一种NMOS晶体管形成方法，包括：提供硅衬底，在所述硅衬底表面形成栅氧化层，在所述栅氧化层表面形成多晶硅层；将含N型杂质的氟化物离子注入到所述多晶硅层内；对所述栅氧化层和多晶硅层进行刻蚀形成栅极，在栅极两侧的硅衬底内形成源区和漏区；对所述多晶硅层进行退火处理。本发明专利技术还提供一种对应CMOS结构形成方法。利用退火处理将多晶硅层内的氟离子扩散到衬底表层并与硅结合形成硅氟键，可缓解NMOS晶体管的热载流子注入效应，且氟离子通过扩散的方式注入到衬底内不容易在退火时重新变成气体逸出，扩散到衬底内的氟离子的剂量可以比较高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体制造技术，特别涉及能降低NMOS晶体管的热载流子注入效应的NMOS晶体管形成方法及对应的CMOS结构形成方法。
技术介绍
随着半导体器件集成度的不断提高，特征尺寸逐渐减小，MOS晶体管的沟道的长度也逐渐减小。同时，作为芯片外围电路的输入/输出器件和作为存储器的核心器件都需要较高的驱动电压，这就导致这些器件的沟道中的电场变的很强，使得载流子在输送过程中发生碰撞电离，产生额外的空穴电子对，产生热载流子，纵向电压使部分热载流子注入栅氧化层，导致器件的阈值电压等参数发生漂移，形成较为严重的热载流子注入效应(HotCarrier Injection, HCI)。由于电子与空穴的平均自由程不同，电子注入的几率要比空穴高3个数量级，因此NMOS晶体管更容易引起热载流子注入效应(HCI)。 现有技术中通常采用LDD (Lightly Doped Drain,轻掺杂漏注入)离子注入进行优化，专利号为US 6004852的美国专利文献公开一种制作LDD源漏区的方法，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，从而减弱热载流子注入问题。但上述方法的效果有限，而且还可能导致短沟道效应(SCE，ShortChannel Effect)等问题。现有技术中还利用将氟离子直接注入到硅衬底表层来缓解热载流子注入效应，具体的MOS晶体管示意图请参考图I,所述MOS晶体管包括位于娃衬底10内的源区11和漏区12,位于娃衬底10表层的氟离子14,位于娃衬底10表面且位于源区11和漏区12之间的栅极13，所述氟离子14是利用离子注入工艺直接注入到硅衬底表层。但是大剂量注入到硅衬底表层的氟离子在退火工艺中会重新形成氟分子并从硅衬底中逸出。由于硅衬底表面通常形成有氧化层薄膜，氟分子不能顺利逸出会聚集在硅衬底和氧化层薄膜之间，所述氧化层薄膜会形成一个个气泡状的突起，严重影响器件性能。因此，注入到硅衬底的氟离子的剂量不能太高，但低剂量的氟离子不能有效地缓解热载流子注入效应。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供NMOS晶体管形成方法及对应CMOS结构形成方法，以降低NMOS晶体管和CMOS结构中的热载流子注入效应。为解决上述问题，本专利技术技术方案提供一种NMOS晶体管形成方法，包括提供硅衬底，在所述硅衬底表面形成栅氧化层，在所述栅氧化层表面形成多晶硅层；将含N型杂质的氟化物离子注入到所述多晶硅层内；对所述栅氧化层和多晶硅层进行刻蚀形成栅极，在栅极两侧的硅衬底内形成源区和漏区；对所述多晶硅层进行退火处理。可选的，所述含N型杂质的氟化物为PF3、PF5、AsF3、AsF5其中一种或其中几种的组口 o可选的，所述含N型杂质的氟化物离子注入的注入能量范围为IKeV 20KeV，注入剂量范围为lE13atom/cm2 lE16atom/cm2，注入的深度小于多晶硅层的厚度。可选的，所述退火温度为60CTC 100CTC,退火的时间为30min 60min。可选的，所述退火处理或者在氢气、氮气其中一种或两者混合物中进行，或者在真空中进行。本专利技术技术方案还提供一种CMOS结构形成方法，包括提供硅衬底，在所述硅衬底内形成N阱区和与N阱区相邻的P阱区，在所述N阱区和P阱区表面形成栅氧化层，在所述栅氧化层表面形成多晶硅层型杂质离子注入到所述多晶硅层内；将含N型杂质的氟化物离子注入到P阱区上方的多晶硅层内；对所述栅氧化层和多晶硅层进行刻蚀，在N阱区和P阱区表面形成栅极，分别对栅极两侧的N阱区、P阱区内进行离子掺杂形成源区和漏区；对所述多晶硅层进行退火处理。可选的，所述P型杂质为B、In、BF2、BF3、InF3其中一种或几者的组合。 可选的，所述P型杂质离子注入的注入能量范围为IKeV IOKeV,注入剂量范围为lE13atom/cm2 lE16atom/cm2,注入的深度小于多晶娃层的厚度。可选的，所述含N型杂质的氟化物为PF3、PF5、AsF3、AsF5其中一种或其中几种的组入口 o可选的，所述含N型杂质的氟化物离子注入的注入能量范围为IKeV 20KeV，注入剂量范围为lE13atom/cm2 lE16atom/cm2，注入的深度小于多晶硅层的厚度。可选的，所述注入含N型杂质的氟化物的多晶硅层至少包括用来形成NMOS晶体管的栅极的多晶硅层。可选的，所述离子注入的含N型杂质的氟化物的剂量大于离子注入的P型杂质的剂量。可选的，所述离子注入的含N型杂质的氟化物的剂量至少为离子注入的P型杂质的剂量的两倍。可选的，所述退火温度为60CTC 100CTC,退火的时间为30min 60min。可选的，所述退火处理或者在氢气、氮气其中一种或两者混合物中进行，或者在真空中进行。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点通过将含N型杂质的氟化物注入到多晶硅层内，再利用退火处理将氟离子扩散到硅衬底表面，使得氟离子在硅衬底表层与硅结合形成键能很大的硅氟键，阻挡沟道中的热载流子进入栅氧化层，这样就极大地缓解了热载流子注入效应。并且由于氟离子通过扩散的方式注入到衬底表面不容易在高温退火时重新变成气体逸出，扩散到衬底表面的氟离子的剂量可以比较高，可形成更多的硅氟键以阻挡热载流子注入到栅氧化层，降低NMOS的热载流子注入效应。在形成CMOS结构时，由于P阱区上方的N型多晶硅层是通过N型杂质离子注入反型形成，因此注入到所述多晶硅层的含N型杂质氟化物的剂量可以很大，可形成更多的硅氟键以阻挡热载流子注入到栅氧化层，并且注入P型杂质、含N型杂质的氟化物只需形成一次光刻胶对离子注入进行掩膜，简化了工艺流程。附图说明图I是现有技术中一种降低热载流子注入效应的MOS结构示意图；图2是本专利技术实施例的NMOS晶体管形成方法的流程示意图；图3至图6是本专利技术实施例的NMOS晶体管形成方法的剖面结构示意图；图7是本专利技术实施例的CMOS结构形成方法的流程示意图；图8至图13是本专利技术实施例的CMOS结构形成方法的剖面结构示意图。具体实施例方式由于大剂量注入到硅衬底表层的氟离子在退火工艺中会重新形成氟分子并从硅衬底中逸出，专利技术人经过研究发现，在NMOS结构制造过程中，通过将含N型杂质的氟化物注入到多晶硅层内，再利用退火处理将氟离子扩散到硅衬底表面，使得氟离子在硅衬底表层与硅结合形成键能很大的硅氟键，阻挡沟道中的热载流子进入栅氧化层，这样就极大地缓 解了热载流子注入效应。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，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。本专利技术提供一种NMOS晶体管形成方法，具体请参考图2，包括步骤步骤S101，提供硅衬底，在所述硅衬底表面形成栅氧化层，在所述栅氧化层表面形成多晶硅层；步骤S102，将含N型杂质的氟化物离子注入到所述多晶硅层内；步骤S103，对所述栅氧化层和多晶硅层进行刻蚀形成栅极，在栅极两侧的硅衬底内形成源区和漏区；步骤S104，对所述多晶硅层进行退火处理。图3到图6为本专利技术NMOS晶体管形成方法的剖面结构示意图。请参考图2和图3，执行步骤SlOl，提供硅衬底100，在所述硅衬底100表面形成栅氧化层120，在所述栅氧化层120表面形成多晶硅层140。所述硅衬底100可以为表面形成有外延层的硅衬底，也可以为绝缘体上硅衬底本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种NMOS晶体管形成方法，包括：提供硅衬底，在所述硅衬底表面形成栅氧化层，在所述栅氧化层表面形成多晶硅层；将含N型杂质的氟化物离子注入到所述多晶硅层内；对所述栅氧化层和多晶硅层进行刻蚀形成栅极，在栅极两侧的硅衬底内形成源区和漏区；对所述多晶硅层进行退火处理。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：甘正浩，冯军宏，
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：
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