專利名稱：Mos晶體管的結(jié)構(gòu)及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種MOS晶體管的結(jié)構(gòu)及其形成方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體器件為了達(dá)到更高的運(yùn)算速度、更大的數(shù)據(jù)存儲量、以及更多的功能，半導(dǎo)體器件朝向更高的元件密度、更高的集成度方向發(fā)展。請參考圖I,現(xiàn)有技術(shù)中MOS晶體管,包括半導(dǎo)體襯底100 ;位于所述半導(dǎo)體襯底100內(nèi)的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)103 ；位于所述半導(dǎo)體襯底100表面的柵絕緣層107 ;及位于所述柵絕緣層107表面的柵電極層109 ;位于所述柵絕緣層107和柵電極層109兩側(cè)、且位于所述半導(dǎo)體襯底100表面的側(cè)墻111 ;位于所述柵絕緣層107和柵電極層109兩側(cè)、且位于所述半導(dǎo)體襯底100內(nèi)的源極106和漏極105 ；隨著MOS晶體管朝著更高的集成度方向發(fā)展，MOS晶體管的柵極長度逐漸減小，即圖I中柵絕緣層107和柵電極層109沿半導(dǎo)體襯底100表面方向的尺寸逐漸變小，現(xiàn)有技術(shù)的MOS晶體管的溝道區(qū)的載流子的遷移率較低。更多的關(guān)于MOS晶體管的形成方法及結(jié)構(gòu)請參考美國專利“US20080043588”的專利申請文件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種增加溝道區(qū)的載流子的遷移率的MOS晶體管的結(jié)構(gòu)及其形成方法。為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種MOS晶體管的形成方法，包括提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底表面形成有柵絕緣層、位于所述柵絕緣層表面的偽柵電極層、位于所述柵絕緣層和偽柵電極層兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底表面的側(cè)墻、及位于所述柵絕緣層和偽柵電極層兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)的源/漏極；形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底和所述側(cè)墻的介質(zhì)層，所述介質(zhì)層與所述偽柵電極層的表面齊平；去除所述偽柵電極層，形成暴露出所述柵絕緣層的開口 ；在所述開口正下方的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成摻雜層；在所述開口內(nèi)形成位于所述柵絕緣層表面的柵電極層；去除所述介質(zhì)層，暴露出所述半導(dǎo)體襯底和側(cè)墻?？蛇x地，所述摻雜層的形成工藝為離子注入工藝；所述離子注入工藝中注入的離子包括N+、C+、F+中的一種或多種組合?？蛇x地,所述離子注入工藝的參數(shù)范圍為能量為5kev 30kev ;劑量為1E13/cm2 IE15/cm2。
可選地，所述離子注入工藝為磁濺射離子注入工藝。可選地，所述離子注入工藝中的離子的注入方向與所述半導(dǎo)體襯底表面的法線方向呈O 15°夾角?？蛇x地，所述柵絕緣層中包括N+、C+、F+中的一種或多種組合?？蛇x地，所述柵絕緣層的形成工藝為原位蒸汽氧化沉積工藝。一種MOS晶體管的形成方法，包括提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底表面形成有偽柵絕緣層、位于所述偽柵絕緣層表面的偽柵電極層、位于所述偽柵絕緣層和偽柵電極層兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底表面的側(cè)墻、及位于所述偽柵絕緣層和偽柵電極層兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)的源/漏極；
