Mos晶體管的形成方法
【專利摘要】一種MOS晶體管的形成方法，所述MOS晶體管的形成方法包括：提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底表面具有柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體襯底表面的柵介質(zhì)層和所述柵介質(zhì)層表面的柵極；對所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底進(jìn)行輕摻雜離子注入，形成輕摻雜區(qū)；刻蝕所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底，形成凹槽；對所述凹槽的靠近柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的側(cè)壁進(jìn)行第二暈環(huán)注入，在半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成第二暈環(huán)區(qū)；在所述凹槽內(nèi)形成源極和漏極。所述MOS晶體管的形成方法，可以抑制晶體管的源漏穿通現(xiàn)象，提高晶體管的性能。
【專利說明】MOS晶體管的形成方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種MOS晶體管的形成方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，集成電路集成化程度越來越高，器件的尺寸也不斷減小。然而器件尺寸的不斷減小導(dǎo)致器件的性能也受到很大的影響。例如，當(dāng)溝道的長度縮小到一定程度，器件開始表現(xiàn)出短溝道效應(yīng)，包括載流子遷移率下降、閾值電壓增大以及漏極感應(yīng)勢魚下降(DIBL)等問題。
[0003]在現(xiàn)有的MOS制造工藝中，為了抑制短溝道效應(yīng)，通常會采用輕摻雜源/漏(LDD)和暈環(huán)(Halo)注入工藝來形成半導(dǎo)體晶體管的S/D區(qū)。
[0004]請參考圖1至圖3，為采用現(xiàn)有技術(shù)形成MOS晶體管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0005]請參考圖1，提供半導(dǎo)體襯底10，所述半導(dǎo)體襯底10表面形成有柵極結(jié)構(gòu)20，所述柵極結(jié)構(gòu)20包括位于半導(dǎo)體襯底10表面的柵介質(zhì)層21以及柵介質(zhì)層21表面的柵極22。
[0006]請參考圖2，在所述柵極結(jié)構(gòu)20側(cè)壁表面形成偏移側(cè)墻23 ；以所述偏移側(cè)墻23和柵極結(jié)構(gòu)20作為掩膜，對柵極結(jié)構(gòu)20兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底10進(jìn)行輕摻雜離子注入，形成輕摻雜區(qū)31 ;進(jìn)行暈環(huán)離子注入，形成包圍所述輕摻雜區(qū)31的暈環(huán)注入?yún)^(qū)32。
[0007]請參考圖3，在所述偏移側(cè)墻23表面形成側(cè)墻24，以所述柵極結(jié)構(gòu)20、偏移側(cè)墻23和側(cè)墻24作為掩膜，刻蝕半導(dǎo)體襯底10，形成溝槽。如果形成的是PMOS晶體管，則在所述溝槽內(nèi)形成鍺硅層；如果形成的是NMOS晶體管，則在所述溝槽內(nèi)形成碳化硅層；進(jìn)行源漏注入工藝，形成源/漏極40。
[0008]采用現(xiàn)有技術(shù)形成的MOS晶體管，容易產(chǎn)生源漏穿通和漏極感應(yīng)勢壘降低的現(xiàn)象，從而嚴(yán)重影響晶體管的性能和可靠性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明解決的問題是提供一種MOS晶體管的形成方法，抑制MOS晶體管的源漏穿通和漏極感應(yīng)勢壘降低現(xiàn)象。
