NMOS晶体管的制造方法技术

一种半导体技术领域的NMOS晶体管的制造方法，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成栅极介电层和位于栅极介电层上的栅极；在栅极两侧的半导体衬底内形成源/漏区，且在形成源/漏区期间，在所述栅极中注入氟离子和磷离子；在形成源/漏区后，依次进行快速尖峰退火和激光脉冲退火。本发明专利技术使氟离子进入栅极介电层，氟离子取代栅极介电层中的部分氧离子形成氟硅基团，提高了栅极介电层和半导体衬底间的界面品质，从而改善了热载流子注入效应。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种半导体
的器件制造方法，特别涉及的是一种NMOS 晶体管的制造方法。
技术介绍
随着半导体器件集成度的不断提高，其特征尺寸逐渐减小，源/漏极以及源/漏极延伸区(Source/Drain Extension)相应地变浅，当前工艺水平要求半导体器件的源/漏极结的深度小于1000埃，而且最终可能要求结的深度在200埃或者更小的数量级。结深的减小要求更低的热处理温度，而更低的热处理温度(小于500摄氏度， 甚至更低)使得结的横向尺寸随之减小，所述结的横向尺寸的减小将导致器件在工作时形成的位于结和沟道区之间的电场在结和沟道区的交界边缘形成尖峰，即在结和沟道区的交界边缘处形成有高电场，电子在移动的过程中将受此高电场加速为高能粒子，所述高能粒子碰撞产生电子_空穴对(称为热载流子)，所述热载流子从电场获得能量，可进入栅氧化层或栅极中，继而影响器件的阈值电压控制以及跨导的漂移，即产生HCI (Hot CarrierInjection，热载流子注入)效应，从而造成阈值电压的上升、饱和电流的下降以及载流子迁移率的下降等。NMOS晶体管的传导载流子是电子，PMOS晶体管的传导载流子是空穴，电子的迁移率比空穴大很多，因此在同样的电场下，电子可以获得更大的能量，在高电场下，电子被加速为“热电子”，而热空穴很难出现。由此，如何抑制NMOS晶体管的HCI效应，即抑制热载流子进入栅氧化层或穿透所述栅氧化层而进入导电沟道，成为本领域技术人员亟待解决的问题。当前，业界为改善NMOS晶体管的HCI，通常采用LDD (Lightly DopedDrain，轻掺杂漏注入)离子注入的优化方法，利用减小LDD离子注入的剂量和增大LDD注入能量，获得较深的LDD结，减小横向电场强度，从而改善HCI。但增大LDD离子注入能量，随着结深的加大，器件的有效沟道长度也将减小，这样就会增加短沟道效应(Short Channel Effect，简称SCE)，引起器件直流特性的衰退。因此，单纯通过改变LDD离子注入的剂量和能量来改善 HCI是不够的。为了克服上述缺点，中国专利申请号为=200410089222. 1，名称为减小1/0匪OS 器件热载流子注入的方法，该技术首先进行多晶硅栅刻蚀，再进行多晶硅栅再氧化，然后进行LDD快速热退火，退火后，先在LDD中采用砷离子注入，接着在LDD中采用磷离子注入，最后进行多晶硅侧墙淀积与刻蚀。但是该技术改变了现有的工艺，与现有工艺的兼容性较差。为了改善NMOS晶体管的HCI效应，现有技术还公开了一种技术方案，在NMOS晶体管的源/漏延伸结构形成后进行退火，以使低掺杂源/漏区注入的杂质离子充分激活和扩散。但是在上述技术中，随着半导体器件尺寸的持续缩小，比如在65nm及以下尺寸的半导体器件中，上述技术方案不足以抑制热载流子注入效应，因而不适用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是在NMOS晶体管的制造工艺中，如何改善HCI效应。为解决上述问题，本专利技术提供一种NMOS晶体管的制造方法，包括提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成栅极介电层和位于栅极介电层上的栅极；在栅极两侧的半导体衬底内形成源/漏区，且在形成源/漏区期间，在所述栅极中注入氟离子和磷离子；在形成源/漏区后，依次进行快速尖峰退火和激光脉冲退火。