CN105185710A - 一种mos晶体管轻掺杂漏区的形成方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种MOS晶体管轻掺杂漏区的形成方法，包括：在形成多晶硅栅极的MOS晶体管表面淀积氮化硅层或二氧化硅层；在所述氮化硅层或二氧化硅层上涂光刻胶，经过曝光和显影后形成光刻胶图形；以所述光刻胶图形为掩膜对MOS晶体管进行源漏区的离子注入，形成源漏区；腐蚀所述氮化硅层或二氧化硅层，并以所述光刻胶图形为掩膜进行轻掺杂漏区的离子注入，形成轻掺杂漏区。该方法通过对工艺流程的优化，先生长氮化硅层(或二氧化硅层)形成侧墙，然后进行源漏极的光刻、离子注入，形成源漏极；再去除氮化硅(或二氧化硅层)，进行轻掺杂漏极的制作，省去了一层光刻，提高了工作效率，节约了成本。

Description

一种MOS晶体管轻掺杂漏区的形成方法

技术领域

本发明涉及半导体芯片制造工艺技术领域，特别涉及一种MOS晶体管轻掺杂漏区的形成方法。

背景技术

半导体集成电路芯片的工艺制作利用批量处理技术，在同一硅衬底形成大量各种类型的复杂器件，并将其互相连接以具有完整的电子功能。随着超大规模集成电路的迅速发展，芯片的集成度越来越高，元器件的尺寸越来越小，器件的高密度、小尺寸引发的各种效应对半导体工艺制作结果的影响也日益突出。

金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET，通常简称为MOS晶体管)，当工作在饱和区时其部分沟道被夹断，流过夹断区的载流子被大电场加快到很高的速度，形成所谓的热载流子；一些热载流子与晶格发生撞击后弹出沟道，其中一部分进入衬底形成衬底电流，另一部分进入栅氧化层；如果MOS晶体管继续工作，热载流子会引起其阈值电压逐渐偏移；这就是MOS晶体管的热载流子效应。

对于短沟道晶体管，尤其容易受热载流子的影响。对于特征尺寸小于或等于1.2微米的集成电路(包括CMOS、BiCMOS和BCD集成电路，这些集成电路由N型MOS晶体管(NMOS晶体管)、P型MOS晶体管(PMOS晶体管)和其它半导体元件组成)，其最小沟道长度小于或等于1.2微米，容易受热载流子效应的影响，通常都采用轻掺杂漏区(LDD)结构避免这一问题。

在MOS晶体管的制造中，轻掺杂漏极(LDD，Light-DopedDrain)的形成，通常情况是利用侧墙前的光刻、注入来完成，后续的源漏极的制作，需要再进行一次光刻和注入，但现有技术中MOS晶体管轻掺杂漏极的制造方法工艺步骤繁琐。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MOS晶体管轻掺杂漏区的形成方法，优化了制作工艺，提高了工作效率，节约了成本。

为了达到上述目的，本发明实施例提供一种MOS晶体管轻掺杂漏区的形成方法，包括：

在形成多晶硅栅极的MOS晶体管表面淀积氮化硅层或二氧化硅层；

在所述氮化硅层或二氧化硅层上涂光刻胶，经过曝光和显影后形成光刻胶图形；

以所述光刻胶图形为掩膜对MOS晶体管进行源漏区的离子注入，形成源漏区；

腐蚀所述氮化硅层或二氧化硅层，并以所述光刻胶图形为掩膜进行轻掺杂漏区的离子注入，形成轻掺杂漏区。

其中，所述氮化硅层的生长温度为700至900℃之间，厚度为0.1至0.5um之间；所述二氧化硅层的生长温度为600至800℃之间，厚度为0.1至0.5um之间。

其中，所述源漏区注入的离子为磷离子，剂量为1.0E¹⁵至1.0E¹⁶个/cm2，能量为100KEV至200KEV。

其中，所述轻掺杂漏区注入离子是磷离子，剂量为1.0E¹³至5.0E¹⁴个/cm，能量为50KEV至150KEV。

其中，腐蚀所述氮化硅层使用浓磷酸，腐蚀所述二氧化硅层使用氢氟酸。

其中，形成所述轻掺杂漏区后还包括：

将所述MOS晶体管进行去除光刻胶处理，并清洗。

其中，形成多晶硅栅极的步骤具体包括：

在MOS晶体管的场区形成场氧化层；

在MOS晶体管的有源区形成栅氧化层；

在所述栅氧化层上形成多晶硅层；

在所述多晶硅层上涂光刻胶，并对所述多晶硅层进行曝光和显影，以显影后的光刻胶图形为掩膜，刻蚀多晶硅，形成多晶硅栅极；

对所述MOS晶体管进行去除光刻胶处理，并清洗。

其中，所述栅氧化层的生长温度为900℃至1100℃之间，所述栅氧化层的厚度为0.01um至0.20um之间。

其中，所述多晶硅层的生长温度为500℃至700℃之间，所述多晶硅层的厚度为0.1um至0.8um之间。

本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果：

本发明实施例的MOS晶体管轻掺杂漏区的形成方法中，通过对工艺流程的优化，先生长氮化硅层(或二氧化硅层)形成侧墙，然后进行源漏极的光刻、离子注入，形成源漏极；再去除氮化硅(或二氧化硅层)，进行轻掺杂漏极的制作，省去了一层光刻，提高了工作效率，节约了成本。