形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底和所述側(cè)墻的介質(zhì)層，所述介質(zhì)層與所述偽柵電極層的表面齊平；去除所述偽柵電極層和偽柵絕緣層，形成暴露所述半導(dǎo)體襯底的開口 ；在所述開口正下方的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成摻雜層；在所述開口內(nèi)形成位于所述半導(dǎo)體襯底表面的柵絕緣層、位于所述柵絕緣層表面的柵電極層；去除所述介質(zhì)層，暴露出所述半導(dǎo)體襯底和側(cè)墻?？蛇x地，所述摻雜層的形成工藝為離子注入工藝；所述離子注入工藝中注入的離子包括N+、C+、F+中的一種或多種組合?？蛇x地,所述離子注入工藝的參數(shù)范圍為能量為5kev 30kev ;劑量為1E13/cm2 IE15/cm2?？蛇x地，所述離子注入工藝為磁濺射離子注入工藝；所述磁濺射離子注入工藝的能量為 O. 5kev 4kev，劑量為 IE13/cm2 IE15/cm2 可選地，所述離子注入工藝中的離子的注入方向與所述半導(dǎo)體襯底表面的法線方向呈O 15°夾角?？蛇x地，所述柵絕緣層的形成工藝為原位蒸汽氧化沉積工藝。一種MOS晶體管的結(jié)構(gòu)，包括半導(dǎo)體襯底；位于所述半導(dǎo)體襯底表面的柵絕緣層；位于所述柵絕緣層表面的柵電極層；位于所述柵絕緣層和柵電極層兩側(cè)、且位于所述半導(dǎo)體襯底表面的側(cè)墻；及位于所述柵絕緣層和柵電極層兩側(cè)、且位于所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)的源/漏極；位于所述柵絕緣層底部的半導(dǎo)體襯底內(nèi)的摻雜層?？蛇x地，所述摻雜層中的包含的離子為N+、C+、F+中的一種或多種組合?？蛇x地，所述摻雜層的離子濃度為lE17/cm3 lE21/cm3。可選地，所述柵絕緣層中包括N+、C+、F+中的一種或多種組合。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的實(shí)施例在柵絕緣層底部的半導(dǎo)體襯底內(nèi)即溝道區(qū)內(nèi)形成摻雜層，有效抑制了溝道區(qū)內(nèi)摻雜雜質(zhì)的擴(kuò)散，提高了載流子的遷移率。進(jìn)一步的，本發(fā)明實(shí)施例采用離子注入工藝在柵絕緣層表面注入N+、C+、F+中的一種或多種組合到半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成摻雜層，所述離子注入工藝將原本邊緣厚度高于中間的柵絕緣層的形狀進(jìn)行了修正，避免了鳥嘴效應(yīng)；并且，所述柵絕緣層中也包括N+、C+、F+中的一種或多種組合，有效降低了柵極的漏電流，柵極的穩(wěn)定性好。


圖I是現(xiàn)有技術(shù)的MOS晶體管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例的MOS晶體管的形成方法的流程示意圖；圖3 圖6是本發(fā)明第一實(shí)施例的MOS晶體管的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明第二實(shí)施例的MOS晶體管的形成方法的流程示意圖；圖8 圖10是本發(fā)明第二實(shí)施例的MOS晶體管的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

由背景技術(shù)可知，隨著現(xiàn)有的MOS晶體管柵極長度的持續(xù)縮小，晶體管的溝道區(qū)的載流子遷移率降低。本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)明人經(jīng)過研究后發(fā)現(xiàn)，隨著晶體管柵極長度的持續(xù)縮小，氧化增強(qiáng)擴(kuò)散(Oxidation-Enhanced Diffusion, 0ED)成為影響溝道區(qū)的硼離子和磷離子擴(kuò)散的關(guān)鍵因素，由于OED效應(yīng)，造成了瞬態(tài)增強(qiáng)擴(kuò)散效應(yīng)(Transistent-EnhancedDiffusion, TED)，而瞬態(tài)增強(qiáng)效應(yīng)不僅造成晶體管的短溝道效應(yīng)，而且影響了晶體管的溝道區(qū)的載流子遷移率。本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)明人經(jīng)過進(jìn)一步研究后發(fā)現(xiàn)，在溝道區(qū)內(nèi)摻雜離子形成摻雜層，可以抑制溝道區(qū)的摻雜雜質(zhì)例如硼離子和磷離子的擴(kuò)散，抑制了瞬態(tài)增強(qiáng)效應(yīng)，可以提高溝道區(qū)的載流子遷移率。