[0010]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種MOS晶體管的形成方法，包括:提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底表面具有柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體襯底表面的柵介質(zhì)層和所述柵介質(zhì)層表面的柵極；對所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底進(jìn)行輕摻雜離子注入，形成輕摻雜區(qū)；刻蝕所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底，形成凹槽；對所述凹槽的靠近柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的側(cè)壁進(jìn)行第二暈環(huán)注入，在半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成第二暈環(huán)區(qū)；在所述凹槽內(nèi)形成源極和漏極。
[0011]可選的，還包括，在形成所述凹槽之前，進(jìn)行第一暈環(huán)離子注入，形成包圍輕摻雜區(qū)的第一暈環(huán)區(qū)。
[0012]可選的，所述第一暈環(huán)注入的離子能量為15KeV?60KeV,劑量為3E13atom/cm2?6E13atom/cm2,離子注入角度為25度?35度。
[0013]可選的，當(dāng)待形成的晶體管為PMOS晶體管時，所述第一暈環(huán)注入和第二暈環(huán)注入的離子為As或P。
[0014]可選的，當(dāng)待形成的晶體管為NMOS晶體管時，所述第一暈環(huán)注入和第二暈環(huán)注入的離子為B、In。
[0015]可選的，所述第二暈環(huán)注入的離子能量為2KeV?20KeV，劑量為lE12atom/cm2?lE14atom/cm2,離子注入角度為O度?40度。
[0016]可選的，所述第二暈環(huán)注入的深度為5nm?50nm。
[0017]可選的，還包括，在進(jìn)行輕摻雜注入之后，進(jìn)行第一退火處理，第一退火處理的溫度為900°C~ 1100°C，退火時間為1s?60s。
[0018]可選的，還包括，在進(jìn)行輕摻雜注入和第一暈環(huán)注入之后，進(jìn)行第一退火處理。
[0019]可選的，還包括，在第二暈環(huán)注入之后，進(jìn)行第二退火處理。
[0020]可選的，所述第二退火處理采用快速熱退火工藝，退火溫度為950°C?1150°C，退火時間1s?60s。
[0021]可選的，所述第二退火處理采用尖峰退火工藝，退火溫度為800°C?1060°C，退火時間為1s?Imin。
[0022]可選的，所述第二退火處理采用激光退火工藝，退火溫度為1200°C?1350°C，退火時間為1ms?60ms。
[0023]可選的，所述凹槽的形狀為“ Σ ”形、“U”形或“V”形。
[0024]可選的，形成所述源極和漏極的方法為:在所述凹槽內(nèi)形成源漏材料層，并對所述源漏材料層進(jìn)行重?fù)诫s并退火，形成源極和漏極。
[0025]可選的，當(dāng)待形成的晶體管為PMOS晶體管時，所述源漏材料層的材料為SiGe。
[0026]可選的，當(dāng)待形成的晶體管為NMOS晶體管時，所述源漏材料層的材料為SiC。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點:
[0028]本發(fā)明的技術(shù)方案，在晶體管的柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成輕摻雜區(qū)之后，刻蝕所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底，形成凹槽。然后對所述凹槽靠近晶體管溝道區(qū)域一側(cè)的側(cè)壁進(jìn)行第二暈環(huán)注入，在凹槽側(cè)壁附近形成第二暈環(huán)區(qū)，所述第二暈環(huán)區(qū)包圍所述輕摻雜區(qū)和所述凹槽靠近柵極一側(cè)的側(cè)壁。后續(xù)再在所述凹槽內(nèi)形成的源極和漏極，所述第二暈環(huán)區(qū)可以阻擋源極和漏極的摻雜離子向溝道區(qū)域擴(kuò)散。與現(xiàn)有技術(shù)中，形成暈環(huán)區(qū)之后再形成源漏凹槽相比，本發(fā)明的技術(shù)方案在形成源漏凹槽之后，再進(jìn)行所述第二暈環(huán)注入，所形成的第二暈環(huán)區(qū)在后續(xù)工藝中不會受到損失，可以確保所述第二暈環(huán)區(qū)對的源極和漏極的摻雜離子的擴(kuò)散阻擋作用不受影響。
