子注入作為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知技術(shù)，在此不作詳細(xì)描述。經(jīng)過(guò)上述方法，形成的MOS晶體管請(qǐng)參考圖8，所述MOS晶體管包括半導(dǎo)體襯底200，所述半導(dǎo)體襯底200內(nèi)形成有隔離結(jié)構(gòu)201，隔離結(jié)構(gòu)201之外的區(qū)域?yàn)橛性磪^(qū)；柵介質(zhì)層202和柵極202，位于有源區(qū)上方，所述柵介質(zhì)層202和柵極203構(gòu)成柵極結(jié)構(gòu)；側(cè)墻211，位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底200上；源/漏區(qū)212，分別位于所述側(cè)墻211兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底200內(nèi)；源/漏延伸區(qū)205，位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底200內(nèi)；袋狀注入?yún)^(qū)213，位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底200內(nèi)，所述袋狀注入?yún)^(qū) 213包圍所述源/漏延伸區(qū)205 ；氧化層204，覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)；缺陷吸附區(qū)208，位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底200中，所述缺陷吸附區(qū) 208包圍所述袋狀注入?yún)^(qū)213，所述缺陷吸附區(qū)208通過(guò)離子注入形成，所述缺陷吸附區(qū)208 的摻雜離子為氮離子。發(fā)明人對(duì)利用本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)制作的晶體管的跨導(dǎo)進(jìn)行了測(cè)試，參考圖9，橫軸表示柵極電壓，縱軸表示晶體管的跨導(dǎo)，曲線A為本發(fā)明的方法制作的晶體管在不同柵極電壓下的跨導(dǎo)曲線，曲線B為現(xiàn)有技術(shù)的方法制作的晶體管在不同柵極電壓的跨導(dǎo)曲線， 從圖中可以看出，在相同的柵極電壓下，本發(fā)明的晶體管的跨導(dǎo)大，這說(shuō)明利用本發(fā)明的方法改善了晶體管的載流子的遷移率。請(qǐng)參考圖10，為利用本發(fā)明的方法制作的晶體管的閾值電壓隨柵極長(zhǎng)度變化曲線圖。橫軸表示柵極長(zhǎng)度，縱軸表示閾值電壓，曲線901為利用現(xiàn)有技術(shù)的方法獲得的晶體管的閾值電壓隨柵極長(zhǎng)度變化曲線，曲線902和曲線903為利用本發(fā)明的方法獲得的晶體管的閾值電壓隨柵極長(zhǎng)度變化曲線。其中曲線902的氮離子注入劑量為5E14/cm_2 ；曲線903 的氮離子注入劑量為lE15/cnT2。從圖中可以看出，利用現(xiàn)有技術(shù)的方法制作的晶體管的閾值電壓隨著柵極長(zhǎng)度的變化而發(fā)生明顯的變化，而利用本發(fā)明的方法獲得的晶體管的閾值電壓隨著柵極長(zhǎng)度的變化不明顯，說(shuō)明本發(fā)明的方法有效消除了晶體管的短溝道效應(yīng)。綜上，本發(fā)明提供的MOS晶體管及其制作方法，在柵極結(jié)構(gòu)外圍形成氧化層后，在袋狀注入?yún)^(qū)進(jìn)行離子注入，形成包圍袋狀注入?yún)^(qū)的缺陷吸附區(qū)，利用缺陷吸附區(qū)的摻雜離子吸附半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成的缺陷，從而將缺陷定扎，這樣避免源/漏延伸區(qū)和袋狀注入?yún)^(qū)的摻雜離子擴(kuò)散，消除瞬態(tài)增強(qiáng)效應(yīng)、器件的短溝道效應(yīng)和反短溝道效應(yīng)，并且可以改善器件的載流子的遷移率，提高晶體管驅(qū)動(dòng)電流能力。雖然本發(fā)明己以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種MOS晶體管的制作方法，其特征在于，包括 提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有柵極結(jié)構(gòu)； 形成覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)的氧化層；在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底中形成源/漏延伸區(qū)、包圍所述源/漏延伸區(qū)的袋狀注入?yún)^(qū)、包圍所述袋狀注入?yún)^(qū)的缺陷吸附區(qū)；進(jìn)行退火工藝，激活所述源/漏延伸區(qū)、缺陷吸附區(qū)、袋狀注入?yún)^(qū)的摻雜離子； 在所述柵極結(jié)構(gòu)的兩側(cè)形成側(cè)墻；以所述柵極結(jié)構(gòu)和側(cè)墻為掩膜，進(jìn)行源/漏離子注入，在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成源/漏區(qū)。
