CN106158657B

CN106158657B - Mos晶体管的形成方法

Info

Publication number: CN106158657B
Application number: CN201510192218.6A
Authority: CN
Inventors: 赵猛
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority date: 2015-04-20
Filing date: 2015-04-20
Publication date: 2019-07-02
Anticipated expiration: 2035-04-20
Also published as: CN106158657A

Abstract

一种MOS晶体管的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底表面具有栅极结构；以所述栅极结构为掩膜，对所述栅极结构两侧的半导体衬底进行第一晕环注入；第一晕环注入之后，在所述栅极结构两侧表面形成偏移侧墙；以形成有所述偏移侧墙的栅极结构为掩膜，对所述栅极结构两侧的半导体衬底进行轻掺杂漏注入；在所述栅极结构两侧的半导体衬底中形成源漏区。所述MOS晶体管的形成方法，可以提高晶体管性能和可靠性。

Description

MOS晶体管的形成方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种MOS晶体管的形成方法。

背景技术

MOS(金属-氧化物-半导体)晶体管，是现代集成电路中最重要的元件之一，MOS晶体管的基本结构包括：半导体衬底；位于半导体衬底表面的栅级结构，所述栅极结构包括：位于半导体衬底表面的栅介质层以及位于栅介质层表面的栅电极层；位于栅极结构两侧的源漏区。

随着特征尺寸进一步缩小，现有技术形成的MOS晶体管的性能和可靠性较差。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种MOS晶体管的形成方法，提高MOS晶体管的性能和可靠性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种MOS晶体管的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底表面具有栅极结构；以所述栅极结构为掩膜，对所述栅极结构两侧的半导体衬底进行第一晕环注入，形成第一晕环区；第一晕环注入之后，在所述栅极结构两侧表面形成偏移侧墙；以形成有所述偏移侧墙的栅极结构为掩膜，对所述栅极结构两侧的半导体衬底进行轻掺杂漏注入；在所述栅极结构两侧的半导体衬底中形成源漏区。

可选的，所述第一晕环注入的离子能量为10KeV～25KeV，离子剂量为5E12atom/cm²～3E13atom/cm²，离子注入角度为10度～25度。

可选的，所述第一晕环区注入靠近所述栅极结构底部的横向深度3nm～10nm，注入所述半导体衬底的纵向深度为10nm～20nm。

可选的，所述偏移侧墙的厚度为5nm～20nm。

进一步的，还包括：在所述轻掺杂漏注入之前或之后，以所述偏移侧墙为掩膜对所述栅极结构两侧的半导体衬底进行第二晕环注入形成包围所述轻掺杂区的第二晕环区。

可选的，所述第二晕环注入的离子能量为20KeV～40KeV，剂量为1E13atom/cm²～5E13atom/cm²，离子注入角度为20度～35度。

可选的，还包括：在形成所述源漏区之前，对所述栅极结构两侧的半导体衬底进行预非晶化注入。

可选的，所述预非晶化注入的离子为Ge离子。

进一步的，还包括：在形成所述源漏区之后，对所述源漏区进行第三晕环注入，形成第三晕环区，所述第三晕环区至少包围所述轻掺杂区中未被所述第一晕环区包围的侧壁。

可选的，所述第三晕环注入的离子能量为30KeV～55KeV，剂量为1E13atom/cm²～3E13atom/cm²，离子注入角度为30度～40度。

可选的，所述第三晕环注入的深度为30nm～50nm。

可选的，当待形成的晶体管为PMOS管时，所述第一晕环注入、所述第二晕环注入和所述第三晕环注入的离子为N型离子。

可选的，当待形成的晶体管为NMOS管时，所述第一晕环注入、所述第二晕环注入和所述第三晕环注入的离子为P型离子。

进一步的，所述轻掺杂漏注入包括：以偏移侧墙为掩膜，在所述半导体衬底的表层中进行第一类离子轻掺杂漏注入、第二类离子轻掺杂漏注入和磷离子轻掺杂漏注入；所述第一离子和第二离子的导电类型相反。