[0029]進(jìn)一步的，本發(fā)明的技術(shù)方案還可以在形成所述凹槽之前，進(jìn)行第一暈環(huán)注入形成第一暈環(huán)區(qū)。在進(jìn)行第一退火處理的激活輕摻雜區(qū)雜質(zhì)的過程中，所述第一暈環(huán)區(qū)還可以防止輕摻雜區(qū)中的離子在退火激活過程中擴(kuò)散進(jìn)入溝道區(qū)域造成源漏穿通。
[0030]進(jìn)一步的，本發(fā)明的技術(shù)方案可以在進(jìn)行輕摻雜離子注入之后不進(jìn)行退火激活，而是在進(jìn)行第二暈環(huán)注入之后，進(jìn)行第二退火處理，同時激活輕摻雜區(qū)、第一暈環(huán)區(qū)和第二暈環(huán)區(qū)的摻雜離子，降低退火處理的次數(shù)，減少工藝的熱預(yù)算。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1至圖3是本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)的PMOS晶體管的形成過程的剖面示意圖；
[0032]圖4至圖8是本發(fā)明的實施例中MOS晶體管的形成過程的剖面示意圖；
[0033]圖9是采用本發(fā)明的實施例形成的PMOS晶體管和現(xiàn)有技術(shù)形成的PMOS晶體管的源極和漏極的摻雜離子的等濃度曲線圖。

【具體實施方式】
[0034]如【背景技術(shù)】中所述，現(xiàn)有技術(shù)形成的MOS晶體管的源漏穿通和漏極感應(yīng)勢壘降低等現(xiàn)象，會嚴(yán)重影響晶體管的性能和可靠性。
[0035]研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)在形成晶體管的輕摻雜區(qū)和暈環(huán)區(qū)之后，采用SiGe或SiC工藝形成晶體管的源極和漏極，所述晶體管的短溝道效應(yīng)嚴(yán)重，并且通過調(diào)節(jié)輕摻雜離子注入和暈環(huán)注入的工藝參數(shù)也無法克服上述問題。由于所述暈環(huán)注入都是帶角度的注入，所以注入能量過大會對柵介質(zhì)層的邊緣造成破壞，影響晶體管的性能；隨著晶體管尺寸的縮小，所述暈環(huán)注入的角度不能過大，而提高暈環(huán)注入的能量，對短溝道效應(yīng)的改善有限。提高暈環(huán)注入深度，雖然可能會改善遠(yuǎn)離硅表面的源漏穿通現(xiàn)象，但是由于注入深度較大，會使得淺表面處暈環(huán)區(qū)的濃度較低，源漏輕摻雜區(qū)附近的穿通效應(yīng)會更加嚴(yán)重。所以，并不能通過加大暈環(huán)注入的深度和能量來減少所述源漏穿通現(xiàn)象。
[0036]進(jìn)一步的，通過研究發(fā)現(xiàn)，所述晶體管的源極和漏極會摻雜雜質(zhì)離子，在外延過程中的熱處理過程以及形成源漏后的退火過程中都會導(dǎo)致?lián)诫s離子向溝道區(qū)域擴(kuò)散，并且由于在形成晶體管的源漏過程中，要對半導(dǎo)體襯底進(jìn)行刻蝕形成凹槽，在刻蝕所述半導(dǎo)體襯底形成凹槽的時候，會不可避免的去除掉部分之前形成的暈環(huán)區(qū)，導(dǎo)致所述暈環(huán)區(qū)面積減小，對源漏摻雜離子的擴(kuò)散阻擋作用也相應(yīng)減?。徊⑶矣捎谛纬傻脑礃O和漏極的深度大于暈環(huán)區(qū)的深度，在刻蝕掉部分暈環(huán)區(qū)之后，所述凹槽靠近溝道區(qū)域一側(cè)的側(cè)壁有部分未被暈環(huán)區(qū)包圍，后續(xù)形成的源極和漏極內(nèi)的雜質(zhì)離子很容易通過所述未被暈環(huán)區(qū)包圍側(cè)壁擴(kuò)散進(jìn)入溝道區(qū)域，從而導(dǎo)致了源漏穿通等短溝道效應(yīng)。
[0037]為此，本發(fā)明的技術(shù)方案提出了一種MOS晶體管的形成方法，在形成源漏區(qū)域的溝槽之后，進(jìn)行第二暈環(huán)注入，形成第二暈環(huán)區(qū)提高對源漏摻雜離子的阻擋作用，從而抑制源漏穿通現(xiàn)象，提高晶體管的性能。