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時，為便于說明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實(shí)例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。第一實(shí)施例請參考圖2，本發(fā)明第一實(shí)施例的MOS晶體管的形成方法，包括步驟S201，提供半導(dǎo)體襯底；所述半導(dǎo)體襯底表面形成有柵絕緣層；位于所述柵絕緣層表面的偽柵電極層；位于所述柵絕緣層和偽柵電極層兩側(cè)、且位于所述半導(dǎo)體襯底表面的側(cè)墻；及位于所述柵絕緣層和偽柵電極層兩側(cè)、且位于所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)的源/漏極；步驟S203，形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底和所述側(cè)墻的介質(zhì)層，所述介質(zhì)層與所述偽柵電極層的表面齊平；步驟S205，去除所述偽柵電極層，形成暴露出所述柵絕緣層的開口 ；步驟S207，在所述開口正下方的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成摻雜層；步驟S209，在所述開口內(nèi)形成位于所述柵絕緣層表面的柵電極層；去除所述介質(zhì)層，暴露出所述半導(dǎo)體襯底和側(cè)墻。
執(zhí)行步驟S201，請參考圖3，提供半導(dǎo)體襯底300 ;所述半導(dǎo)體襯底300表面形成有柵絕緣層307 ;位于所述柵絕緣層307表面的偽柵電極層309 ;位于所述柵絕緣層307和偽柵電極層309兩側(cè)、且位于所述半導(dǎo)體襯底300表面的側(cè)墻311 ;及位于所述柵絕緣層307和偽柵電極層309兩側(cè)、且位于所述半導(dǎo)體襯底300內(nèi)的源極306和漏極305。所述半導(dǎo)體襯底300用于為后續(xù)形成MOS晶體管的提供平臺。所述半導(dǎo)體襯底300的材料可以為硅襯底或絕緣體上硅襯底(SOI襯底)。所述柵絕緣層307用于隔離半導(dǎo)體襯底300內(nèi)的源極306和后續(xù)形成的柵電極層、以及漏極305和后續(xù)形成的柵電極層，所述柵絕緣層307的材料為氧化硅或高K介質(zhì)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述柵絕緣層307的形成工藝為原位蒸汽氧化沉積工藝。所述偽柵電極層309用于為形成側(cè)墻311作支撐。考慮到所述偽柵電極層309后續(xù)會被去除，為不破壞與所述偽柵電極層309相接觸的柵絕緣層307和側(cè)墻311，所述偽柵電極層309的材料不同于所述柵絕緣層307和所述側(cè)墻311的材料。本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)明·人經(jīng)過研究后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)所述偽柵電極層309和柵絕緣層307之間的刻蝕選擇比大于I時，后續(xù)去除所述偽柵電極層309時不會破壞所述柵絕緣層307和所述側(cè)墻311。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述偽柵電極層309的材料為多晶硅。另外，所述側(cè)墻311的材料為氮化硅；所述源極306和漏極305采用離子注入的方式形成。所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)還形成有淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)303，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)303用于隔離半導(dǎo)體襯底300內(nèi)的有源區(qū)。執(zhí)行步驟S203，請繼續(xù)參考圖3，形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底300和所述側(cè)墻311的介質(zhì)層313，所述介質(zhì)層313與所述偽柵電極層309的表面齊平。