可选的，所述第一类离子轻掺杂漏注入在第二类离子轻掺杂漏注入之前或之后进行。

可选的，当待形成的晶体管为NMOS管时，所述第一类离子轻掺杂漏注入的离子的为P、As或Sb，所述第二类离子轻掺杂漏注入的离子为B、BF₂或In。

可选的，当待形成的晶体管为PMOS管时，所述第一类离子轻掺杂漏注入的离子的为B或BF₂，所述第二类离子轻掺杂漏注入的离子为P或As。

可选的，所述第一类离子的注入能量为1KeV～5KeV，注入剂量为5E14atom/cm²～2E15atom/cm²，注入角度为0度～10度；所述第二类离子的注入能量为20KeV～40KeV，剂量为1E13atom/cm²～5E13atom/cm²，注入角度为20度～35度。

本发明具有以下优点：

由于在形成偏移侧墙之前形成第一晕环区，在形成偏移侧墙之后形成轻掺杂区，所述第一晕环注入过程中不受到所述偏移侧墙的阻挡，可以有效增加所述第一晕环区临近栅极结构底部的位置包围轻掺杂区的横向深度，提高了第一晕环区对轻掺杂区掺杂离子横向扩散的抑制作用，从而有效的减小了MOS晶体管的短沟道效应，提高了MOS晶体管的性能和可靠性。

另一方面，在形成第一晕环区和轻掺杂区的步骤之间形成偏移侧墙，可以分别对形成的第一晕环区和轻掺杂区进行工艺调整优化，即在偏移侧墙形成之前对第一晕环区进行工艺控制，在偏移侧墙形成之后进行轻掺杂区的工艺控制，增加了工艺调整的可控性。

进一步的，在源漏区形成之前进行了第二晕环注入形成包围轻掺杂区的第二晕环区，可以进一步抑制热载流子注入效应和击穿效应，提高器件的性能；同时，由于在偏移侧墙形成之前进行了第一晕环注入，所以不需要通过提高所述第二晕环区注入的浓度形成重掺杂的第二晕环区以增加所述第二晕环区的面积，在所述第二晕环区中可以进行低浓度的离子掺杂。采用低浓度第二晕环区可以减小MOS晶体管的结电容。

进一步的，在形成所述源漏区之后对所述源漏区进行第三晕环注入，形成第三晕环区；所述第三晕环区包围所述轻掺杂区中未被第一晕环区包围的侧壁。所述第三晕环注入的步骤，进一步增强了对所述源漏区和所述轻掺杂区掺杂离子的横向抑制作用，有效的减小了短沟道效应,进一步提高了器件的性能。

进一步的，以偏移侧墙为掩膜，在半导体衬底的中进行轻掺杂漏注入的过程包括第一类离子轻掺杂漏注入和第二类离子轻掺杂漏注入，所述第一类离子和第二类离子的导电类型相反。在第一类离子注入之后进行第二类离子的注入，降低源漏区掺杂离子的浓度梯度，降低了沟道内横向电场的强度，从而有利于减小HCI效应。

附图说明

图1至图4为本发明一实施例中MOS晶体管的形成过程的剖面结构示意图；

图5至图9为本发明另一实施例中MOS晶体管的形成过程的剖面结构示意图；

图10至图11为本发明另一实施例中MOS晶体管的形成过程的剖面结构示意图；

图12为本发明另一实施例中MOS晶体管的形成过程的剖面结构示意图。

具体实施方式

现有技术形成的MOS晶体管随着特征尺寸进一步缩小时，晶体管的性能和可靠性较差。

图1至图4为本发明一实施例中MOS晶体管的形成过程的剖面结构示意图。

参考图1，提供半导体衬底100，在所述半导体衬底100表面形成栅极结构110，所述栅极结构110包括位于半导体衬底100表面的栅介质层111以及栅介质层111表面的栅电极层112。

参考图2，在所述栅极结构110侧壁表面形成偏移侧墙121。

请依旧参考图2，以所述偏移侧墙121和栅极结构110为掩膜，对栅极结构110两侧的半导体衬底100进行轻掺杂漏注入，形成轻掺杂区130。

请依旧参考图2，以所述偏移侧墙121和栅极结构110为掩膜，对栅极结构110两侧的半导体衬底100进行晕环注入,形成包围所述轻掺杂区130的晕环区131。

所述晕环注入的作用为减小源漏穿通效应。

当待形成的MOS晶体管为N型晶体管时，所述轻掺杂漏注入的离子类型为N型，所述晕环注入的离子类型为P型，当待形成的MOS晶体管为P型晶体管时，所述轻掺杂漏注入的离子类型为P型，所述晕环注入的离子类型为N型。