[0038]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細(xì)的說明。
[0039]請參考圖4，提供半導(dǎo)體襯底100，所述半導(dǎo)體襯底100表面具有柵極結(jié)構(gòu)200，所述柵極結(jié)構(gòu)200包括:半導(dǎo)體襯底100表面的柵介質(zhì)層201和所述柵介質(zhì)層201表面的柵極202 ;在所述柵極結(jié)構(gòu)200的側(cè)壁表面形成偏移側(cè)墻203。
[0040]所述半導(dǎo)體襯底100為硅襯底、硅鍺襯底、絕緣體上硅襯底其中的一種。在本實施例中，所述半導(dǎo)體襯底100為硅襯底。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)待形成的半導(dǎo)體器件選擇所述半導(dǎo)體襯底100的類型，因此所述半導(dǎo)體襯底的類型不應(yīng)過分限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實施例中，所述半導(dǎo)體襯底100為晶面取向為(100)的硅襯底。
[0041]所述柵介質(zhì)層201的材料為氧化硅或高介質(zhì)材料，所述柵極202的材料為多晶硅、摻雜的多晶硅或金屬等材料。
[0042]所述偏移側(cè)墻203的材料為氧化硅、氮化硅等介質(zhì)材料。所述偏移側(cè)墻203作為后續(xù)進(jìn)行輕摻雜注入和暈環(huán)注入的掩膜，保護(hù)所述柵介質(zhì)層201和柵極202在后續(xù)的工藝中不受損傷，并且通過偏移側(cè)墻203的厚度可以調(diào)整后續(xù)形成的輕摻雜區(qū)、暈環(huán)區(qū)和柵極結(jié)構(gòu)之間的距離。
[0043]請參考圖5，對所述柵極結(jié)構(gòu)200兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底100形成輕摻雜離子注入和第一暈環(huán)注入，形成輕摻雜區(qū)301和包圍所述輕摻雜區(qū)301的第一暈環(huán)區(qū)302。
[0044]當(dāng)所述晶體管為PMOS晶體管時，輕摻雜離子注入采用的是P型離子或C離子，所述P型離子包括B、In等；當(dāng)所述晶體管為NMOS晶體管時，輕摻雜離子注入采用的是N型離子，例如As或P等。所述輕摻區(qū)301的形成工藝為:以所述柵極結(jié)構(gòu)200和偏移側(cè)墻203為掩膜，在所述柵極結(jié)構(gòu)200兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底100內(nèi)注入雜質(zhì)離子，所述離子注入的劑量為lE14atom/cm2?lE15atom/cm2，注入的能量范圍為0.5KeV?4KeV，注入的傾斜角度范圍為O度?15度。
[0045]本實施例中，在進(jìn)行所述輕摻雜離子注入形成輕摻雜區(qū)301之后，繼續(xù)以所述柵極結(jié)構(gòu)200和偏移側(cè)墻203為掩膜，在所述柵極結(jié)構(gòu)200兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)進(jìn)行第一暈環(huán)注入，形成包圍所述輕摻雜區(qū)301的第一暈環(huán)區(qū)302。當(dāng)所述晶體管為PMOS晶體管時，所述第一暈環(huán)注入采用的是N型離子，例如As或P等；當(dāng)所述晶體管為NMOS晶體管時，所述第一暈環(huán)注入采用的是P型離子或C離子，所述P型離子包括B、In等。所述第一暈環(huán)注入的離子能量為15KeV?60KeV,劑量為3E13atom/cm2?6E13atom/cm2,離子注入角度為25度?35度。所述第一暈環(huán)區(qū)302的摻雜離子與輕摻雜區(qū)的摻雜離子電性相反，使得所述輕摻雜區(qū)在靠近柵極結(jié)構(gòu)下方的耗盡區(qū)變窄，緩解了短溝道效應(yīng)。
[0046]在本發(fā)明的其他實施例中，也可以先進(jìn)行第一暈環(huán)注入，形成所述第一暈環(huán)區(qū)302，再進(jìn)行輕摻雜注入，形成所述輕摻雜區(qū)301。
[0047]在形成所述輕摻雜區(qū)301和第一暈環(huán)區(qū)302之后，進(jìn)行第一退火處理，同時激活所述輕摻雜區(qū)301和暈環(huán)區(qū)302內(nèi)的摻雜離子。在形成第一暈環(huán)區(qū)302之后再對所述輕摻雜區(qū)301和第一暈環(huán)區(qū)302進(jìn)行退火激活，可以防止退火過程中輕摻雜區(qū)301中的摻雜離子向溝道區(qū)域中大量擴(kuò)散，導(dǎo)致溝道長度減小或發(fā)生穿通。所述第一退火處理的溫度為900°C~ 1100°C，退火時間為 1s ?60s。
[0048]在本發(fā)明的其他實施例中，也可以在形成輕摻雜區(qū)301和第一暈環(huán)區(qū)302的過程中，在進(jìn)行輕摻雜注入之后和第一暈環(huán)注入之后分別進(jìn)行第一退火處理。
[0049]在本發(fā)明的其他實施例中，也可以不進(jìn)行第一暈環(huán)注入，只形成所述輕摻雜區(qū)301。
[0050]請參考圖6，在所述偏移側(cè)墻203表面形成側(cè)墻204，以所述側(cè)墻204、偏移側(cè)墻203和柵極結(jié)構(gòu)200為掩膜，刻蝕所述柵極結(jié)構(gòu)200兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底100，去除部分輕摻雜區(qū)301、部分第一暈環(huán)區(qū)302和部分未被離子注入的半導(dǎo)體襯底100，形成凹槽401。
[0051]具體的，所述側(cè)墻204的材料為氧化硅層、氮化硅層或者兩者的疊層結(jié)構(gòu)。所述側(cè)墻204保護(hù)所述柵極結(jié)構(gòu)200并且定義后續(xù)形成的源極、漏極與柵極結(jié)構(gòu)之間的距離。
[0052]本實施例中，所述半導(dǎo)體襯底100的晶面為(100)，所述第一凹槽401為“Σ”形狀。所述凹槽401的形成工藝為:先采用干法刻蝕工藝在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成U形的開口 ；然后采用濕法刻蝕工藝沿所述開口進(jìn)行刻蝕，比如采用TMAH溶液進(jìn)行濕法刻蝕，由于TMAH溶液沿(100)和(110)晶面的刻蝕速度大于沿(111)晶面的刻蝕速度，所以形成具有“Σ”形狀的凹槽401。
[0053]在本發(fā)明的其他實施例中，也可以形成“U”形或“V”形的凹槽。
[0054]請參考圖7，對所述凹槽401的靠近柵極結(jié)構(gòu)200 —側(cè)的側(cè)壁進(jìn)行第二暈環(huán)注入，在半導(dǎo)體襯底100內(nèi)形成第二暈環(huán)區(qū)303。
[0055]具體的，當(dāng)待形成的晶體管為PMOS晶體管時，所述第二暈環(huán)注入的離子為N型離子，例如As或P等；當(dāng)待形成的晶體管為NMOS晶體管時，所述第二暈環(huán)注入的離子為P型離子或C離子，所述P型離子包括B、In等。
[0056]所述第二暈環(huán)注入的離子能量為2KeV?20KeV，劑量為lE12atom/cm2?lE14atom/cm2，離子注入的角度為O度?40度，朝向所述凹槽401靠近柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的側(cè)壁。所述第二暈環(huán)注入的深度為5nm?50nm。
[0057]由于在形成所述凹槽401的過程中，會刻蝕掉部分已經(jīng)形成的第一暈環(huán)區(qū)302，使第一暈環(huán)區(qū)的面積減小，導(dǎo)致所述第一暈環(huán)區(qū)對后續(xù)形成的源極和漏極的摻雜離子的擴(kuò)散阻擋作用下降；并且，由于形成的源極和漏極的深度要大于所述第一暈環(huán)區(qū)302的深度，所以所述凹槽401靠近溝道區(qū)域的部分側(cè)壁未被所述第一暈環(huán)區(qū)302包圍，后續(xù)形成的源極和漏極內(nèi)的摻雜離子很容易就通過所述未被第一暈環(huán)區(qū)302包圍的側(cè)壁擴(kuò)散進(jìn)入到溝道區(qū)域內(nèi)。通過第二暈環(huán)注入，在形成的凹槽401靠近溝道區(qū)域的側(cè)壁附近形成第二暈環(huán)區(qū)303，所述第二暈環(huán)區(qū)303 —方面彌補第一暈環(huán)區(qū)在形成凹槽401的過程中受到的損失，提高了暈環(huán)區(qū)的總面積和深度；另一方面，由于是對所述凹槽401的靠近溝道區(qū)域200 —側(cè)的側(cè)壁進(jìn)行第二暈環(huán)注入，所以所述第二暈環(huán)區(qū)包圍所述凹槽401靠近溝道區(qū)域一側(cè)的側(cè)壁，從而可以提高對源極和漏極的摻雜離子的擴(kuò)散阻擋作用，降低晶體管的源漏穿通效應(yīng)。
[0058]在本發(fā)明的其他實施例中，也可以不形成所述第一暈環(huán)區(qū)302，而是在形成所述凹槽401之后，進(jìn)行第二暈環(huán)注入，形成包圍所述輕摻雜區(qū)301和所述凹槽401靠近柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的側(cè)壁的第二暈環(huán)區(qū)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，此時形成的第二暈環(huán)區(qū)不會在后續(xù)工藝中受到損失，從而保證了所述第二暈環(huán)區(qū)對源漏摻雜離子的擴(kuò)散阻擋作用。
[0059]在形成所述第二暈環(huán)區(qū)303之后，進(jìn)行第二退火處理，激活第二暈環(huán)區(qū)303內(nèi)的摻雜尚子。
[0060]本實施例中，所述第二退火處理采用快速熱退火工藝，所述第二退火處理采用快速熱退火工藝，退火溫度為950C?1150C，退火時間1s?60s。
[0061]在本發(fā)明的其他實施例中，所述第二退火處理可以采用尖峰退火工藝，退火溫度為800°C~ 1060°C，退火時間為1s?Imin。
[0062]在本發(fā)明的其他實施例中，所述第二退火處理還可以采用激光退火工藝，退火溫度為1200°C?1350°C，退火時間為1ms?60ms。
[0063]在本發(fā)明的其他實施例中，也可以在進(jìn)行輕摻雜離子注入和第一暈環(huán)注入之后不進(jìn)行第一退火處理，而是在進(jìn)行第二暈環(huán)注入之后，采用第二退火處理，同時激活輕摻雜區(qū)301、第一暈環(huán)區(qū)301和第二暈環(huán)區(qū)303內(nèi)的摻雜離子。這樣減少退火處理的次數(shù)，降低工藝流程中的熱預(yù)算，簡化工藝步驟。
[0064]請參考圖8，在所述凹槽401 (請參考圖7)中，形成源極402和漏極403。
[0065]形成所述源極402和漏極403的方法為:在所述凹槽內(nèi)形成源漏材料層，并對所述源漏材料層進(jìn)行重?fù)诫s并退火，形成源極402和漏極403。
[0066]具體的，當(dāng)待形成的晶體管為PMOS晶體管時，所述源漏材料層的材料為SiGe，重?fù)诫s的離子為P型離子或C離子，所述P型離子包括B、In ;當(dāng)待形成的晶體管為NMOS晶體管時，所述源漏材料層的材料為SiC，所述重?fù)诫s的離子為N型離子，例如As或P等。形成所述采用SiGe或SiC作為源極和漏極的材料，可以對PMOS晶體管或NMOS晶體管的溝道區(qū)域產(chǎn)生應(yīng)力作用，從而提高所述PMOS或NMOS晶體管的溝道區(qū)域內(nèi)的載流子遷移率，從而提聞晶體管的性能。
[0067]本實施例中，形成PMOS晶體管，所述源漏材料層的材料為SiGe。在本發(fā)明的其他實施例中，所述源漏材料層包括位于凹槽401的內(nèi)壁表面的SiGe緩沖層、位于所述SiGe緩沖層表面的SiGe體層和位于所述SiGe體層表面的覆蓋層。其中所述SiGe緩沖層的厚度為1A?200 A,鍺的含量是1%_20%，并且所述SiGe緩沖層為輕摻雜或未被摻雜；所述SiGe體層的厚度為100 A?500 A,鍺的含量是20%?40%，摻雜離子濃度為O?2E20atom/cm3 ；
所述覆蓋層的材料為輕摻雜或未摻雜的Si或SiGe，后續(xù)在所述覆蓋層表面形成金屬硅化物層，以降低源極402和漏極403的接觸電阻。在所述凹槽401內(nèi)壁首先形成低摻雜或未被摻雜的SiGe緩沖層可以減少SiGe體層中的摻雜離子向溝道區(qū)域擴(kuò)散，并且由于SiGe緩沖層的Ge含量較低，可以減少SiGe體層與半導(dǎo)體襯底之間的位錯，提高源漏SiGe體層的沉積質(zhì)量。