附图说明

图1表示本发明实施例的MOS晶体管轻掺杂漏区的形成方法的基本步骤示意图；

图2表示本发明实施例的MOS晶体管的多晶硅栅极的形成步骤示意图；

图3表示本发明实施例的MOS晶体管的场氧化层的结构示意图；

图4表示本发明实施例的MOS晶体管的栅氧化层的结构示意图；

图5表示本发明实施例的MOS晶体管的多晶硅层的结构示意图；

图6表示本发明实施例的MOS晶体管的氮化硅层的结构示意图；

图7表示本发明实施例的MOS晶体管的源漏区的离子注入示意图；

图8表示本发明实施例的MOS晶体管的去除氮化硅层后的示意图；

图9表示本发明实施例的MOS晶体管的轻掺杂漏区的离子注入示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明针对现有技术中MOS晶体管的轻掺杂漏区的制作工艺复杂的问题，提供一种MOS晶体管轻掺杂漏区的形成方法，通过对工艺流程的优化，先生长氮化硅层(或二氧化硅层)形成侧墙，然后进行源漏极的光刻、离子注入，形成源漏极；再去除氮化硅(或二氧化硅层)，进行轻掺杂漏极的制作，省去了一层光刻，提高了工作效率，节约了成本。

如图1所示，本发明实施例提供一种MOS晶体管轻掺杂漏区的形成方法，包括：

步骤1，在形成多晶硅栅极的MOS晶体管表面淀积氮化硅层或二氧化硅层；

步骤2，在所述氮化硅层或二氧化硅层上涂光刻胶，经过曝光和显影后形成光刻胶图形；

步骤3，以所述光刻胶图形为掩膜对MOS晶体管进行源漏区的离子注入，形成源漏区；

步骤4，腐蚀所述氮化硅层或二氧化硅层，并以所述光刻胶图形为掩膜进行轻掺杂漏区的离子注入，形成轻掺杂漏区。

本发明的上述实施例中，步骤1中氮化硅层或二氧化硅层为绝缘层，一般采用低压化学气相淀积的方式，其中，淀积专指薄膜形成的过程中，并不消耗硅晶圆片或衬底材质本身。

步骤2中根据上述光刻胶层的性质，对光刻胶层进行曝光及显影，得到图案化的光刻胶掩膜。其中曝光是指经光源作用将原始底片上的图案转移到底板上；显影是指通过适当溶剂处理，将未发生光聚合反应的光刻胶层部分冲掉。目前，光刻胶可分为正胶和负胶两种。负胶为曝光区发生交联反应，使得这种材料的物理性能，特别是溶解性、亲合性等发生明显变化，则非曝光的地方经适当的溶剂处理后被去除，即可得到所需图像；正胶则与负胶相反，曝光的地方可以通过显影液去除，得到所需的图像。

本发明的上述实施例中，所述氮化硅层的生长温度为700至900℃之间，厚度为0.1至0.5um之间；所述二氧化硅层的生长温度为600至800℃之间，厚度为0.1至0.5um之间。

