專利名稱：一種mos晶體管輕摻雜漏區的制造方法
技術領域：
本發明涉及半導體集成電路的制造技術領域，尤其涉及一種MOS晶體管輕摻雜漏區的制造方法。
背景技術：
金屬-氧化物-半導體場效應晶體管(M0SFET，通常簡稱為MOS晶體管)，當工作在飽和區時其部分溝道被夾斷，流過夾斷區的載流子被大電場加快到很高的速度，形成所謂的熱載流子；一些熱載流子與晶格發生撞擊后彈出溝道，其中一部分進入襯底形成襯底電流，另一部分進入柵氧化層；如果MOS晶體管繼續工作，熱載流子會引起其閾值電壓逐漸偏移；這就是MOS晶體管的熱載流子效應。對于短溝道晶體管，尤其容易受熱載流子的影響。對于特征尺寸小于或等于1.2微米的集成電路(包括CM0S、BiCM0S和BCD集成電路，這些集成電路由N型MOS晶體管(通常簡稱為NMOS晶體管)、P型MOS晶體管(通常簡稱為PMOS晶體管)和其它半導體元件組成)，其最小溝道長度小于或等于1.2微米，容易受熱載流子效應的影響，通常都采用輕摻雜漏區(通常簡稱為LDD)結構避免這一問題。采用輕摻雜漏區結構的MOS晶體管，由于其靠近溝道的漏區摻雜濃度很低，即載流子濃度很低，產生的熱載流子濃度也就很小，因此產生的熱載流子效應也就很小。對于特征尺寸在0.8 1.2微米范圍的集成電路，一般只需要對其中的NMOS晶體管采用LDD結構(通常稱呼NMOS晶體管的LDD結構為NLDD)，而其中的PMOS晶體管不需要，這是因為NMOS晶體管的載流子為電子而PMOS晶體管的載流子為空穴，電子的遷移率大約是空穴的3倍，因此NMOS晶體管更容易產生熱載流子效應。在半導體晶圓制造工藝中，MOS晶體管的源、漏區和輕摻雜漏區都是在形成多晶硅棚之后加工制造的。對于0.8 1.2微米集成電路，源、漏區及NLDD的傳統制造方法如下(具體制作工藝流程如圖1所示):步驟101,形成多晶娃柵之后(如圖2所示)，進行NLDD光刻(如圖3所示)。經過涂膠、曝光和顯影，場區(即場氧化層覆蓋的區域)的光刻膠被保留，有源區(即沒有場氧化層覆蓋的區域)的光刻膠不被保留；步驟102,憐尚子注入:憐尚子注入的能量為40 80千電子伏，劑量為2E13 3E13原子/平方厘米，注入角度為O度角或7度角；磷離子注入后的效果如圖4所示。由于光刻膠和多晶硅柵的掩蔽作用，即磷離子不能穿透光刻膠和多晶硅柵，因此只在沒有光刻膠和多晶硅柵覆蓋的區域被注入了磷離子，注入了磷離子的區域稱之為N-區(負號表示注入劑量比較低)；注入角度說明:0度角注入表示離子注入角度垂直于晶圓表面，7度角注入表示離子注入角度與垂直于晶圓表面的方向(即晶圓的軸心方向)成7度夾角，依次類推。步驟103，去除光刻膠:完成磷離子注入之后，光刻膠的作用也就完成，則進行去除光刻膠的操作(具體示意圖如圖5所示)；步驟104，制作側墻(如圖6所示):經過介質層淀積、等離子體刻蝕等工藝步驟，在多晶硅柵的側面形成由介質層構成的側墻；側墻的寬度為0.2 0.3微米；步驟105，源漏光刻(光刻后的剖面示意圖如圖7所示):與NLDD光刻使用同一塊掩模版，場區的光刻膠被保留，有源區的光刻膠不被保留；步驟106，砷離子注入(如圖8所示):砷離子注入的能量為50 100千電子伏，劑量為3E15 6E15原子/平方厘米，注入角度為O度角或7度角；由于光刻膠、多晶硅柵和側墻的掩蔽作用，即砷離子不能穿透光刻膠、多晶硅柵和側墻，因此只在沒有光刻膠、多晶硅柵和側墻覆蓋的區域被注入了砷離子，注入了砷離子的區域稱之為N+區(正號表示注入劑量比較高)；步驟107，去除光刻膠(如圖9所示):完成砷離子注入之后，光刻膠的作用也就完成，則進行去除光刻膠的操作；步驟108，源漏退火:退火溫度850 930攝氏度，退火時間30 90分鐘，磷離子和砷離子經退火之后被激活并發生熱擴散，磷離子從多晶硅柵邊緣擴散至多晶硅柵的下方，形成的N-區即N型輕摻雜漏區(NLDD)，砷離子從側墻邊緣擴散至側墻的下方，形成的N+區即源、漏區(集體結構如圖10所示)。根據現有技術中MOS晶體管輕摻雜漏區的制造方法工藝步驟繁瑣。
發明內容