2.如權(quán)利要求1所述的MOS晶體管的制作方法，其特征在于，所述缺陷吸附區(qū)的摻雜離子為氮離子。
3.如權(quán)利要求1所述的MOS晶體管的制作方法，其特征在于，所述氮離子注入的能量范圍為 2KeV 30KeV。
4.如權(quán)利要求1所述的MOS晶體管的制作方法，其特征在于，所述氮離子注入的劑量范圍為 5E13 2E15/cnT2。
5.如權(quán)利要求1所述的MOS晶體管的制作方法，其特征在于，所述氮離子注入的傾斜角度小于等于袋狀注入?yún)^(qū)離子注入的角度。
6.如權(quán)利要求1或5所述的MOS晶體管的制作方法，其特征在于，所述氮離子注入角度范圍為2 40度，所述袋狀注入?yún)^(qū)離子注入的角度為20 40度。
7.如權(quán)利要求1所述的MOS晶體管的制作方法，其特征在于，所述退火為快速熱退火。
8.如權(quán)利要求1所述的MOS晶體管的制作方法，其特征在于，所述退火的氣體為氮?dú)夂脱鯕獾幕旌蠚怏w，所述氧氣在混合氣體中的體積比例為 10%。
9.一種MOS晶體管，其特征在于，包括半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上具有柵極結(jié)構(gòu)； 源/漏延伸區(qū)，位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底中；袋狀注入?yún)^(qū)，位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底中，所述袋狀注入?yún)^(qū)包圍所述源/ 漏延伸區(qū)；氧化層，覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)；缺陷吸附區(qū)，位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底中，所述缺陷吸附區(qū)包圍所述袋狀注入?yún)^(qū)。
10.如權(quán)利要求9所述的MOS晶體管，其特征在于，所述缺陷吸附區(qū)內(nèi)的摻雜離子為氮罔子。
全文摘要
本發(fā)明提供一種MOS晶體管的制作方法，包括提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有柵極結(jié)構(gòu)；進(jìn)行氧化工藝，形成覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)的氧化層；對(duì)柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底進(jìn)行離子注入，形成源/漏延伸區(qū)、包圍所述源/漏延伸區(qū)的袋狀注入?yún)^(qū)、包圍所述袋狀注入?yún)^(qū)的缺陷吸附區(qū)；進(jìn)行退火工藝，激活所述源/漏延伸區(qū)、缺陷吸附區(qū)、袋狀注入?yún)^(qū)的摻雜離子；在所述柵極結(jié)構(gòu)的兩側(cè)形成側(cè)墻；以所述柵極結(jié)構(gòu)和側(cè)墻為掩膜，進(jìn)行源/漏離子注入，在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成源/漏區(qū)。本發(fā)明改善了袋狀注入?yún)^(qū)和源/漏延伸區(qū)的摻雜離子隨著缺陷擴(kuò)散，消除了氧化增強(qiáng)擴(kuò)散效應(yīng)，抑制了瞬態(tài)增強(qiáng)擴(kuò)散效應(yīng)，減少了器件漏電流。
文檔編號(hào)H01L29/06GK102446764SQ20101050894
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2010年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月13日
發(fā)明者趙猛 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司