偏移侧墙及MOS晶体管的形成方法技术

一种偏移侧墙及MOS晶体管的形成方法。偏移侧墙的形成方法，包括：建立刻蚀气体流量、偏移侧墙层和半导体衬底刻除厚度关系的数据库；在半导体衬底上依次形成栅介质层与栅极，所述栅介质层与栅极构成栅极结构；在半导体衬底上形成偏移侧墙层，且偏移侧墙层包围栅极结构；根据偏移侧墙层的厚度，从数据库中选择刻蚀后对半导体衬底影响最小的气体流量对偏移侧墙层进行回刻蚀，形成偏移侧墙。本发明专利技术半导体衬底被刻蚀掉的深度小于10埃，改善了MOS晶体管结漏电的情况，提高了半导体器件的电性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种偏移侧墙及MOS晶体管的形成方法。
技术介绍
随着半导体制造技术以及相关配套技术的不断发展进步，在单位面积内容纳的晶 体管数目不断增加，集成电路集成度越来越高，每个晶体管的尺寸越来越小。当晶体管尺寸 缩小时，其栅极的长度也会随之变短。但是随着栅极长度的缩短，在离子注入过程中，出现 了很多影响晶体管正常工作的负面效应，比如短沟道效应(Shot Channel Effect，SCE)。现有形成MOS晶体管过程中，可以采用在栅极两侧形成偏移侧墙来解决短沟道效 应，如中国专利申请200510108839可以发现在MOS有源区的栅极两侧都有偏移间隙壁。具 体制作方法如图1所示，提供半导体衬底100，所述半导体衬底100中形成有隔离结构101， 隔离结构101之间的区域为有源区102 ；在有源区102的半导体衬底100中掺杂离子，形成 掺杂阱103 ；在有源区102的半导体衬底100上依次形成栅介质层104与栅极105，所述栅 介质层104与栅极105构成栅极结构106。如图2所示，以栅极结构106两侧形成偏移侧墙107，具体形成工艺如下用化学 气相沉积法在半导体衬底100上形成厚度为80埃 150埃的偏移侧墙层，且所述低温氧化 硅层包围栅极结构106，其中低温指温度为350°C 450°C ；然后，采用等离子体回刻蚀工艺 刻蚀偏移侧墙层，去除半导体衬底100及栅极结构106上方的偏移侧墙层，所述等离子体回 刻蚀工艺采用的是包含CHF3混合气体，其中CHF3的流量为IOsccm 50sCCm。如图3所示，以栅极结构106和偏移侧墙107为掩模，进行离子注入，在半导体衬 底100内形成源/漏极延伸区110。如图4所示，在偏移侧墙107两侧形成侧墙112 ；以侧墙112、偏移侧墙107及栅 极结构106为掩模，在栅极结构106两侧的半导体衬底100中进行离子注入，形成源/漏极 114。最后，对半导体衬底100进行退火，使注入的各种离子扩散均勻。随着半导体器件例如MOS晶体管的尺寸进入65nm，器件的沟道长度进一步减小， 短沟道效应更加明显，因此，为了降低短沟道效应，采用形成偏移侧墙的方法。但是这种工 艺存在以下缺点在用包含CH2F2混合气体回刻蚀偏移侧墙层的过程中，由于低蚀刻选择比 原因，刻蚀后会导致栅极结构两侧的半导体衬底也被刻蚀掉一部分(如图2中刻蚀去除半 导体衬底深度大于26埃)，会产生例如曝露阱区之类的现象，导致MOS晶体管结漏电，影响 半导体器件的电性能。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是一种偏移侧墙及MOS晶体管的形成方法，防止MOS晶体管结 漏电。为解决上述问题，本专利技术提供一种偏移侧墙的形成方法，包括建立刻蚀气体流 量、偏移侧墙层和半导体衬底刻除厚度关系的数据库；在半导体衬底上依次形成栅介质层与栅极，所述栅介质层与栅极构成栅极结构；在半导体衬底上形成偏移侧墙层，且偏移侧墙 层包围栅极结构；根据偏移侧墙层的厚度，从数据库中选择刻蚀后对半导体衬底影响最小 的气体流量对偏移侧墙层进行回刻蚀，形成偏移侧墙。可选的，所述刻蚀气体为含CH2F2的混合气体，占混合气体总流量的20 30 %。可选的，所述含CH2F2的混合气体刻蚀偏移侧墙层和半导体衬底的速率比为 3 1 4 1。可选的，所述偏移侧墙的厚度为80埃 150埃。本专利技术还提供一种MOS晶体管的形成方法，包括建立刻蚀气体流量、偏移侧墙层 和半导体衬底刻除厚度关系的数据库；在半导体衬底上依次形成栅介质层与栅极，所述栅 介质层与栅极构成栅极结构；在半导体衬底上形成偏移侧墙层，且偏移侧墙层包围栅极结 构；根据偏移侧墙层的厚度，从数据库中选择刻蚀后对半导体衬底影响最小的气体流量对 偏移侧墙层进行回刻蚀，形成偏移侧墙；以栅极结构和偏移侧墙为掩模，在栅极结构两侧的 半导体衬底内进离子注入，形成源/漏极延伸区；在栅极结构两侧形成侧墙后，在栅极结构 及侧墙两侧的半导体衬底内形成源/漏极。