所述介質(zhì)層313用于保護(hù)源極306、漏極305和側(cè)墻311，使得所述源極306、漏極305和側(cè)墻311在后續(xù)工藝步驟中不會被破壞?？紤]到介質(zhì)層313后續(xù)會被去除，為了在后續(xù)去除時不破壞與所述介質(zhì)層313相接觸的側(cè)墻311和半導(dǎo)體襯底300，所述介質(zhì)層313的材料與所述側(cè)墻311、半導(dǎo)體襯底300的材料不同。在本發(fā)明的實(shí)施例中，選取所述介質(zhì)層313和側(cè)墻311之間、所述介質(zhì)層313和所述半導(dǎo)體襯底300之間的刻蝕選擇比大于I的材料，例如氧化硅，作為介質(zhì)層313的材料。所述介質(zhì)層313的形成工藝為沉積工藝，例如物理或化學(xué)氣相沉積。由于沉積所述介質(zhì)層313的工藝已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不再贅述。執(zhí)行步驟S205，請參考圖4，去除所述偽柵電極層，形成暴露出所述柵絕緣層307的開口 315。去除所述偽柵電極層的工藝為干法刻蝕，由于采用干法刻蝕去除所述偽柵電極層的工藝已為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知，在此不再贅述。所述開口 315用于后續(xù)作為形成摻雜層的離子注入窗口。所述開口 315暴露出所述柵絕緣層307。執(zhí)行步驟S207，請參考圖5，在所述開口 315正下方的半導(dǎo)體襯底300內(nèi)形成摻雜層 317。所述摻雜層317用于抑制溝道區(qū)的摻雜雜質(zhì)例如硼離子和磷離子的擴(kuò)散，抑制了瞬態(tài)增強(qiáng)效應(yīng)，可以提高溝道區(qū)的載流子遷移率。本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)明人經(jīng)過研究后發(fā)現(xiàn)，在溝道區(qū)內(nèi)摻雜N+、C+、F+中的一種或多種組合，形成包括N+、C+、F+中的一種或多種組合的摻雜層317，可以有效的抑制溝道區(qū)的摻雜雜質(zhì)的擴(kuò)散。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述摻雜層317中包含N+離子。所述摻雜層317的形成工藝為離子注入。在離子注入工藝過程中，當(dāng)所述離子注入的方向與半導(dǎo)體襯底300表面的法線方向呈O 15度夾角時，形成的摻雜層317的位置較好，可以有效抑制溝道區(qū)的摻雜雜質(zhì)的擴(kuò)散。以所述摻雜層317中包含N+離子為例進(jìn)行示范性說明。在本發(fā)明的實(shí)施例中，采用5kev 30kev的能量，向所述開口 315正下方的半導(dǎo)體襯底300內(nèi)注入劑量為1E13/cm2 lE15/cm2的N+離子，由于所述離子注入工藝注入的離 子較深，大部分的所述N+離子通過柵絕緣層307后停留在所述柵絕緣層307正下方的半導(dǎo)體襯底300內(nèi)，在所述半導(dǎo)體襯底300內(nèi)形成濃度為lE17/cm3 lE21/cm3的摻雜層317。當(dāng)所述摻雜層317的離子濃度為lE18/cm3 lE20/cm3時，所述摻雜層317能有效的抑制溝道區(qū)的摻雜雜質(zhì)的擴(kuò)散，提高載流子的遷移率。此外，在本發(fā)明的實(shí)施例中，還有小部分的N+停留在了柵絕緣層307內(nèi)，有效降低了柵極的漏電極，提高柵極的穩(wěn)定性。需要說明的是，若需要大部分的N+停留在柵絕緣層307內(nèi)，達(dá)到提高柵極漏電極，提高柵極穩(wěn)定性的目的，可以采用離子注入深度較淺的磁濺射離子注入工藝。具體地，發(fā)明人通過調(diào)節(jié)所述離子注入的能量和離子的劑量，使得摻雜層317內(nèi)的離子的濃度和/或柵絕緣層307內(nèi)的離子的濃度達(dá)到目標(biāo)值，以實(shí)現(xiàn)抑制溝道區(qū)的摻雜雜質(zhì)的擴(kuò)散，提高載流子的遷移率的目的，以及降低柵極的漏電極，提高柵極的穩(wěn)定性的目的。另外需要說明的是，所述柵絕緣層中包括N+、C+、F+中的一種或多種組合，均可以起到降低柵極的漏電極，提高柵極的穩(wěn)定性的作用。另外，發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，隨著柵極的尺寸變得越來小，在形成柵絕緣層307的工藝中，易形成邊緣厚度高于中間厚度的結(jié)構(gòu)(鳥嘴效應(yīng))，此種結(jié)構(gòu)不利于柵極的穩(wěn)定性。