[0068]本實施例中，在所述凹槽401 (請參考圖7)內(nèi)形成SiGe層之后，對所述SiGe層進(jìn)行離子注入，使所述SiGe層重?fù)诫s。
[0069]在本發(fā)明的其他實施例中，也可以在形成所述源漏材料層的過程中，進(jìn)行原位摻雜，使所述源漏材料層重?fù)诫s，并進(jìn)行退火激活所述摻雜離子。
[0070]由于在形成源極402和漏極403之前，進(jìn)行了第二暈環(huán)注入，在所述凹槽401 (請參考圖7)靠近晶體管溝槽區(qū)域一側(cè)的側(cè)壁附近形成了第二暈環(huán)區(qū)302，并且所述第二暈環(huán)區(qū)302的摻雜離子類型與重?fù)诫s的源漏材料層中的摻雜離子類型相反，所以，在對所述重?fù)诫s的源漏材料層進(jìn)行退火的時候，可以阻止所述源漏材料層中的摻雜離子向溝道區(qū)域擴(kuò)散。并且在晶體管工作過程中，也可以減小所述源極和漏極與溝道區(qū)域形成的耗盡層的寬度，防止源極、漏極與溝道區(qū)域形成的耗盡層連通，造成源漏穿通，從而克服晶體管的短溝道效應(yīng)，提高晶體管的性能。
[0071]圖9是采用本發(fā)明的實施例形成的PMOS晶體管和現(xiàn)有技術(shù)形成的PMOS晶體管的源極和漏極的摻雜離子的等濃度曲線圖。
[0072]具體的，曲線I為采用本實施例的技術(shù)方案，進(jìn)行第二暈環(huán)離子注入，注入離子為碳離子的源極和漏極的摻雜離子的等濃度曲線，所述碳離子的注入能量為IKeV，注入劑量lE14/cm2;曲線2為采用本實施例的技術(shù)方案，進(jìn)行第二暈環(huán)離子注入，注入離子為碳離子的源極和漏極的摻雜離子的等摻雜濃度曲線，所述碳離子的注入能量為3KeV，注入劑量為3E14/cm2 ;曲線3為現(xiàn)有技術(shù)的不進(jìn)行第二暈環(huán)注入的源極和漏極的摻雜離子的等摻雜濃度曲線。所述等摻雜濃度曲線表示了摻雜離子的擴(kuò)散邊界。
[0073]從曲線3中可以看出，由于現(xiàn)有技術(shù)不進(jìn)行第二暈環(huán)注入，而在形成源漏的凹槽的過程中又使第一暈環(huán)注入形成的第一暈環(huán)區(qū)造成損失，尤其在溝槽的底部側(cè)壁附近基本沒有第一暈環(huán)區(qū)存在，所以源極和漏極的底部附近雜質(zhì)離子的擴(kuò)散現(xiàn)象較為明顯，很容易使溝道區(qū)域產(chǎn)生源漏穿通。而從曲線I和曲線2可以看出，由于進(jìn)行了第二暈環(huán)注入，在凹槽的靠近溝道區(qū)域一側(cè)形成了第二暈環(huán)區(qū)，彌補了第一暈環(huán)區(qū)的損失，所以，在形成源極和漏極之后，源極和漏極的摻雜離子向溝道區(qū)域的擴(kuò)散受到了抑制，可以有效的克服源漏穿通現(xiàn)象。并且，由于曲線2的離子注入能量和劑量大于曲線2的離子注入的能量和劑量，所以曲線2的離子注入深度大于曲線I的離子注入深度，所以，第二暈環(huán)處理離子注入深度越大，劑量越高，對源極和漏極的摻雜離子的擴(kuò)散抑制作用越大。
[0074]雖然本發(fā)明披露如上，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晶體管的形成方法，其特征在于，包括: 提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底表面具有柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體襯底表面的柵介質(zhì)層和所述柵介質(zhì)層表面的柵極； 對所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底進(jìn)行輕摻雜離子注入，形成輕摻雜區(qū)； 刻蝕所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底，形成凹槽； 對所述凹槽的靠近柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的側(cè)壁進(jìn)行第二暈環(huán)注入，在半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成第二暈環(huán)區(qū)，所述第二暈環(huán)區(qū)包圍所述輕摻雜區(qū)和所述凹槽靠近柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的側(cè)壁； 