进一步的，本发明的上述实施例中，所述源漏区注入的离子为磷离子，剂量为1.0E¹⁵至1.0E¹⁶个/cm2，能量为100KEV至200KEV。

进一步的，本发明的上述实施例中，所述轻掺杂漏区注入离子是磷离子，剂量为1.0E¹³至5.0E¹⁴个/cm，能量为50KEV至150KEV。

优选的，本发明的上述实施例中，腐蚀所述氮化硅层使用浓磷酸，腐蚀所述二氧化硅层使用氢氟酸。

需要说明的是，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，不用于限制本发明的范围。

本发明的另一实施例中，形成所述轻掺杂漏区后还包括：

将所述MOS晶体管进行去除光刻胶处理，并清洗。

本发明的又一实施例中，如图2所示，形成多晶硅栅极的步骤具体包括：

步骤101，在MOS晶体管的场区形成场氧化层；

步骤102，在MOS晶体管的有源区形成栅氧化层；

步骤103，在所述栅氧化层上形成多晶硅层；

步骤104，在所述多晶硅层上涂光刻胶，并对所述多晶硅层进行曝光和显影，以显影后的光刻胶图形为掩膜，刻蚀多晶硅，形成多晶硅栅极；

步骤105，对所述MOS晶体管进行去除光刻胶处理，并清洗。

其中，本发明的上述实施例中，所述栅氧化层的生长温度为900℃至1100℃之间，所述栅氧化层的厚度为0.01um至0.20um之间。

进一步的，本发明的上述实施例中，所述多晶硅层的生长温度为500℃至700℃之间，所述多晶硅层的厚度为0.1um至0.8um之间。

本发明实施例中，多晶硅栅极的形成过程仅为较佳的实施例的，其他能够形成多晶硅栅极的方法在本发明实施例中均适用，且均能达到相同或相似的有益效果。

下面结合图3至图9具体描述本发明实施例的MOS晶体管轻掺杂漏区的形成过程(假设为N型衬底)：

如图3所示，在N型衬底的场区场氧化层；

如图4所示，在N型衬底的有源区制作栅氧化层，其中，栅氧化层的生长温度约900℃至1100℃，且栅氧化层的厚度约为0.01um至0.20um；

如图5所示，多晶硅层的生长、光刻及刻蚀，其中，多晶硅层生长温度500～700℃，厚度为0.1～0.8um；

如图6所示，采用低压化学气相淀积的方式淀积氮化硅层或者二氧化硅层，其中，氮化硅层的生长温度为700至900℃，厚度为0.1至0.5um，二氧化硅层的生长温度为600至800℃，厚度为0.1至0.5um；

如图7所示，进行源漏区的光刻及离子注入，其中，N+注入离子为磷离子。剂量1.0E15～1.0E16个/cm2。能量为100KEV～200KEV；

如图8所示，氮化硅层(或者二氧化硅层)的腐蚀，其中，采用浓磷酸腐蚀掉氮化硅，如果膜层是二氧化硅层，就采用氢氟酸腐蚀；

如图9所示，进行轻掺杂漏区的离子注入，其中N-注入离子是磷离子，剂量1.0E13～5.0E14个/cm，能量为50KEV～150KEV。

本发明上述实施例中，通过对工艺流程的优化，先生长氮化硅层(或二氧化硅层)形成侧墙，然后进行源漏极的光刻、离子注入，形成源漏极；再去除氮化硅(或二氧化硅层)，进行轻掺杂漏极的制作，省去了一层光刻，提高了工作效率，节约了成本。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种MOS晶体管轻掺杂漏区的形成方法，其特征在于，包括：

在形成多晶硅栅极的MOS晶体管表面淀积氮化硅层或二氧化硅层；

在所述氮化硅层或二氧化硅层上涂光刻胶，经过曝光和显影后形成光刻胶图形；

以所述光刻胶图形为掩膜对MOS晶体管进行源漏区的离子注入，形成源漏区；

腐蚀所述氮化硅层或二氧化硅层，并以所述光刻胶图形为掩膜进行轻掺杂漏区的离子注入，形成轻掺杂漏区。

2.根据权利要求1所述的MOS晶体管轻掺杂漏区的形成方法，其特征在于，所述氮化硅层的生长温度为700至900℃之间，厚度为0.1至0.5um之间；所述二氧化硅层的生长温度为600至800℃之间，厚度为0.1至0.5um之间。

3.根据权利要求1所述的MOS晶体管轻掺杂漏区的形成方法，其特征在于，所述源漏区注入的离子为磷离子，剂量为1.0E¹⁵至1.0E¹⁶个/cm2，能量为100KEV至200KEV。

4.根据权利要求1所述的MOS晶体管轻掺杂漏区的形成方法，其特征在于，所述轻掺杂漏区注入离子是磷离子，剂量为1.0E¹³至5.0E¹⁴个/cm，能量为50KEV至150KEV。

5.根据权利要求1所述的MOS晶体管轻掺杂漏区的形成方法，其特征在于，腐蚀所述氮化硅层使用浓磷酸，腐蚀所述二氧化硅层使用氢氟酸。

6.根据权利要求1所述的MOS晶体管轻掺杂漏区的形成方法，其特征在于，形成所述轻掺杂漏区后还包括：

将所述MOS晶体管进行去除光刻胶处理，并清洗。

7.根据权利要求1所述的MOS晶体管轻掺杂漏区的形成方法，其特征在于，形成多晶硅栅极的步骤具体包括：

在MOS晶体管的场区形成场氧化层；

在MOS晶体管的有源区形成栅氧化层；

在所述栅氧化层上形成多晶硅层；

在所述多晶硅层上涂光刻胶，并对所述多晶硅层进行曝光和显影，以显影后的光刻胶图形为掩膜，刻蚀多晶硅，形成多晶硅栅极；

对所述MOS晶体管进行去除光刻胶处理，并清洗。

8.根据权利要求7所述的MOS晶体管轻掺杂漏区的形成方法，其特征在于，所述栅氧化层的生长温度为900℃至1100℃之间，所述栅氧化层的厚度为0.01um至0.20um之间。

9.根据权利要求7所述的MOS晶体管轻掺杂漏区的形成方法，其特征在于，所述多晶硅层的生长温度为500℃至700℃之间，所述多晶硅层的厚度为0.1um至0.8um之间。