專利名稱：金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法及其器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體制造方法及其器件，具體地說，涉及一種金屬氧化 物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法及其器件。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體技術(shù)工藝的進(jìn)步，成本更低、功耗更小、速度更快的半導(dǎo)體器 件已經(jīng)成為半導(dǎo)體以及電子產(chǎn)業(yè)的普遍追求的目標(biāo)之一。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)， 提高集成度，縮小單元面積，在同樣面積的芯片內(nèi)制造更多的晶體管，半導(dǎo)體 器件的尺寸需要持續(xù)地隨著技術(shù)發(fā)展而進(jìn)行微縮，柵極長度變得更短。為了獲 得更短的柵長，通常的方法是升級(jí)光刻設(shè)備。目前光刻機(jī)已經(jīng)成為半導(dǎo)體制造
中最為昂貴的設(shè)備， 一臺(tái)193nm的光刻機(jī)的價(jià)格高達(dá)數(shù)千萬美元。升級(jí)光刻設(shè) 備需要巨額的才仏。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的 制造方法及其器件，突破光刻設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)的最小柵長的限制。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的 制造方法，該制造方法包括如下步驟
提供一半導(dǎo)體襯底；
在所述半導(dǎo)體襯底表面上形成一絕緣層； 在所述絕緣層上形成一凹槽；
分別在所述凹槽側(cè)壁下方的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成輕摻雜漏極區(qū)(LDD);
4在所述凹槽的側(cè)壁上分別形成棚4及側(cè)墻； 在所述4冊(cè)極側(cè)墻之間的凹槽表面上形成4t極介電層； 在所述柵極側(cè)墻和柵極介電層圍成的收容空間內(nèi)形成柵極； 去除所述絕緣層；
在所述對(duì)冊(cè)才及側(cè)墻兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)，分別形成源才及區(qū)和漏極區(qū)，所述源 極區(qū)和漏極區(qū)與同側(cè)的輕摻雜漏極區(qū)相連。
進(jìn)一步的，所述輕摻雜漏極區(qū)是采用離子注入的方式，以一定的傾角注入 所述凹槽而形成的，所述傾角為離子注入方向與絕緣層表面形成的夾角。
進(jìn)一步的，所述柵極介電層為硅的氧化物、硅的氮氧化物、坊C^或者其他 高介電常數(shù)的介質(zhì)層。
進(jìn)一步的，所述4冊(cè)極側(cè)墻為氧化物、氮化物、氧化物與氮化物的組合或者 其他介質(zhì)。
進(jìn)一步的，所述絕緣層為氧化物、氮化物、氧化物與氮化物的組合或者其 他介質(zhì)。
本發(fā)明還提供一種采用上述傾斜離子注入的方法制造的金屬氧化物半導(dǎo)體 場(chǎng)效應(yīng)管，包括， 半導(dǎo)體襯底；
柵極介電層，位于所述半導(dǎo)體襯底表面上； 柵極，位于所述柵極介電層上；
柵極側(cè)墻，位于所述柵極介電層以及柵極疊加而成的兩側(cè)； 輕摻雜漏極區(qū)，分別位于所述柵極側(cè)墻下方的半導(dǎo)體襯底內(nèi)； 源極區(qū)和漏極區(qū)，分別位于所述4冊(cè)才及側(cè)墻兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)，并與同側(cè)
的輕摻雜漏極區(qū)相連，兩側(cè)輕摻雜漏極區(qū)在溝道之間的距離隨著輕摻雜漏極區(qū)
注入半導(dǎo)體襯底深度的增加而增加。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過在絕緣層上先形成一凹槽，再形成柵極側(cè)墻
并且在柵極側(cè)墻之間生長形成柵極介電層以及柵極，從而突破了光刻設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)的最小柵長的限制，縮小了源極區(qū)和漏極區(qū)之間形成的溝道長度。
而且，采用傾斜離子注入形成LDD這種方法制造的器件，具有獨(dú)特的LDD 結(jié)構(gòu)，LDD的邊緣形成一斜面。在靠近半導(dǎo)體襯底表面的位置，柵極兩側(cè)的LDD 具有較短的距離，有助于增強(qiáng)器件的開啟電流，從而提高器件的性能；隨著LDD 注入半導(dǎo)體襯底深度的增加，LDD之間的距離也逐漸增加，有助于抑制短溝道 效應(yīng)，減小關(guān)斷電流；對(duì)于使用Pocket離子注入的器件，還有助于降低Pocket 的注入劑量，/人而減小由Pocket導(dǎo)致的reverse-short channel effect (逆^豆溝道效 應(yīng))，以及Pocket重?fù)诫s導(dǎo)致的源漏與Pocket之間的P-N結(jié)漏電。
附閨說明


圖1A 圖ll為本發(fā)明制造流程的截面示意圖。 務(wù)本實(shí)施方式
為了更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉具體實(shí)施例并配合所附圖式說明 如下。
