抑制反短溝道效應(yīng)的方法及nmos器件制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種抑制NMOS器件反短溝道效應(yīng)的形成方法及NMOS器件制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，MOSFET器件的尺寸在不斷減小，隨溝道長(zhǎng)度的減小，MOSFET器件閾值電壓會(huì)先增大，當(dāng)溝道長(zhǎng)度進(jìn)一步減小，閾值電壓又會(huì)降低，如圖1所示，為現(xiàn)有的NMOS器件的溝道長(zhǎng)度隨閾值電壓變化的曲線示意圖；虛線后面的稱為短溝道效應(yīng)(short channel effect，以下簡(jiǎn)稱SCE)，虛線前面的稱為反短溝道效應(yīng)(reverse short channel effect，以下簡(jiǎn)稱RSCE)，通常NMOS的RSCE效應(yīng)更嚴(yán)重；請(qǐng)參閱圖2，NMOS器件的制備方法包括:
[0003]步驟11:在一半導(dǎo)體襯底中形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)和有源區(qū)；
[0004]步驟12:在有源區(qū)中形成P型阱區(qū)，并且在半導(dǎo)體襯底上形成柵氧層和柵極，然后在柵極側(cè)壁形成氧化修復(fù)層；
[0005]步驟13:在柵極兩側(cè)的P型阱區(qū)中進(jìn)行磷離子注入，以形成淺摻雜源漏區(qū)；
[0006]步驟14:對(duì)淺摻雜源漏區(qū)進(jìn)行高溫退火處理；
[0007]步驟15:在氧化修復(fù)層外壁形成側(cè)墻，然后在淺摻雜源漏區(qū)中進(jìn)行源漏離子注入形成源漏極；
[0008]步驟16:在源漏極表面和柵極表面依次形成金屬硅化物、金屬前介質(zhì)、通孔、金屬插塞和互連金屬層。
[0009]NMOS器件中引起RSCE的原因如下:NM0S的P型阱區(qū)中摻雜元素為硼，在輕摻雜源漏(lightly doped drain，以下簡(jiǎn)稱LDD)之后，在柵極邊緣會(huì)引入間隙原子和空位，在后續(xù)的高溫退火中，間隙原子和空穴會(huì)增強(qiáng)硼元素?cái)U(kuò)散，在溝道兩端形成高于中間的硼元素分布，導(dǎo)致閾值電壓變大，形成RSCE。
[0010]對(duì)于輸入輸出(以下簡(jiǎn)稱10)NM0S器件，閾值電壓隨溝道長(zhǎng)度減小而變大，影響了1 NMOS的性能，減小了設(shè)計(jì)窗口。由于1 NMOS工作電壓比較高，如果注入元素和步驟比較復(fù)雜，往往導(dǎo)致HCI可靠性變差(HCI，hot carrier inject1n:熱載流子注入，導(dǎo)致閾值電壓漂移)，所以，1 NMOS的LDD注入通常比較簡(jiǎn)單，一般只有一道LDD。傳統(tǒng)抑制1 NMOSRSCE的方法一般為優(yōu)化后續(xù)的熱處理工藝，即在1 NMOS LDD注入之后增加一道退火，這道退火溫度不是很高，退火時(shí)間比較長(zhǎng)，這樣既可以消除空位和間隙原子，又因?yàn)闇囟炔皇呛芨撸恢劣趯?dǎo)致硼擴(kuò)散。但是當(dāng)技術(shù)節(jié)點(diǎn)到90nm以下，1尺寸很小，僅僅依靠?jī)?yōu)化退火工藝已經(jīng)難以進(jìn)一步抑制RSCE效應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]為了克服以上問題，本發(fā)明旨在抑制NMOS器件反短溝道效應(yīng)，通過在淺摻雜源漏區(qū)磷離子注入后，增設(shè)氟離子注入，來抑制反短溝道效應(yīng)。
[0012]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種抑制NMOS器件的反短溝道效應(yīng)的方法，包括以下步驟:
[0013]步驟01:在一半導(dǎo)體襯底中形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)和有源區(qū)；
[0014]步驟02:在所述有源區(qū)中形成硼摻雜的P型阱區(qū)，并且在所述半導(dǎo)體襯底上形成柵氧層和柵極，然后在所述柵極側(cè)壁形成氧化修復(fù)層；
[0015]步驟03:在所述柵極兩側(cè)的所述P型阱區(qū)中進(jìn)行磷離子注入，以形成淺摻雜源漏區(qū)；
[0016]步驟04:在所述淺摻雜源漏區(qū)中進(jìn)行氟離子注入；
[0017]步驟05:對(duì)經(jīng)所述氟離子注入的所述淺摻雜源漏區(qū)進(jìn)行退火處理。
[0018]優(yōu)選地，所述步驟04中，所述氟離子注入的劑量為lE14/cm2?lE15/cm 2，所述氟離子注入的能量為15Kev?25Kev。
[0019]優(yōu)選地，所述步驟04中，所述氟離子注入的角度與豎直方向的夾角為O?16°。