可选的，所述刻蚀气体为含CH2F2的混合气体，占混合气体总流量的20 30 %。可选的，所述含CH2F2的混合气体刻蚀偏移侧墙层和半导体衬底的速率比为 3 1 4 1。可选的，所述偏移侧墙的厚度为80埃 150埃。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点建立刻蚀气体流量、偏移侧墙层和半导体 衬底刻除厚度的关系数据库；根据偏移侧墙层的厚度，从数据库中选择刻蚀后对半导体衬 底影响最小的气体流量对偏移侧墙层进行回刻蚀，形成偏移侧墙。采用上述方法，对半导体 衬底的刻蚀影响不大，半导体衬底被刻蚀掉的深度小于10埃，改善了 MOS晶体管结漏电的 情况，提高了半导体器件的电性能。附图说明图1至图4是现有工艺形成MOS晶体管的示意图；图5是本专利技术形成MOS晶体管中偏移侧墙的具体实施方式流程图；图6是本专利技术形成MOS晶体管的具体实施方式流程图；图7是本专利技术建立的刻蚀气体流量、偏移侧墙层和半导体衬底刻除厚度的关系 图；图8至图12是本专利技术形成MOS晶体管的实施例示意图。 具体实施例方式现有技术为了降低短沟道效应，采用形成偏移侧墙的方法。但是在形成偏移侧墙 时采用包含CHF3混合气体回刻蚀低温氧化硅层，刻蚀后会导致栅极结构两侧的半导体衬底 也被刻蚀掉的深度大于26埃，会产生例如曝露阱区之类的现象，导致MOS晶体管结漏电，影 响半导体器件的电性能。本专利技术针对上述问题对MOS晶体管工艺中的偏移侧墙的形成方法进行了改进，具 体流程如图5所示，执行步骤S101，建立刻蚀气体流量、偏移侧墙层和半导体衬底刻除厚度4的关系数据库；执行步骤S102，在半导体衬底上依次形成栅介质层与栅极，所述栅介质层 与栅极构成栅极结构；执行步骤S103，在半导体衬底上形成偏移侧墙层，且偏移侧墙层包 围栅极结构；执行步骤S104，根据偏移侧墙层的厚度，从数据库中选择刻蚀后对半导体衬 底影响最小的气体流量对偏移侧墙层进行回刻蚀，形成偏移侧墙。本专利技术形成包含上述偏移侧墙的MOS晶体管的具体实施方式流程如图6所示，执 行步骤S201，建立刻蚀气体流量、偏移侧墙层和半导体衬底刻除厚度的关系数据库；执行 步骤S202，在半导体衬底上依次形成栅介质层与栅极，所述栅介质层与栅极构成栅极结构； 执行步骤S203，在半导体衬底上形成偏移侧墙层，且偏移侧墙层包围栅极结构；执行步骤 S204，根据偏移侧墙层的厚度，从数据库中选择刻蚀后对半导体衬底影响最小的气体流量 对偏移侧墙层进行回刻蚀，形成偏移侧墙；执行步骤S205，以栅极结构和偏移侧墙为掩模， 在栅极结构两侧的半导体衬底内进离子注入，形成源/漏极延伸区；执行步骤S206，在栅极 结构两侧形成侧墙后，在栅极结构及侧墙两侧的半导体衬底内形成源/漏极。本专利技术建立刻蚀气体流量、偏移侧墙层和半导体衬底刻除厚度的关系数据库；根 据偏移侧墙层的厚度，从数据库中选择刻蚀后对半导体衬底影响最小的气体流量对偏移侧 墙层进行回刻蚀，形成偏移侧墙。采用上述方法，对半导体衬底的刻蚀影响不大，半导体衬 底也被刻蚀掉的深度小于10埃，改善了 MOS晶体管结漏电的情况，提高了半导体器件的电 性能。下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。图7是本专利技术建立的刻蚀气体流量、偏移侧墙层和半本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种偏移侧墙的形成方法，其特征在于，包括：建立刻蚀气体流量、偏移侧墙层和半导体衬底刻除厚度关系的数据库；在半导体衬底上依次形成栅介质层与栅极，所述栅介质层与栅极构成栅极结构；在半导体衬底上形成偏移侧墙层，且偏移侧墙层包围栅极结构；根据偏移侧墙层的厚度，从数据库中选择刻蚀后对半导体衬底影响最小的气体流量对偏移侧墙层进行回刻蚀，形成偏移侧墙。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄怡，张海洋，沈满华，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31