在所述凹槽內(nèi)形成源極和漏極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，還包括，在形成所述凹槽之前，進(jìn)行第一暈環(huán)離子注入，形成包圍輕摻雜區(qū)的第一暈環(huán)區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述第一暈環(huán)注入的離子能量為15KeV~60KeV,劑量為3E13atom/cm2~6E13atom/cm2,離子注入角度為25度~35度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，當(dāng)待形成的晶體管為PMOS晶體管時，所述第一暈環(huán)注入和第二暈環(huán)注入的離子為As或P。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，當(dāng)待形成的晶體管為NMOS晶體管時，所述第一暈環(huán)注入和第二暈環(huán)注入的離子為B、In。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述第二暈環(huán)注入的離子能量為IKeV~20KeV,劑量為lE13atom/cm2~lE14atom/cm2,離子注入角度為O度~40度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述第二暈環(huán)注入的深度為5nm~50nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，還包括，在進(jìn)行輕摻雜注入之后，進(jìn)行第一退火處理，第一退火處理的溫度為900°C~1100°C，退火時間為1s~60s。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，還包括，在進(jìn)行輕摻雜注入和第一暈環(huán)注入之后，進(jìn)行第一退火處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，還包括，在第二暈環(huán)注入之后，進(jìn)行第二退火處理。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述第二退火處理采用快速熱退火工藝，退火溫度為950°C~1150°C，退火時間1s~60s。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述第二退火處理采用尖峰退火工藝，退火溫度為800°C~1060°C，退火時間為1s~Imin。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述第二退火處理采用激光退火工藝，退火溫度為1200°C~1350°C，退火時間為1ms~60ms。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述凹槽的形狀為“Σ”形、“U”形或“V”形。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，形成所述源極和漏極的方法為:在所述凹槽內(nèi)形成源漏材料層，并對所述源漏材料層進(jìn)行重?fù)诫s并退火，形成源極和漏極。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，當(dāng)待形成的晶體管為PMOS晶體管時，所述源漏材料層的材料為SiGe。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，當(dāng)待形成的晶體管為NMOS晶體管 時，所述源漏材料層的材料為SiC。
【文檔編號】H01L21/336GK104078360SQ201310106691
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月28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