請(qǐng)參閱圖1A,提供一半導(dǎo)體襯底l,可選擇地，根據(jù)需要，所述半導(dǎo)體襯 底1中為P型襯底，或者為N型襯底，并在襯底內(nèi)形成P阱(NMOS)或者N 阱(PMOS)，然后在該半導(dǎo)體村底1的表面上通過沉積的方式形成一絕緣層2， 如圖IB所示。所述絕緣層2為硅的氧化物、氮化物或氧化物與氮化物的組合物，
比如二氧化硅()、氮化硅(SiAO,或者其他介質(zhì)。
然后，在所述絕緣層2上通過刻蝕的方式刻蝕出一凹槽3，露出半導(dǎo)體襯底 1，如圖1C所示。
接著，在所述凹槽3上，采用離子注入以一傾斜的角度注入所述凹槽3，從 而在所述凹槽3側(cè)壁下方的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成輕摻雜漏極區(qū)(LDD)4，形成的 LDD4如圖1D所示，其中一部分位于凹槽3底部的下方，另一部分沿橫向擴(kuò)散 至凹槽3側(cè)壁以外的區(qū)域，LDD4的具體深度和橫向?qū)挾扔呻x子注入的劑量和傾 角決定。傾角為離子注入的方向與所述絕緣層表面2的夾角(圖lD中的Za和Zb)。實(shí)際生產(chǎn)中，可根據(jù)器件的最小柵長的長度以及絕緣層2厚度而選取合 適的離子注入角度，對(duì)于制造對(duì)稱的器件，可以采用對(duì)稱注入的方式，對(duì)于非 對(duì)稱的器件，可以采用不同的傾斜角度注入離子。本實(shí)施例中，可以選取對(duì)稱 注入的方式，其Za-Zb-45。來實(shí)施。
LDD4結(jié)構(gòu)可以有效地降^f氐器件的漏端最大電場(chǎng)，有效抑制了熱載流子效應(yīng)， 從而可以減緩器件的退化，延長器件的使用壽命。
在完成上述LDD4后，繼續(xù)在所述凹槽3兩側(cè)的側(cè)壁上采用化學(xué)氣相沉積 介質(zhì)層，然后進(jìn)行刻蝕去除多余部分，形成柵極側(cè)墻5，如圖1E所示。所述柵 極側(cè)墻5可以為氧化物、氮化物或氧化物與氮化物的組合物，比如二氧化硅
(&'02)、氮化硅(SW),或者其他介質(zhì)，如FSG (fluorinated silicate glass: 摻雜氟的硅玻璃)等。
然后，在所述柵極側(cè)墻5之間的凹槽表面上氧化或者沉積介質(zhì)層形成柵極 介電層6,如圖IF所示。所述柵極介電層6為硅的氧化物，如二氧化硅(S!'02 )、 硅的氮氧化物，如氮氧化硅、坊02 (二氧化鉿)或者其他介質(zhì)，如4(93、 &3iV4、 &02等均可。本實(shí)施例中，所述柵極介電層6為硅的氧化物二氧化硅。
接著，在所述柳W及側(cè)墻5和柵極介電層6圍成的收容空間內(nèi)沉積形成柵極7， 如圖1G所示，所述柵極7為N型或P型多晶硅柵極或者金屬柵極，根據(jù)所述 半導(dǎo)體襯底1形成的離子阱、源極區(qū)8和漏極區(qū)9類型而選擇相應(yīng)的類型。
本實(shí)施例中，通過在絕緣層2上先形成一較寬的凹槽3，并在此凹槽3兩側(cè) 的側(cè)壁上形成柵極側(cè)墻(spacer ) 5，并在所述柵極側(cè)墻5內(nèi)、凹槽3底面上沉 積形成柵極介電層6以及柵極7，從而相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)縮小柵極長度，克服了光刻設(shè) 備的光刻精度限制，大大降低了光刻精度的要求，這也意味著使用較老的光刻 設(shè)備來制造更先進(jìn)的半導(dǎo)體，比如用于制造0. 13um制程的光刻設(shè)備可以延遲使 用到下一代O. 09um制程，從而減少了設(shè)備的投資，節(jié)省了大量的成本。
然后，通過干法(等離子刻蝕)或者濕法(溶液刻蝕)將沉積在所述半導(dǎo) 體襯底1表面上的絕緣層2去除掉，露出所述半導(dǎo)體襯底l的表面，刻性去除所述絕緣層2后形成的截面示意圖如圖1H所示。
緊接著，在所述柵極側(cè)墻5兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底1表面下方，通過離子注入 摻雜的方式分別形成源極區(qū)8和漏極區(qū)9,所述源極區(qū)8和漏極區(qū)9與同側(cè)的 LDD4相連，如圖ll所示。所述源極區(qū)8與漏極區(qū)9的摻雜類型由所需要制造 的晶體管類型確定。N型的晶體管需要源極區(qū)8與漏極區(qū)9摻雜為N型，P型 的晶體管則需要慘雜為P型，上述的LDD4其摻雜類型與源極區(qū)8與漏極區(qū)9 的摻雜類型相同。
請(qǐng)參閱圖II，圖II為本發(fā)明實(shí)施例采用傾斜離子注入方法形成LDD的金 屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，包括半導(dǎo)體襯底l， 4冊(cè)極介電層6，位于所述 半導(dǎo)體襯底l表面上，柵極7,位于所述柵極介電層6上，柵極側(cè)墻5，位于所 述柵4及介電層6以及柵極7疊加而成的兩側(cè)，LDD4,分別位于所述柵極側(cè)墻5 下方的半導(dǎo)體襯底1內(nèi)，源極區(qū)8和漏極區(qū)9,分別位于所述柵極側(cè)墻5兩側(cè)的 半導(dǎo)體襯底1內(nèi)，并與同側(cè)的LDD4區(qū)相連，兩側(cè)LDD4之間的距離隨著LDD4 注入半導(dǎo)體村底1深度的增加而增加。
