MOS晶体管的制造方法技术

本发明专利技术提供一种MOS晶体管的制造方法，通过顶部低于所述栅氧化层底部的侧墙来抑制后续轻掺杂源/漏区(LDD)离子注入后的径向扩散，控制形成的轻掺杂源/漏(LDD)延伸区的深度，以使获得的超浅结更浅，减小短沟道效应，降低结电容；进一步的，通过应变硅层和锗硅层增大电荷迁移率，降低结电容和结漏电。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种MOS晶体管的制造方法。
技术介绍
随着MOSFET器件尺寸不断缩小，特别是进入到65纳米及以下节点，MOSFET器件由于极短沟道而凸显了各种不利的物理效应，特别是短沟道效应(SCE)，使得器件性能和可靠性退化，限制了尺寸的进一步缩小。目前，通常使用超浅结结构(结深低于IOOnm的掺杂结，USJ)，来改善器件的短沟道效应。如图I所所示，现有技术中，通常在硅衬底100上形成栅极结构101后，采用第一离子、第二离子依次进行低能量轻掺杂源/漏区(LDD)离子注入形成轻掺杂源/漏延伸区102，达到超浅结的目的。然而，器件尺寸的进一步减小要求器件制造中形成更浅的超浅结， 器件具有更低的结电容和结漏电性能，上述工艺中已经无法满足器件制造的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种MOS晶体管的制造方法，能有利于形成更浅的超浅结，有效控制短沟道效应。为解决上述问题，本专利技术提出一种MOS晶体管的制造方法，该方法包括如下步骤提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成栅极结构，所述栅极结构包括栅氧化层以及位于所述栅氧化层上的多晶硅层；氧化所述栅极结构的侧壁以形成氧化壁；以所述栅极结构及氧化壁为掩膜，去除部分所述半导体衬底；在所述半导体衬底、栅极结构以及氧化壁表面沉积介电层；刻蚀所述介电层以在栅极结构及氧化壁下方保留的半导体衬底两侧形成侧墙，所述侧墙的顶部低于所述栅氧化层的底部；在所述半导体衬底上形成顶部至所述栅氧化层的底部的硅外延层；以所述栅极结构及氧化壁为掩膜，在所述硅外延层中进行轻掺杂源/漏区离子注入以形成超浅结。进一步的，所述栅极结构的宽度为O. 015 μ m 10 μ m。进一步的，所述侧墙顶部至所述栅氧化层底部的高度为30nm lOOnm。进一步的，所述侧墙的厚度为3nm lOOnm。进一步的，所述侧墙底部至所述栅氧化层底部的高度为O. 06 μ m O. 6 μ m。进一步的，所述半导体衬底为硅衬底。进一步的，在所述半导体衬底上形成栅极结构之前，还包括在所述硅衬底中注入锗离子，快速退火形成锗硅层； 在所述硅锗层上形成应变硅层。进一步的，向所述硅衬底中注入锗离子的剂量为1E15 lE16/cm2。在所述半导体衬底上形成栅极结构之前，还包括在所述硅衬底上生长锗硅层；在所述硅锗层上形成应变硅层。进一步的，采用硅烷和锗烷作为源气体，通过化学气相沉积在所述硅衬底上生长锗硅层。进一步的，所述锗娃层的厚度为30nm lOOnm。 进一步的，所述应变娃层的厚度为30nm lOOnm。进一步的，以所述栅极结构及氧化壁为掩膜，刻蚀所述半导体衬底的步骤包括以所述栅极结构及氧化壁为掩膜，依次刻蚀所述应变硅层和锗硅层。进一步的，所述侧墙的底部通过向其正下方的半导体衬底注入氧而埋入所述半导体衬底中。进一步的，所述栅极结构包括氧化盖层和氮化盖层。进一步的，氧化所述栅极结构的侧壁以形成氧化壁之后，还包括移除所述氮化盖层。进一步的，所述介电层为氮化硅、氧化硅和氮氧化硅中的一种或多种。与现有技术相比，本专利技术提出的MOS晶体管的制造方法，通过顶部低于所述栅氧化层底部的侧墙来抑制后续轻掺杂源/漏区(LDD)离子注入后的径向扩散，控制形成的轻掺杂源/漏(LDD)延伸区的深度，有利于获得更浅的超浅结，有效控制短沟道效应；进一步的，通过应变硅层和锗硅层增大电荷迁移率，降低结电容和结漏电。附图说明图I是现有技术的一种MOS晶体管结构示意图；图2是本专利技术具体实施例的MOS晶体管制造工艺流程图；图3A至3J本专利技术具体实施例的MOS晶体管制造的剖面结构示意图。具体实施例方式本专利技术提供一种MOS晶体管的制造方法，该方法包括如下步骤提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成栅极结构，所述栅极结构包括栅氧化层以及位于所述栅氧化层上的多晶硅层；氧化所述栅极结构的侧壁以形成氧化壁；以所述栅极结构及氧化壁为掩膜，去除部分所述半导体衬底；在所述半导体衬底、栅极结构以及氧化壁表面沉积介电层；刻蚀所述介电层以在栅极结构及氧化壁下方保留的半导体衬底两侧形成侧墙，所述侧墙的顶部低于所述栅氧化层的底部；在所述半导体衬底上形成顶部至所述栅氧化层的底部的硅外延层；以所述栅极结构及氧化壁为掩膜，在所述硅外延层中进行轻掺杂源/漏区离子注入以形成超浅结。以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的MOS晶体管的制造方法作进一步详细说明。如图2所示，本实施例由S201至S209所示步骤完成，下面结合图2所示的MOS晶体管的制造工艺流程图和图3A 3J所示的MOS晶体管的制造工艺剖面结构示意图对上述MOS晶体管的制造方法作详细的描述。S201，提供硅衬底，向所述硅衬底中注入锗离子，快速退火形成锗硅层。参考图3A，提供硅衬底300，向所述硅衬底300中注入锗离子，剂量为1E15 lE16/cm2，可以在锗离子注入过程中不断改变注入剂量，进行非均匀注入；快速退火形成的锗硅(SiGe)层301，为非均匀锗掺杂的SLxGex层，厚度为30nm lOOnm。 其他实施例中，可以采用硅烷和锗烷作为源气体，通过化学气相沉积在所述硅衬底300上生长锗硅层301，化学气相沉积时改变锗烷的分压力可以生长出梯度的锗硅层301。S202，在所述硅锗层上形成应变硅层。参考图3B，在所述硅锗层301上形成应变硅(Si)层302，应变硅层302可以通过在所述硅锗层301上进行硅外延生长形成，应变硅层302的厚度为30nm lOOnm。S203,在所述应变硅层上形成栅极结构，所述栅极结构包括栅氧化层以及位于所述栅氧化层上的多晶硅层。参考图3C，在应变硅层302上依次沉积形成栅氧化层薄膜303a、多晶硅层薄膜304a、氧化盖层薄膜305c和氮化盖层薄膜306a。参考图3D，可以以图案化的光刻胶(未图示)为掩膜，对图3C中所示的氮化盖层薄膜306a、氧化盖层薄膜305c、多晶硅层薄膜304a和栅氧化层薄膜303a依次刻蚀以形成栅极结构，该图案化的光刻胶的图案与该MOS晶体管要求的栅极结构一致，所以，刻蚀得到的氮化盖层306、氧化盖层305、多晶硅层304和栅氧化层303形成栅极结构，本实施例中，所述栅极结构的宽度为O. 015 μ m 10 μ m。氮化盖层306和氧化盖层305在本步骤的刻蚀工艺中保护栅极结构的多晶硅层304。S204，氧化所述栅极结构的侧壁以形成氧化壁。参考图3E，氧化所述栅极结构的侧壁以形成氧化壁305a，氧化壁305a主要是保护多晶硅层304和栅氧化层303在后续的刻蚀工艺中不被侧向侵蚀，保持MOS晶体管的栅极结构的宽度尺寸；形成氧化壁305a之后可通过刻蚀移除氮化盖层306，氧化盖层305此时保护了多晶硅层304和栅氧化层303。S205，以所述栅极结构及氧化壁为掩膜，依次刻蚀所述应变硅层和锗硅层。参考图3F，以所述栅极结构及氧化壁为掩膜，即以所述栅氧化层303、多晶硅层304、氧化盖层305和氧化壁305a为掩膜，依次刻蚀所述应变硅层302和锗硅层301。本步骤中所述应变硅层302和锗硅层301刻蚀后形成了 MOS晶体管的应变沟道区，可以增大后续沟道离子注入该应变沟道区形成的应变Si沟道的电荷迁移率，降低结电容和结漏电。S206，在所述半导体衬底、栅极结构以及氧化壁表面沉积本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MOS晶体管的制造方法，其在于，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成栅极结构，所述栅极结构包括栅氧化层以及位于所述栅氧化层上的多晶硅层；氧化所述栅极结构的侧壁以形成氧化壁；以所述栅极结构及氧化壁为掩膜，去除部分所述半导体衬底；在所述半导体衬底、栅极结构以及氧化壁表面沉积介电层；刻蚀所述介电层以在栅极结构及氧化壁下方保留的半导体衬底两侧形成侧墙，所述侧墙的顶部低于所述栅氧化层的底部；在所述半导体衬底上形成硅外延层，并平坦化所述硅外延层的顶部至所述栅氧化层的底部；以所述栅极结构及氧化壁为掩膜，在所述硅外延层中进行轻掺杂源/漏区离子注入以形成超浅结。