而在本發(fā)明的實(shí)施例中，在所述開口 315的位置朝所述半導(dǎo)體襯底300內(nèi)注入N+、C+、F+中的一種或多種組合形成摻雜層317時，所述N+、C+、F+中的一種或多種組合對所述柵絕緣層307的缺陷進(jìn)行了修正，使得所述柵絕緣層307的厚度變得均勻一致，降低了鳥嘴效應(yīng)，使得柵極的穩(wěn)定性增強(qiáng)。執(zhí)行步驟S209，請參考圖6，在所述開口內(nèi)形成位于所述柵絕緣層307表面的柵電極層319 ;去除所述介質(zhì)層，暴露出所述半導(dǎo)體襯底300和側(cè)墻311。所述柵電極層319用于形成柵極。當(dāng)所述柵絕緣層307的材料為氧化硅時，所述柵電極層319的材料為多晶硅；當(dāng)所述柵絕緣層307的材料為高K介質(zhì)時，所述柵電極層319的材料為金屬。所述柵電極層319的形成工藝為沉積工藝，例如物理或化學(xué)沉積。所述柵電極層319的形成工藝已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不再贅述。去除所述介質(zhì)層的工藝為刻蝕工藝，例如干法刻蝕。去除所述介質(zhì)層后，暴露出所述半導(dǎo)體襯底300和側(cè)墻311。請繼續(xù)參考圖6，采用本發(fā)明第一實(shí)施例的形成方法形成的MOS晶體管的結(jié)構(gòu)，包括具有淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)303的半導(dǎo)體襯底300 ;位于所述半導(dǎo)體襯底表面的柵絕緣層307 ;位于所述柵絕緣層307表面的柵電極層309 ;位于所述柵絕緣層307和柵電極層309兩側(cè)、且位于所述半導(dǎo)體襯底300表面的側(cè)墻311 ;及位于所述柵絕緣層307和柵電極層309兩側(cè)、且位于所述半導(dǎo)體襯底300內(nèi)的源極306和漏極305 ；位于所述柵絕緣層307底部的半導(dǎo)體襯底300內(nèi)的摻雜層317。其中，所述摻雜層317中的包含的離子為N+、C+、F+中的一種或多種組合；所述摻雜層317中的離子濃度為lE17/cm3 lE21/cm3 ;所述柵絕緣層307中包括N+、C+、F+中的一種或多種組合。本發(fā)明的第一實(shí)施例中形成的MOS晶體管，所述柵絕緣層307底部的半導(dǎo)體沉底300內(nèi)即溝道區(qū)內(nèi)形成有包括N+、C+、F+中的一種或多種組合的摻雜層317，有效抑制了溝道區(qū)內(nèi)摻雜雜質(zhì)的擴(kuò)散，提高了載流子的遷移率；并且，由于是在柵絕緣層307表面注入N+、C+、F+中的一種或多種組合，所述離子注入工藝將原本邊緣厚度高于中間的柵絕緣層307的形狀進(jìn)行了修正，避免了鳥嘴效應(yīng)；并且所述柵絕緣層307中也包括N+、C+、F+中的一種或多 種組合，有效降低了柵極的漏電流，柵極的穩(wěn)定性好。第二實(shí)施例請參考圖7，本發(fā)明第二實(shí)施例的MOS晶體管的形成方法，包括步驟S401，提供半導(dǎo)體襯底；所述半導(dǎo)體襯底表面形成有偽柵絕緣層；位于所述偽柵絕緣層表面的偽柵電極層；位于所述偽柵絕緣層和偽柵電極層兩側(cè)、且位于所述半導(dǎo)體襯底表面的側(cè)墻；及位于所述偽柵絕緣層和偽柵電極層兩側(cè)、且位于所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)的源/漏極；步驟S403，形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底和所述側(cè)墻的介質(zhì)層，所述介質(zhì)層與所述偽柵電極層的表面齊平；步驟S405，去除所述偽柵電極層和偽柵絕緣層，形成暴露所述半導(dǎo)體襯底的開Π ；步驟S407，在所述開口正下方的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成摻雜層；步驟S409，在所述開口內(nèi)形成位于所述半導(dǎo)體襯底表面的柵絕緣層、位于所述柵絕緣層表面的柵電極層；去除所述介質(zhì)層，暴露出所述半導(dǎo)體襯底和側(cè)墻。