降低mos晶體管短溝道效應的方法
【專利摘要】一種降低MOS晶體管短溝道效應的方法，包括：在硅片的阱中形成三角形源極和三角形漏極，其中三角形源極的一個角和三角形漏極的一個角相對，在相對的角上分別形成輕摻雜源區和輕摻雜漏區，并在硅片上依次形成第一介質層和第二介質層，在第一介質層和第二介質層形成柵極凹槽；使柵極凹槽進入阱；在柵極凹槽的部分側壁形成氮化硅層，使得在三角形源極、三角形漏極、輕摻雜源區、輕摻雜漏區和阱表面形成氮化硅層；利用硅對柵極凹槽進行部分填充，以使硅填充柵極凹槽處于襯底內的部分；對第一介質層進行濕法刻蝕，以使得未被硅填充的柵極凹槽的尺寸變大，從而形成擴大的柵極凹槽；在擴大的柵極凹槽中填充柵極材料。
【專利說明】降低MOS晶體管短溝道效應的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體制造領域，更具體地說，本發明涉及一種降低MOS晶體管短溝道效應的方法。
【背景技術】
[0002]金屬-氧化物-半導體(Metal-Oxide-Semiconductor)結構的晶體管簡稱MOS晶體管。現如今，MOS晶體管已經被廣泛地用于大部分的數字電路及部分模擬電路中。
[0003]但是，隨著器件尺寸的縮小，會出現短溝道效應，從而影響器件性能。具體地說，當MOS晶體管的溝道長度縮短到可與源和漏耗盡層寬度之和相比擬時，器件將發生偏離長溝道的行為，溝道邊緣(如源極、漏極及絕緣區邊緣)的擾動將變得更加重要.因此器件的特性將不再遵守長溝道近似(long—channel approximat1n)的假設。這種因溝道長度縮短而發生的對器件特性的影響，通常稱為短溝道效應。
[0004]更具體地說，在現有技術中，一個重要問題就是，源漏區雜質在退火工藝時會產生橫向擴散，那么當柵極特征尺寸不斷縮小時，這種橫向擴散就會產生越來越嚴重的短溝道效應(SCE);特別是有SiGe或SiC作為源漏區時，由于這個源漏區一般都是外延工藝產生的，所以都會同時原位外延摻雜相應的源漏區II1-V族雜質，這種原位外延摻雜由于工藝控制的難度，存在更嚴重的短溝道效應。
[0005]由此，隨著器件尺寸的不斷縮小，希望能夠提供一種能夠有效地降低MOS晶體管短溝道效應的方法。
【發明內容】
[0006]本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在上述缺陷，提供一種能夠降低MOS晶體管短溝道效應的方法。
[0007]為了實現上述技術目的，根據本發明，提供了一種降低MOS晶體管短溝道效應的方法，其包括:在硅片的阱中形成三角形源極和三角形漏極，其中三角形源極的一個角和三角形漏極的一個角相對，在三角形源極和三角形漏極的相互相對的角上分別形成輕摻雜源區和輕摻雜漏區，并且在硅片上依次形成第一介質層和第二介質層，而且在第一介質層和第二介質層形成柵極凹槽；對三角形源極、三角形漏極、輕摻雜源區、輕摻雜漏區和阱進行刻蝕，使柵極凹槽進入阱；在柵極凹槽的部分側壁形成氮化硅層，使得在三角形源極、三角形漏極、輕摻雜源區、輕摻雜漏區和阱表面形成氮化硅層；利用硅對柵極凹槽進行部分填充，以使硅填充柵極凹槽處于襯底內的部分；對第一介質層進行濕法刻蝕，以使得未被硅填充的柵極凹槽的尺寸變大，從而形成擴大的柵極凹槽；在擴大的柵極凹槽中填充柵極材料。
[0008]優選地，第一介質層是氮化娃層。
[0009]優選地，第二介質層是二氧化硅層。
[0010]優選地，通過干法刻蝕對三角形源極、三角形漏極、輕摻雜源區、輕摻雜漏區和阱進行刻蝕。[0011 ] 優選地，通過外延在柵極凹槽的部分側壁形成氮化硅層。
[0012]優選地，填充柵極凹槽的硅是摻雜的硅。
[0013]優選地，填充柵極凹槽的硅摻雜有P或As。
[0014]優選地，柵極材料是金屬或者多晶硅。
[0015]優選地，三角形源極和三角形漏極的材料為SiGe或者SiC。
[0016]在根據本發明優選實施例的降低MOS晶體管短溝道效應的方法中，通過產生摻雜有碳的層(碳化硅層)，以達到阻擋源漏橫向擴散的目的，從而有效改善短溝道效應及更嚴重的源漏穿通效應。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]結合附圖，并通過參考下面的詳細描述，將會更容易地對本發明有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優點和特征，其中:
[0018]圖1至圖6示意性地示出了根據本發明優選實施例的降低MOS晶體管短溝道效應的方法的各個步驟。
[0019]需要說明的是，附圖用于說明本發明，而非限制本發明。注意，表示結構的附圖可能并非按比例繪制。并且，附圖中，相同或者類似的元件標有相同或者類似的標號。
【具體實施方式】
[0020]為了使本發明的內容更加清楚和易懂，下面結合具體實施例和附圖對本發明的內容進行詳細描述。
[0021]圖1至圖6示意性地示出了根據本發明優選實施例的降低MOS晶體管短溝道效應的方法的各個步驟。
[0022]具體地說，如圖1至圖6所示，根據本發明優選實施例的降低MOS晶體管短溝道效應的方法包括:
[0023]如圖1所示，在硅片的阱10中形成三角形源極20和三角形漏極30，其中三角形源極20的一個角和三角形漏極30的一個角相對，在三角形源極20和三角形漏極30的相互相對的角上分別形成輕摻雜源區40和輕摻雜漏區50，并且在硅片上依次形成第一介質層60和第二介質層70，而且在第一介質層60和第二介質層70形成柵極凹槽80。例如，第一介質層60是氮化硅層，第二介質層70是二氧化硅層。優選地，三角形源極20和三角形漏極30的材料為SiGe或者SiC ;本發明尤其對三角形源極20和三角形漏極30的材料為SiGe或者SiC的應用的改進效果明顯。
[0024]隨后，如圖2所示，對三角形源極20、三角形漏極30、輕摻雜源區40、輕摻雜漏區50和阱10進行刻蝕，使柵極凹槽80進入阱10。例如，通過干法刻蝕對三角形源極20、三角形漏極30、輕摻雜源區40、輕摻雜漏區50和阱10進行刻蝕。
[0025]隨后，如圖3所示，在柵極凹槽80的部分側壁形成氮化硅層90，使得在三角形源極20、三角形漏極30、輕摻雜源區40、輕摻雜漏區50和阱10表面形成氮化硅層90。例如，可通過外延在柵極凹槽80的部分側壁形成氮化硅層90。
[0026]隨后，如圖4所示，利用硅100對柵極凹槽80進行部分填充，以使硅100填充柵極凹槽80處于襯底內的部分。例如，填充柵極凹槽80的硅100是摻雜的硅；例如，對于PMOS晶體管，填充柵極凹槽80的硅100摻雜有P或As。
[0027]隨后，如圖5所示，對第一介質層60進行濕法刻蝕，以使得未被硅100填充的柵極凹槽80的尺寸變大，從而形成擴大的柵極凹槽81。
[0028]實際上，第一介質層60 (例如是SiN層)的濕法刻蝕，這樣可以使柵極特征尺寸變大一些，使得柵極下面輕摻雜源漏區可以與柵極有可靠的搭界，從而可以更好的受柵極控制。
[0029]隨后，如圖6所示，在擴大的柵極凹槽81中填充柵極材料110。例如，柵極材料110
是金屬或者多晶硅。
[0030]由此，可以看出，在根據本發明優選實施例的降低MOS晶體管短溝道效應的方法中，通過產生摻雜有碳的層(碳化硅層)，以達到阻擋源漏橫向擴散的目的，從而有效改善短溝道效應及更嚴重的源漏穿通效應。
[0031]而且，除了通過外延方式產生摻雜有碳的層(碳化硅層)之外，也可以用離子注入C的方式形成摻雜有碳的層。
[0032]此外，需要說明的是，除非特別說明或者指出，否則說明書中的術語“第一”、“第二”、“第三”等描述僅僅用于區分說明書中的各個組件、元素、步驟等，而不是用于表示各個組件、元素、步驟之間的邏輯關系或者順序關系等。
[0033]可以理解的是，雖然本發明已以較佳實施例披露如上，然而上述實施例并非用以限定本發明。對于任何熟悉本領域的技術人員而言，在不脫離本發明技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術內容對本發明技術方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發明技術方案保護的范圍內。
【權利要求】
1.一種降低MOS晶體管短溝道效應的方法，其特征在于包括: 在硅片的阱中形成三角形源極和三角形漏極，其中三角形源極的一個角和三角形漏極的一個角相對，在三角形源極和三角形漏極的相互相對的角上分別形成輕摻雜源區和輕摻雜漏區，并且在硅片上依次形成第一介質層和第二介質層，而且在第一介質層和第二介質層形成柵極凹槽； 對三角形源極、三角形漏極、輕摻雜源區、輕摻雜漏區和阱進行刻蝕，使柵極凹槽進入講； 在柵極凹槽的部分側壁形成氮化硅層，使得在三角形源極、三角形漏極、輕摻雜源區、輕摻雜漏區和阱表面形成氮化硅層； 利用硅對柵極凹槽進行部分填充，以使硅填充柵極凹槽處于襯底內的部分； 對第一介質層進行濕法刻蝕，以使得未被硅填充的柵極凹槽的尺寸變大，從而形成擴大的柵極凹槽； 在擴大的柵極凹槽中填充柵極材料。
2.根據權利要求1所述的降低M0S晶體管短溝道效應的方法，其特征在于，第一介質層是氮化硅層。
3.根據權利要求1或2所述的降低M0S晶體管短溝道效應的方法，其特征在于，第二介質層是二氧化硅層。
4.根據權利要求1或2所述的降低M0S晶體管短溝道效應的方法，其特征在于，通過干法刻蝕對三角形源極、三角形漏極、輕摻雜源區、輕摻雜漏區和阱進行刻蝕。
5.根據權利要求1或2所述的降低M0S晶體管短溝道效應的方法，其特征在于，通過外延在柵極凹槽的部分側壁形成氮化硅層。
6.根據權利要求1或2所述的降低M0S晶體管短溝道效應的方法，其特征在于，填充柵極凹槽的硅是摻雜的硅。
7.根據權利要求1或2所述的降低M0S晶體管短溝道效應的方法，其特征在于，填充柵極凹槽的硅摻雜有P或As。
8.根據權利要求1或2所述的降低M0S晶體管短溝道效應的方法，其特征在于，柵極材料是金屬或者多晶硅。
9.根據權利要求1或2所述的降低M0S晶體管短溝道效應的方法，其特征在于，三角形源極和三角形漏極的材料為SiGe或者SiC。
【文檔編號】H01L21/336GK104465383SQ201310438559
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月23日 優先權日:2013年9月23日
【發明者】趙猛 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司