采用傾斜離子注入形成LDD4這種方法制造的器件，具有獨(dú)特的LDD結(jié)構(gòu)， LDD4的邊緣形成一斜面。在靠近半導(dǎo)體襯底l表面的位置，柵極兩側(cè)的LDD 具有較短的距離，有助于增強(qiáng)器件的開啟電流,從而提高器件的性能；隨著LDD4 注入半導(dǎo)體襯底1深度的增加，LDD4之間的距離也逐漸增加，有助于抑制短溝 道效應(yīng)，減小關(guān)斷電流；對(duì)于使用Pocket離子注入的器件，還有助于P爭(zhēng)低Pocket 的注入劑量，從而減小由Pocket導(dǎo)致的reverse-short channel effect (逆短溝道效 應(yīng))，以及Pocket重?fù)诫s導(dǎo)致的源漏與Pocket之間的P-N結(jié)漏電。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè) 的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中 描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還 會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā) 明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
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權(quán)利要求
1.一種金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于，包括如下步驟提供一半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底表面上形成一絕緣層；在所述絕緣層上形成一凹槽；分別在所述凹槽側(cè)壁下方的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成輕摻雜漏極區(qū)；在所述凹槽的側(cè)壁上分別形成柵極側(cè)墻；在所述柵極側(cè)墻之間的凹槽表面上形成柵極介電層；在所述柵極側(cè)墻和柵極介電層圍成的收容空間內(nèi)形成柵極；去除所述絕緣層；在所述柵極側(cè)墻兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)，分別形成源極區(qū)和漏極區(qū)，所述源極區(qū)和漏極區(qū)與同側(cè)的輕摻雜漏極區(qū)相連。
2. 如權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于所述輕摻雜漏極區(qū)是采用 離子注入的方式，以一定的傾角注入所述凹槽而形成的，所述傾角為離子注入 方向與絕緣層表面形成的夾角。
3. 如權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于所述柵極介電層為硅的氧 化物、硅的氮氧化物、坊^或者其他高介電常數(shù)的介質(zhì)層。
4. 如權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于所述柵極側(cè)墻為氧化物、 氮化物、氧化物與氮化物的組合或者其他介質(zhì)。
5. 如權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于所述絕緣層為氧化物、氮 化物、氧化物與氮化物的組合或者其他介質(zhì)。
6. —種采用權(quán)利要求2所述的制造方法的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，包括，半導(dǎo)體襯底；柵極介電層，位于所述半導(dǎo)體襯底表面上； 柵極，位于所述4冊(cè)極介電層上；4冊(cè)極側(cè)墻，位于所述斥冊(cè)才及介電層以及柵極疊加而成的兩側(cè)； 輕摻雜漏極區(qū)，分別位于所迷柵極側(cè)墻下方的半導(dǎo)體襯底內(nèi)； 源極區(qū)和漏極區(qū)，分別位于所述4冊(cè)極側(cè)墻兩側(cè)的半導(dǎo)體村底內(nèi)，并與同側(cè)的輕摻雜漏極區(qū)相連，其特征在于兩側(cè)輕摻雜漏極區(qū)之間的距離隨著輕摻雜漏極區(qū)注入半導(dǎo)體襯底深度的增加而增加。
全文摘要
本發(fā)明公開一種金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法及其器件，其制造方法為提供一半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底表面上形成一絕緣層；在所述絕緣層上形成一凹槽；分別在所述凹槽側(cè)壁下方的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成輕摻雜漏極區(qū)；在所述凹槽的側(cè)壁上分別形成柵極側(cè)墻；在所述柵極側(cè)墻之間的凹槽表面上形成柵極介電層；在所述柵極側(cè)墻和柵極介電層圍成的收容空間內(nèi)形成柵極；去除所述絕緣層；在所述柵極側(cè)墻兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)，分別形成源極區(qū)和漏極區(qū)。本發(fā)明的制造方法突破了光刻設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)的最小柵長的限制，縮小了源極區(qū)和漏極區(qū)之間形成的溝道長度；依照上述方法形成的器件有助于增強(qiáng)器件的開啟電流，減小短溝道效應(yīng)導(dǎo)致的漏電。
文檔編號(hào)H01L21/265GK101593703SQ20091004979
公開日2009年12月2日 申請(qǐng)日期2009年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月22日
發(fā)明者孔蔚然 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司