執(zhí)行步驟S401，請參考圖8，提供具有淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)503的半導(dǎo)體襯底500 ;所述半導(dǎo)體襯底500表面形成有偽柵絕緣層507 ;位于所述偽柵絕緣層507表面的偽柵電極層509 ;位于所述偽柵絕緣層507和偽柵電極層509兩側(cè)、且位于所述半導(dǎo)體襯底表面500的側(cè)墻511 ;及位于所述偽柵絕緣層507和偽柵電極層509兩側(cè)、且位于所述半導(dǎo)體襯底500內(nèi)的源極506和漏極505。執(zhí)行步驟S403，請繼續(xù)參考圖8，形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底500和所述側(cè)墻511的介質(zhì)層513，所述介質(zhì)層513與所述偽柵電極層509的表面齊平。所述偽柵絕緣層507和偽柵電極層509的材料不同于側(cè)墻511和半導(dǎo)體襯底500的材料。在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，所述偽柵絕緣層507的材料為氧化硅，所述偽柵電極層509的材料為多晶硅。更多關(guān)于步驟S401和步驟S403的形成方法，請參考本發(fā)明第一實(shí)施例的步驟S201和步驟S203。執(zhí)行步驟S405，請參考圖9，去除所述偽柵電極層和偽柵絕緣層，形成暴露所述半導(dǎo)體襯底500的開口 515。去除所述偽柵電極層和偽柵絕緣層工藝為干法刻蝕；所述開口 515用于后續(xù)作為形成摻雜層的離子注入窗口，所述開口 515暴露出所述半導(dǎo)體襯底500。之后，執(zhí)行步驟S407，請繼續(xù)參考圖9，在所述開口 515正下方的半導(dǎo)體襯底500內(nèi)形成慘雜層517 ；所述摻雜層517用于抑制溝道區(qū)的摻雜雜質(zhì)例如硼離子和磷離子的擴(kuò)散，抑制了瞬態(tài)增強(qiáng)效應(yīng)，可以提高溝道區(qū)的載流子遷移率。在本發(fā)明的一個實(shí)例中，所述摻雜層517的形成工藝為離子注入工藝，所述離子注入工藝的參數(shù)范圍為能量為5kev 30kev，注入劑量為lE13/cm2 lE15/cm2。在本發(fā)明的另一實(shí)例中，所述摻雜層517采用注入的離子較淺的磁濺射離子注入 工藝形成。所述磁濺射離子注入工藝的工藝參數(shù)具體為能量為0.5kev 4kev，注入劑量為lE13/cm2 lE15/cm2,形成的所述摻雜層517中的N+濃度為lE17/cm3 lE21/cm3。所述摻雜層517可以有效抑制溝道區(qū)的摻雜雜質(zhì)的擴(kuò)散，提高載流子的遷移率。需要說明的是，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述摻雜層517中包括N+、C+、F+中的一種或多種組合。執(zhí)行步驟S409，請參考圖10，在所述開口內(nèi)形成位于所述半導(dǎo)體襯底500表面的柵絕緣層519、位于所述柵絕緣層519表面的柵電極層521 ;去除所述介質(zhì)層(未圖示)，暴露出所述半導(dǎo)體襯底500和側(cè)墻511。所述柵絕緣層519用于隔離柵電極層521和源極506、及柵電極層521和漏極505 ；所述柵電極層521用于形成柵極。在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，當(dāng)所述柵絕緣層519的材料為氧化硅時，所述柵電極層521的材料為多晶硅；當(dāng)所述柵絕緣層519的材料為高K介質(zhì)時，所述柵電極層521的材料為金屬。采用本發(fā)明第二實(shí)施例的形成方法形成的MOS晶體管，請繼續(xù)參考圖10，包括半導(dǎo)體襯底500，位于所述半導(dǎo)體襯底500表面的柵絕緣層519、位于所述柵絕緣層519表面的柵電極層521、位于所述柵絕緣層519和柵電極層521兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底500表面的側(cè)墻511、及位于所述柵絕緣層519和柵電極層521兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底500內(nèi)的源極506和漏極505 ；位于所述柵絕緣層519底部的半導(dǎo)體襯底500內(nèi)的摻雜層517。其中，所述摻雜層517的形成工藝為離子注入，例如磁濺射離子注入工藝；所述摻雜層517中的離子濃度為lE17/cm3 lE21/cm3 ;所述摻雜層517中包括N+、C+、F+中的一種或多種組合。本發(fā)明第二實(shí)施例中的MOS晶體管在柵絕緣層底部的半導(dǎo)體襯底內(nèi)即溝道區(qū)內(nèi)注入N+、C+、F+中的一種或多種組合形成摻雜層，有效抑制了溝道區(qū)內(nèi)摻雜雜質(zhì)的擴(kuò)散，提高了載流子的遷移率。綜上，本發(fā)明的實(shí)施例在柵絕緣層底部的半導(dǎo)體襯底內(nèi)即溝道區(qū)內(nèi)形成摻雜層，有效抑制了溝道區(qū)內(nèi)摻雜雜質(zhì)的擴(kuò)散，提高了載流子的遷移率。進(jìn)一步的，本發(fā)明實(shí)施例采用離子注入工藝在柵絕緣層表面注入N+、C+、F+中的一種或多種組合到半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成摻雜層，所述離子注入工藝將原本邊緣厚度高于中間的柵絕緣層的形狀進(jìn)行了修正，避免了鳥嘴效應(yīng)；并且，所述柵絕緣層中也包括N+、C+、F+中的一種或多種組合，有效降低了柵極的漏電流，柵極的穩(wěn)定性好。本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，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)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明 的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種MOS晶體管的形成方法，包括 提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底表面形成有柵絕緣層、位于所述柵絕緣層表面的偽柵電極層、位于所述柵絕緣層和偽柵電極層兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底表面的側(cè)墻、及位于所述柵絕緣層和偽柵電極層兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)的源/漏極； 其特征在于，還包括 形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底和所述側(cè)墻的介質(zhì)層，所述介質(zhì)層與所述偽柵電極層的表面齊平； 去除所述偽柵電極層，形成暴露出所述柵絕緣層的開口 ； 在所述開口正下方的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成摻雜層； 在所述開口內(nèi)形成位于所述柵絕緣層表面的柵電極層； 去除所述介質(zhì)層，暴露出所述半導(dǎo)體襯底和側(cè)墻。
2.如權(quán)利要求I所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述摻雜層的形成工藝為離子注入工藝；所述離子注入工藝中注入的離子包括K、C+、F+中的一種或多種組合。
3.如權(quán)利要求2所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述離子注入工藝的參數(shù)范圍為:能量為5kev 15kev ;劑量為lE13/cm2 IE15/cm2
4.如權(quán)利要求2所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述離子注入工藝為磁濺射離子注入工藝。
5.如權(quán)利要求3或4所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述離子注入工藝中離子的注入方向與所述半導(dǎo)體襯底表面的法線方向呈O 15°夾角。
6.如權(quán)利要求2所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述柵絕緣層中包括N+、C+、F+中的一種或多種組合。
7.如權(quán)利要求I所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述柵絕緣層的形成工藝為原位蒸汽氧化沉積工藝。