【技术特征摘要】
1.一种MOS晶体管的制造方法，其在于，包括 提供半导体衬底； 在所述半导体衬底上形成栅极结构，所述栅极结构包括栅氧化层以及位于所述栅氧化层上的多晶硅层； 氧化所述栅极结构的侧壁以形成氧化壁； 以所述栅极结构及氧化壁为掩膜，去除部分所述半导体衬底； 在所述半导体衬底、栅极结构以及氧化壁表面沉积介电层； 刻蚀所述介电层以在栅极结构及氧化壁下方保留的半导体衬底两侧形成侧墙，所述侧墙的顶部低于所述栅氧化层的底部； 在所述半导体衬底上形成硅外延层，并平坦化所述硅外延层的顶部至所述栅氧化层的底部； 以所述栅极结构及氧化壁为掩膜，在所述硅外延层中进行轻掺杂源/漏区离子注入以形成超浅结。2.如权利要求I所述的MOS晶体管的制造方法，其特征在于，所述栅极结构的宽度为O.015 μ m 10 μ m。3.如权利要求I所述的MOS晶体管的制造方法，其特征在于，所述侧墙顶部至所述栅氧化层底部的高度为30nm lOOnm。4.如权利要求I所述的MOS晶体管的制造方法，其特征在于，所述侧墙的厚度为3nm lOOnm。5.如权利要求I所述的MOS晶体管的制造方法，其特征在于，所述侧墙底部至所述栅氧化层底部的高度为O. 06 μ m O. 6 μ m。6.如权利要求I所述的MOS晶体管的制造方法，其特征在于，所述半导体衬底为硅衬。7.如权利要求6所述的MOS晶体管的制造方法，其特征在于，在所述半导体衬底上形成栅极结构之前，还包括 在所述硅衬底中注入锗离子，快速退火形成锗硅层； 在所述硅锗层上形成应变硅层。8.如权利要...

【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：