可选地，所述形成源/漏区依次包括轻掺杂离子注入；在所述栅极中注入氟离子和磷离子；重掺杂离子注入。可选地，所述形成源/漏区依次包括轻掺杂离子注入；重掺杂离子注入；所述栅极中注入氟离子和磷离子。可选地，所述形成源/漏区依次包括在所述栅极中注入氟离子和磷离子；轻掺杂离子注入；重掺杂离子注入。可选地，在所述栅极中注入氟离子和磷离子包括先在所述栅极中注入磷离子，然后在所述栅极中注入氟离子。可选地，在所述栅极中注入氟离子和磷离子包括在所述栅极中同时注入氟离子和磷离子。可选地，在所述栅极中同时注入氟离子和磷离子包括在所述栅极中直接注入PF3 和PF5中的一种或其组合。可选地，所述快速尖峰退火的温度峰值范围为900°C至1070°C，退火时间为5秒至 60秒。可选地，所述激光脉冲退火的温度峰值范围为1200°C至1300°C。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点本专利技术在栅极中注入氟离子，且通过快速尖峰退火工艺使部分氟离子扩散进入栅极介电层，又通过激光脉冲退火激活了栅极介电层中的氟离子，使氟离子取代栅极介电层中的部分氧离子，从而形成氟硅基团，同时由于氟离子修复化学键的功能，进而使得栅极介电层和半导体衬底的界面变得更加致密，提高了栅极介电层和半导体衬底间的界面品质，阻止形成电荷陷阱，防止在加电压下轻掺杂源/漏区聚集电荷，从而大大改善了 NMOS晶体管的HCI效应。附图说明图1为实施例1NM0S晶体管的制造方法的流程示意图；图2至图9为按照图1所示的流程形成NMOS晶体管的示意图；图10为实施例2NM0S晶体管的制造方法的流程示意图；图11为实施例3NM0S晶体管的制造方法的流程示意图。具体实施例方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。正如
技术介绍
部分所述，HCI是由于在NMOS晶体管内存在较强的横向电场，使得载流子在输运的过程中发生碰撞电离，产生额外的电子空穴对，部分热载流子注入栅氧化层或栅极中，从而产生HCI效应。因此，在制造半导体器件时，为防止上述缺陷的产生。本专利技术提供的NMOS晶体管的制造方法包括提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成栅极介电层和位于栅极介电层上的栅极；在栅极两侧的半导体衬底内形成源/漏区，且在形成源/漏区期间，在所述栅极中注入氟离子和磷离子；在形成源/漏区后，依次进行快速尖峰退火和激光脉冲退火。本专利技术在栅极中添加氟离子，且通过快速尖峰退火工艺使部分氟离子扩散进入栅极介电层， 又通过激光脉冲退火激活了栅极介电层中的氟离子，使氟离子取代栅极介电层中的部分氧离子，从而形成氟硅基团，同时由于氟离子修复化学键的功能，进而使得栅极介电层和半导体衬底的界面变得更加致密，提高了栅极介电层和半导体衬底间的界面品质，从而大大改善了 NMOS晶体管的HCI，且能很好的与现有工艺兼容。实施例1如图1所示，本实施例中NMOS晶体管的制造方法包括以下步骤S100，提供半导体衬底；S101，在所述半导体衬底上形成栅极介电层和位于栅极介电层上的栅极；S102，在栅极两侧的半导体衬底内进行轻掺杂离子注入，形成轻掺杂源/漏区；S103，在所述栅极中注入氟离子和磷离子；S104，在栅极两侧的半导体衬底内进行重掺杂离子注入，形成重掺杂源/漏区；S105,依次进行快速尖峰退火和激光脉冲退火。参考图2，首先执行步骤S100，提供半导体衬底200。其中，所述半导体衬底200为形成有半导体器件的硅、形成有半导体器件的绝缘体上硅(SOI)、或者为体硅。接着执行步骤S101，在所述半导体衬底200上形成栅极介电层201和位于栅极介电层201上的栅极202，栅极介电层201和栅极202构成栅极结构，形成如图3所示的结构。所述栅极介电层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢欣云，陈志豪，卢炯平，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：