8.—種MOS晶體管的形成方法，包括 提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底表面形成有偽柵絕緣層、位于所述偽柵絕緣層表面的偽柵電極層、位于所述偽柵絕緣層和偽柵電極層兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底表面的側(cè)墻、及位于所述偽柵絕緣層和偽柵電極層兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)的源/漏極； 其特征在于，還包括 形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底和所述側(cè)墻的介質(zhì)層，所述介質(zhì)層與所述偽柵電極層的表面齊平； 去除所述偽柵電極層和偽柵絕緣層，形成暴露所述半導(dǎo)體襯底的開口 ； 在所述開口正下方的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成摻雜層； 在所述開口內(nèi)形成位于所述半導(dǎo)體襯底表面的柵絕緣層、位于所述柵絕緣層表面的柵電極層； 去除所述介質(zhì)層，暴露出所述半導(dǎo)體襯底和側(cè)墻。
9.如權(quán)利要求8所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述摻雜層的形成工藝為離子注入工藝；所述離子注入工藝中注入的離子包括N\ C+、F+中的一種或多種組合。
10.如權(quán)利要求9所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述離子注入工藝的參數(shù)范圍為能量為5kev 15kev ;劑量為lE13/cm2 IE15/cm2
11.如權(quán)利要求9所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述離子注入工藝為磁濺射離子注入工藝；所述磁濺射離子注入工藝的能量為O. 5kev 4kev，劑量為lE13/cm2 IE15/cm2。
12.如權(quán)利要求10或11所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述離子注入工藝中離子的注入方向與所述半導(dǎo)體襯底表面的法線方向呈O 15°夾角。
13.如權(quán)利要求7所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述柵絕緣層的形成工藝為原位蒸汽氧化沉積工藝。
14.一種MOS晶體管的結(jié)構(gòu)，包括 半導(dǎo)體襯底；位于所述半導(dǎo)體襯底表面的柵絕緣層；位于所述柵絕緣層表面的柵電極層；位于所述柵絕緣層和柵電極層兩側(cè)、且位于所述半導(dǎo)體襯底表面的側(cè)墻；及位于所述柵絕緣層和柵電極層兩側(cè)、且位于所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)的源/漏極； 其特征在于，還包括 位于所述柵絕緣層底部的半導(dǎo)體襯底內(nèi)的摻雜層。
15.如權(quán)利要求14所述的MOS晶體管的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述摻雜層中的包含的離子為N+、C+、F+中的一種或多種組合。
16.如權(quán)利要求14所述的MOS晶體管的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述摻雜層的離子濃度為lE17/cm3 lE21/cm3。
17.如權(quán)利要求14所述的MOS晶體管的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述柵絕緣層中包括N+、C+、F+中的一種或多種組合。
全文摘要
本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種MOS晶體管，包括半導(dǎo)體襯底；位于所述半導(dǎo)體襯底表面的柵絕緣層；位于所述柵絕緣層表面的柵電極層；位于所述柵絕緣層和柵電極層兩側(cè)、且位于所述半導(dǎo)體襯底表面的側(cè)墻；及位于所述柵絕緣層和柵電極層兩側(cè)、且位于所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)的源/漏極；位于所述柵絕緣層底部的半導(dǎo)體襯底內(nèi)的摻雜層。相應(yīng)的，本發(fā)明的實(shí)施例還提供了上述MOS晶體管的形成方法，本發(fā)明實(shí)施例的MOS晶體管載流子的遷移率高，柵極穩(wěn)定性好。
文檔編號H01L21/336GK102891076SQ20111020772
公開日2013年1月23日 申請日期2011年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月22日
發(fā)明者趙猛 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司