[0020]優(yōu)選地，所述步驟05中，所述退火處理的時(shí)間為0.5?I小時(shí)，所述退火處理的溫度為750?850 0C ο
[0021]優(yōu)選地，所述步驟03中，所述磷離子傾斜注入到所述淺摻雜源漏區(qū)中，并且，所述柵極兩側(cè)的所述磷離子注入的角度呈互補(bǔ)。
[0022]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種NMOS器件的制備方法，包括以下步驟:
[0023]步驟01:在一半導(dǎo)體襯底中形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)和有源區(qū)；
[0024]步驟02:在所述有源區(qū)中形成P型阱區(qū)，并且在所述半導(dǎo)體襯底上形成柵氧層和柵極，然后在所述柵極側(cè)壁形成氧化修復(fù)層；
[0025]步驟03:在所述柵極兩側(cè)的所述P型阱區(qū)中進(jìn)行磷離子注入，以形成淺摻雜源漏區(qū)；
[0026]步驟04:在所述淺摻雜源漏區(qū)中進(jìn)行氟離子注入；
[0027]步驟05:對(duì)經(jīng)所述氟離子注入的所述淺摻雜源漏區(qū)進(jìn)行退火處理；
[0028]步驟06:在所述氧化修復(fù)層外壁形成側(cè)墻，然后在淺摻雜源漏區(qū)中進(jìn)行源漏離子注入形成源漏極；
[0029]步驟07:在所述源漏極表面和所述柵極表面依次形成金屬硅化物、金屬前介質(zhì)、通孔、金屬插塞和互連金屬層。
[0030]優(yōu)選地，所述步驟04中，所述氟離子注入的劑量為lE14/cm2?lE15/cm 2，所述氟離子注入的能量為15Kev?25Kev。
[0031]優(yōu)選地，所述步驟04中，所述氟離子注入的角度與豎直方向的夾角為O?16°。
[0032]優(yōu)選地，所述步驟05中，所述退火處理的時(shí)間為0.5?I小時(shí)，所述退火處理的溫度為750?850 0C ο
[0033]優(yōu)選地，所述步驟03中，所述磷離子傾斜注入到所述淺摻雜源漏區(qū)中，并且，所述柵極兩側(cè)的所述磷離子注入的角度呈互補(bǔ)。
[0034]本發(fā)明的抑制NMOS器件反短溝道效應(yīng)的方法及NMOS器件的制備方法，通過在淺摻雜源漏區(qū)磷離子注入后，增設(shè)一道氟離子注入工序，然后對(duì)淺摻雜源漏區(qū)進(jìn)行低溫退火長(zhǎng)時(shí)間處理，所注入的氟離子與柵極邊緣區(qū)域的空位和間隙原子等結(jié)合，能夠阻止P型阱區(qū)中硼元素的擴(kuò)散，從而抑制反短溝道效應(yīng)；并且，氟離子能夠抑制熱載流子注入，因此，在氟離子注入的同時(shí)，不會(huì)造成熱載流子注入的可靠性變差。
【附圖說明】
[0035]圖1為現(xiàn)有的NMOS器件的溝道長(zhǎng)度隨閾值電壓變化的曲線示意圖
[0036]圖2為現(xiàn)有的NMOS器件的制備方法的流程示意圖
[0037]圖3為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的抑制NMOS器件的反短溝道效應(yīng)的方法的流程示意圖
[0038]圖4-9為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的抑制NMOS器件的反短溝道效應(yīng)的方法的各個(gè)制備步驟示意圖；其中，圖4和圖5分別為步驟01和步驟02所對(duì)應(yīng)的NMOS器件結(jié)構(gòu)的俯視示意圖，圖6為步驟02所對(duì)應(yīng)的NMOS器件結(jié)構(gòu)的截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖7-圖9為步驟03-步驟05所對(duì)應(yīng)的NMOS器件結(jié)構(gòu)的截面結(jié)構(gòu)示意圖
[0039]圖10為現(xiàn)有的和本發(fā)明的NMOS器件的溝道長(zhǎng)度隨閾值電壓變化的曲線對(duì)比圖
【具體實(shí)施方式】
[0040]為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說明。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0041]以下結(jié)合附圖3-10和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的抑制NMOS器件反短溝道效應(yīng)的方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。需說明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式、使用非精準(zhǔn)的比例，且僅用以方便、清晰地達(dá)到輔助說明本實(shí)施例的目的。
[0042]請(qǐng)參閱圖3，本實(shí)施例的抑制NMOS器件的反短溝道效應(yīng)的方法，包括以下步驟: