一种超浅结形成方法技术

本发明专利技术提供一种超浅结形成方法，通过相对原子质量较大的In离子的大角度倾斜LDD离子注入，来取代Ge离子的垂直LDD离子注入，有效减少了EOR缺陷，改善了注入形成的非结晶层再结晶、TED效应和结漏电现象；同时，采用倾斜方式LDD离子注入，形成更靠近栅极底部的LDD源/漏延伸区，以此得到具有更长的有效沟道长度的超浅结，减小SCE效应，提高了MOS器件的电学特性，使得在超浅结工艺中制造更浅的源/漏区结深成为可能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及。
技术介绍
随着半导体工业的进步，半导体器件的特征尺寸和深度不断缩小，特别是进入到65纳米及以下节点，要求源/漏区以及源/漏极延伸区(Source/DrainExtension)相应地变浅，结深低于IOOnm的掺杂结通常被称为超浅结(USJ)，超浅结可以更好的改善器件的短沟道效应，但是随着器件尺寸及性能的进一步提高，结漏电现象是超浅结技术越来越需要解决的问题。现有技术中，通常以栅极结构101为掩膜，用锗102、硼(或BF2)离子103依次垂 直注入到半导体衬底100中形成轻掺杂源/漏区(LDD)及轻掺杂源/漏极延伸区，达到MOS器件的超浅结的目的(如图I中的I)。这种LDD离子注入技术利用锗、硼(或BF2)离子的非电活性使半导体衬底非晶化，以消除短沟道效应(SCE)，一般称为预非晶化注入(PAI)技术。但是预非晶化注入会在衬底中产生与下面结晶半导体材料相邻的非结晶表面层，并且在非结晶/结晶界面之外产生大量严重的缺陷(一般成为末端区缺陷，E0R)。在随后的退火处理和半导体器件的激活期间，一方面，这种EOR缺陷会使先前注入的锗、硼(或BF2)离子的扩散增强，增大短沟道效应，不利于超浅结的形成；另一方面，形成的非结晶层再结晶，EOR缺陷会溶解向器件结构表面有效迁移的半导体间隙原子，易引发瞬时增强扩散效应(TED)，造成短沟道器件特性退化和结漏电更大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，能有效降低末端区缺陷和结漏电现象，并有效控制瞬时增强扩散效应和短沟道效应。为解决上述问题，本专利技术提出，该方法包括如下步骤提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成栅极结构；以栅极结构为掩膜，以第一角度在所述半导体衬底中进行第一类离子轻掺杂源/漏区倾斜注入，所述第一类离子包含相对原子质量比锗大的离子；以栅极结构为掩膜，以第二角度在所述半导体衬底中进行第二类离子轻掺杂源/漏区倾斜注入，所述第二角度比第一角度小；执行快速退火处理，形成超浅结。进一步的，所述栅极结构包含栅介质和位于栅介质上的栅极。进一步的，所述相对原子质量比锗大的离子为铟(In)离子，所述第一角度为22。 37°。进一步的，所述铟(In)离子的注入能量为6KeV 20KeV，剂量为1E14 2E15/2cm ο进一步的，所述第一类离子还包含碳(C)离子或氟(F)离子。进一步的，所述C离子或F离子的注入能量为3KeV 20KeV，剂量为1E14 2E15/cm2，角度为22° 37°。进一步的，所述第二类离子为氟化硼(BF2)离子或硼(B)离子，所述第二角度为2。 15°。进一步的，所述BF2离子或B离子的注入能量为O. 5KeV 4KeV，剂量为2E14 2E15/cm2。进一步的，在所述第一类离子轻掺杂源/漏区倾斜注入与所述第二类离子轻掺杂源/漏区倾斜注入之间，还包括对所述第一类离子轻掺杂源/漏区注入后的区域进行热激活操作。、进一步的，所述热激活操作为热炉工艺，快速退火工艺，扩散炉热偶工艺或激光脉冲退火工艺中的一种。进一步的，所述第二类离子轻掺杂源/漏区倾斜注入之前或之后还包括以栅极结构为掩膜，在所述半导体衬底中进行晕环注入的步骤。进一步的，所述晕环注入的离子为砷(As)离子或磷(P)离子。进一步的，所述晕环注入的角度为25° 35°。进一步的，所述第一角度和所述第二角度均以垂直于所述半导体衬底表面的竖直面为基准。与现有技术相比，本专利技术通过相对原子质量较大的In离子的大角度倾斜LDD离子注入，来取代Ge离子的垂直LDD离子注入，有效减少了 EOR缺陷，改善了注入形成的非结晶层再结晶，TED效应和结漏电现象；同时，采用倾斜方式LDD离子注入，形成更靠近栅极底部的LDD源/漏延伸区，以此得到具有更长的有效沟道长度的超浅结，减小SCE效应，提高了MOS器件的电学特性。附图说明图I是现有技术的一种超浅结结构示意图；图2是本专利技术实施例的工艺流程图；图3A至3E本专利技术实施例的剖面结构示意图。具体实施例方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的超浅结形成方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式，仅用于方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。如图2所示，本专利技术提供，由SI至S4所示步骤完成，下面结合图2所示的工艺流程图和图3A 3E所示的剖面结构示意图对上述超浅结形成方法作详细的描述。SI,提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成栅极结构。请参考图3A，提供半导体衬底300，在半导体衬底300上形成栅极结构301，栅极结构一般包括栅介质层和栅极(未图示)，所述栅极形成于栅介质层上方，栅介质层可以为氧化硅或氮氧化硅，在65nm技术节点以下，优选高介电常数(高K)材料，如氧化铝，氧化锆，氧化铪等。栅极一般为多晶硅。S2，以栅极结构为掩膜，以第一角度在所述半导体衬底中进行第一类离子轻掺杂源/漏区倾斜注入，所述第一类离子包含相对原子质量比锗大的离子。请参考图3B，以栅级结构301为掩膜，采用第一类离子，以垂直于半导体衬底300表面的竖直面为基准，第一角度α倾斜注入方式进行轻掺杂源漏区(LDD)离子注入形成未激活的第一轻掺杂源漏区302，缩短注入时间，提高注入效率。所述第一类离子包含相对原子质量比锗大的离子。通过相对原子质量较大的重离子的大角度倾斜LDD离子注入，来取代现有技术的Ge离子的垂直LDD非晶化离子注入，一方面， 相对原子质量较大的重离子的扩散系数较低，有效减少了 EOR缺陷，改善了注入形成的非结晶层再结晶、载流子迁移率和结漏电现象，有利于形成更浅的超浅结；另一方面，大角度倾斜注入能阻止与较深的源/漏区有关的耗尽区扩展，减小了阈值电压对沟道长度的依赖关系，降低了 SCE。选择LDD注入的离子以及适当的选取注入的角度、能量和剂量范围，可以进一步优化器件产生的结电容和结漏电，EOR缺陷，因此，综合第一类离子LDD注入对SCE、结电容和结漏电、EOR缺陷，较佳的，所述相对原子质量比锗大的离子为铟(In)离子，注入能量为6KeV 20KeV，剂量为 1Ε14 2E15/cm2，第一角度 α 为 22。 37。。请参考图3C，通常地，在所述对原子质量比锗大的离子LDD倾斜注入之后，还可进行以栅极结构301为掩膜，在所述半导体衬底300中采用碳(C)离子或氟(F)离子进行LDD大角度Y倾斜注入，形成未激活的第二轻掺杂源漏区303，以抑制铟(In)离子作为重离子注入时引起的瞬时增强扩散(TED)效应和热载流子注入(HCI)效应，改善铟离子注入引起的晶格损伤缺陷。较佳的，所述C离子或F离子的注入能量为3KeV 20KeV，剂量为1E14 2E15/cm2，角度Y可以与α相等，也可以不等，本实施例中，γ与a相等，为22° 37°。通常地，在所述第一类离子LDD大角度倾斜离子注入之后，还包括对所述第一类离子轻掺杂源/漏区注入后的区域进行热激活操作，即对未激活的第一轻掺杂源漏区302和未激活的第二轻掺杂源漏区303，采用热炉工艺，快速退火工艺，扩散炉热偶工艺或激光脉冲退火工艺中的一种，进行热激活，使注入的铟(In)离子、C离子或F离子扩散均匀，消除注入缺陷。S3，以栅极结构为掩膜，以第二角本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超浅结形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成栅极结构；以栅极结构为掩膜，以第一角度在所述半导体衬底中进行第一类离子轻掺杂源/漏区倾斜注入，所述第一类离子包含相对原子质量比锗大的离子；以栅极结构为掩膜，以第二角度在所述半导体衬底中进行第二类离子轻掺杂源/漏区倾斜注入，所述第二角度比第一角度小；执行快速退火处理，形成超浅结。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵猛，
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：