本發明所提供的方法和裝置解決了現有技術中工藝流程繁瑣的問題。本發明提供一種MOS晶體管輕摻雜漏區的制造方法，包括:在形成多晶硅柵之后，在所述多晶硅柵的兩側制作側墻；在MOS晶體管的表面覆蓋光刻膠，實現對MOS晶體管源漏進行光刻，以去除有源區的光刻膠；通過向P阱中注入磷離子形成N-區，所述N-區的一側邊緣延伸至所述側墻的下方；向所述P阱中注入砷離子，其中，注入所述砷離子時，注入的方向垂直于晶圓；去除所述MOS晶體管表面的光刻膠；對所述MOS晶體管進行源漏退火操作，使所述磷離子從所述側墻的下方擴散至所述多晶硅柵的下方，以形成N型輕摻雜漏區，砷離子與磷離子的摻雜區形成源區和漏區。上述技術方案中的一個或兩個，至少具有如下技術效果:本發明實施例所提供的方法，能夠減少傳統方法中的工藝步驟。減少了光刻操作的次數，大大降低了制造成本。
圖1為現有技術中MOS晶體管源、漏區及NLDD的傳統制造方法流程圖；圖2為現有技術中形成多晶硅柵之后的MOS晶體管剖面結構示意圖；圖3為現有技術中第一次光刻之后的MOS晶體管剖面結構示意圖；圖4為現有技術中注入磷離子之后的MOS晶體管剖面結構示意圖5為現有技術中第一次去除光刻膠之后的MOS晶體管剖面結構示意圖；圖6為現有技術中制作側墻之后的MOS晶體管剖面結構示意圖；圖7為現有技術中第二次光刻之后的MOS晶體管剖面結構示意圖；圖8為現有技術中注入砷離子之后的MOS晶體管剖面結構示意圖；圖9為現有技術中第二次去除光刻膠之后的MOS晶體管剖面結構示意圖；圖10為現有技術中源漏退火之后的MOS晶體管剖面結構示意圖；圖11為本發明實施例一種MOS晶體管輕摻雜漏區的制造方法流程圖；圖12為本發明實施例制作側墻之后的MOS晶體管剖面結構示意圖；圖13為本發明實施例光刻之后的MOS晶體管剖面結構示意圖；圖14為本發明實施例注入磷離子之后的MOS晶體管剖面結構示意圖；圖15為本發明實施例注入磷離子時，磷離子的入射方向示意圖；圖16為本發明實施例注入磷離子時，相對于圖15磷離子的入射方向調整180°后的不意圖；圖17為本發明實施例注入砷離子之后的MOS晶體管剖面結構示意圖；圖18為本發明實施例去除光刻膠之后的MOS晶體管剖面結構示意圖；圖19為本發明實施例源漏退火之后的MOS晶體管剖面結構示意圖。
具體實施例方式本發明實施例提供一種MOS晶體管輕摻雜漏區的制造方法，具體包括:在形成多晶硅柵之后，在所述多晶硅柵的兩側制作側墻；在皿)5晶體管的表面覆蓋光刻膠，實現對MOS晶體管源漏進行光刻，以去除有源區的光刻膠；通過向P阱中注入磷離子形成N-區，所述N-區的一側邊緣延伸至所述側墻的下方；向所述P阱中注入砷離子，其中，注入所述砷離子時，注入的方向垂直于晶圓；去除所述MOS晶體管表面的光刻膠；對所述MOS晶體管進行源漏作，使所述磷離子從所述側墻的下方擴散至所述多晶硅柵的下方，以形成N型輕摻雜漏區，砷離子與磷離子的摻雜區形成源區和漏區。如圖11所示，本發明實施例提供一種MOS晶體管輕摻雜漏區的制造方法，下面結合說明書附圖對本發明的具體實施方式
進行詳細說明:步驟1101，在形成多晶硅柵之后，在多晶硅柵的兩側制作側墻(結構示意圖如圖12所示);制造方法與傳統工藝相同，但側墻的寬度減小為0.15 0.25微米；步驟1102，在MOS晶體管的表面覆光刻膠，實現對MOS晶體管源漏進行光刻，以去除有源區的光刻膠；與傳統工藝相同，場區的光刻膠被保留，有源區的光刻膠不被保留(如圖13所示);步驟1103，向P阱中注入磷離子形成N-區，所述N-區的一側邊緣延伸至側墻下方(如圖14所示):其中，磷離子注入的能量為40 80千電子伏，劑量為4E13 1.2E14原子/平方厘米，在本發明實施例磷離子注入時，采用大角度注入旋轉方式注入；P阱被注入了磷離子的區域稱之為N-區(負號表示注入劑量比較低)。磷離子住入過程中，由于采用大角度注入，磷離子并非垂直于晶圓表面方向注入(磷離子的入射方向與晶圓的軸心方向成一定夾角，該夾角的度數可取20-60度，優化的選擇可以為30度角)，因此磷離子可以斜入至側墻下方，如圖15所示。因為磷離子采用大度角注入，在多晶硅柵的阻擋下會產生注入陰影區，即多晶硅柵的一個側面沒有離子被注入。在本發明實施例中，為了消除陰影區，則采用旋轉方式注入磷離子。旋轉方式注入磷離子的具體實現方式為:在磷離子的注入過程中，晶圓繞其軸心自轉(如圖16所示)。步驟1104，向P阱中注入砷離子(如圖17所示)，其中，注入砷離子時，砷離子注入的方向垂直于晶圓。砷離子注入的能量為50 100千電子伏，劑量為3E15 6E15原子/平方厘米，注入角度為O度角(采用零度角注入即垂直于晶圓方向注入，可以防止對側墻下方的N-區的影響)；P阱被注入了砷離子的區域稱之為N+區(正號表示注入劑量比較高)；步驟1105，去除MOS晶體管表面的光刻膠(如圖18所示):完成離子注入之后，光刻膠的使命即完成，則需要去除光刻膠；步驟1106，對皿^晶體管進行源漏退火操作，磷離子從側墻下方擴散至多晶硅柵的下方，形成N型輕摻雜漏區，砷離子與磷離子的摻雜區形成源區和漏區(如圖19所示)。
其中，退火溫度850 930攝氏度，退火時間30 90分鐘，磷離子和砷離子經退火之后被激活并發生熱擴散，磷離子從側墻下方擴散至多晶硅柵的下方，形成的N-區即N型輕摻雜漏區(NLDD)，砷離子從側墻邊緣擴散至側墻的下方，形成的N+區即源、漏區。本申請實施例中的上述一個或多個技術方案，至少具有如下的技術效果:上述本發明實施例所提供的MOS晶體管輕摻雜漏區的制造方法，能夠減少傳統方法中的工藝步驟。減少了光刻操作的次數，大大降低了制造成本。本發明所述的方法并不限于具體實施方式
中所述的實施例，本領域技術人員根據本發明的技術方案得出其它的實施方式，同樣屬于本發明的技術創新范圍。顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種MOS晶體管輕摻雜漏區的制造方法，其特征在于，包括: 在形成多晶硅柵之后，在所述多晶硅柵的兩側制作側墻； 在MOS晶體管的表面覆蓋光刻膠，實現對MOS晶體管源漏進行光刻，以去除有源區的光刻膠; 通過向P阱中注入磷離子形成N-區，所述N-區的一側邊緣延伸至所述側墻的下方； 向所述P阱中注入砷離子，其中，注入所述砷離子時，注入的方向垂直于晶圓； 去除所述MOS晶體管表面的光刻膠； 對所述MOS晶體管進行源漏退火操作，使所述磷離子從所述側墻的下方擴散至所述多晶硅柵的下方，以形成N型輕摻雜漏區，砷離子與磷離子的摻雜區形成源區和漏區。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述側墻的寬度值為0.15 0.25微米之間的任一值。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，注入磷離子包括: 采用旋轉方式將所述磷離子注入所述襯底，并且磷離子的入射方向與晶圓的軸心方向成20° 60°夾角，磷離子斜入至側墻下方。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述采用旋轉方式將所述磷離子注入所述襯底，具體包括:在磷離子的注入過程中，晶圓繞自身的軸心自轉。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對MOS晶體管進行源漏退火的退火溫度為850 930攝氏度，退火時間為30 90分鐘。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，注入磷離子時，所述磷離子的注入的能量為40 80千電子伏，劑量為4E13 1.2E14原子/平方厘米。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，注入砷離子時，砷離子注入的能量為50 100千電子伏，劑量為3E15 6E15原子/平方厘米。
全文摘要
本發明公開了一種MOS晶體管輕摻雜漏區的制造方法，應用于半導體集成電路的制造領域。該方法包括在多晶硅柵的兩側制作側墻；對MOS晶體管的源漏進行光刻；注入磷離子形成N-區，所述N-區的一側邊緣延伸至側墻下方；注入砷離子，其中，注入砷離子時，砷離子注入的方向垂直于晶圓；去除MOS晶體管表面的光刻膠；對MOS晶體管進行源漏退火操作，磷離子從側墻下方擴散至多晶硅柵的下方，形成N型輕摻雜漏區，砷離子摻雜區形成源區和漏區。本發明公開的方法能夠減少MOS晶體管輕摻雜漏區的制造中的工藝步驟。
文檔編號H01L21/336GK103117223SQ20111036343
公開日2013年5月22日 申請日期2011年11月16日 優先權日2011年11月16日
發明者潘光燃 申請人:北大方正集團有限公司, 深圳方正微電子有限公司