所述晕环注入和所述轻掺杂漏注入采用同一设备，本领域的技术人员应该知晓，为了节约工艺步骤，所述晕环注入紧接在轻掺杂漏注入之前或之后进行。

需要说明的是，为了减小源漏穿通效应，晕环区131需要包围轻掺杂区130，而由于所述晕环注入在偏移侧墙121形成之后进行，为了使得晕环区能够有效包围轻掺杂区130，所述晕环注入的注入角度需要大于所述轻掺杂漏注入的注入角度。

由于所述晕环注入是采用一定角度注入，在靠近栅极结构110底部的位置150，晕环区131包围轻掺杂区130尺寸较小。为了能够有效包围轻掺杂区130，一方面需要增加所述晕环注入的角度增加晕环区131包围轻掺杂区130的面积。另一方面，需要增加所述晕环注入的剂量，以使得晕环区131在后续退火中扩大区域，从而扩大晕环区131在靠近栅极结构底部的位置150包围轻掺杂区130的尺寸。并且较大剂量的晕环注入形成的晕环区131还能够在后续退火中扩大底部尺寸，从而提高隔离源漏的效果。

参考图3，在偏移侧墙121表面形成间隙侧墙122，以栅极结构110、偏移侧墙121和间隙侧墙122为掩膜，对栅极结构110两侧的半导体衬底100进行源漏区注入工艺，形成源漏区140。

研究发现，上述实施例的晶体管依然存在性能和可靠性差，原因在于：随着半导体工艺的集成度进一步增加，栅极结构(请参考图4)密度增加，栅极结构之间的距离变得越来越小，因此，在采用一定角度进行晕环注入时，角度过大会被相邻的栅极结构阻挡，而无法有效的注入半导体衬底内；另外，栅极结构两侧的偏移侧墙边缘存在不均匀性，所述不均匀性也会在一定程度上对具有角度的晕环注入起到阻挡作用，从而使得晕环注入只能选择较小角度的注入。

而较小角度的晕环注入可以依赖选择较大的剂量来弥补，但是较大剂量的晕环注入又导致形成的MOS晶体管的结电容较高；另外，在形成MOS晶体管的过程中存在多道离子注入工艺(比如：轻掺杂漏注入、源漏注入)，并且所述多道离子注入之后会对半导体衬底进行退火，而存在多道离子注入的情况下，较大剂量的晕环注入会导致退火中的各种注入离子扩散的可控性下降。

因此，在上述实施例中，形成的晶体管依然存在晕环区对轻掺杂区和源漏的横向抑制作用不佳。

为此，本发明提供另一实施例的MOS晶体管的形成方法，请参考图5至图9，提供半导体衬底200，半导体衬底200表面具有栅极结构210；以栅极结构210为掩膜，对栅极结构210两侧的半导体衬底200进行第一晕环注入，形成第一晕环区221；第一晕环注入之后，在栅极结构210两侧表面形成偏移侧墙231；以形成有偏移侧墙231的栅极结构210为掩膜，对栅极结构210两侧的半导体衬底200进行轻掺杂漏注入，形成轻掺杂区222；在栅极结构210两侧的半导体衬底200中形成源漏区223。

本实施例在形成偏移侧墙231之前形成第一晕环区221，在形成偏移侧墙231之后形成轻掺杂区222，增加了第一晕环区221临近栅极结构210底部的位置包围轻掺杂区222的横向深度，提高了第一晕环区221对轻掺杂区222掺杂离子横向扩散的抑制作用；另一方面，可以分别对第一晕环区221和轻掺杂区222进行工艺调整优化，增加了工艺调整的可控性。从而有效的减小了MOS晶体管的短沟道效应，提高了MOS晶体管的性能和可靠性。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此的描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为了便于说明，所述示意图只是实例，其再次不应限制本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

请参考图5，提供半导体衬底200，所述半导体衬底200表面具有栅极结构210；

所述半导体衬底200可以是单晶硅，多晶硅或非晶硅；所述半导体衬底200也可以是硅、锗、锗化硅、砷化镓等半导体材料；所述半导体衬底200可以是体材料也可以是复合结构如绝缘体上硅；所述半导体衬底200还可以是其它半导体材料，这里不再一一举例。本实施例中，所述半导体衬底200的材料为硅。

所述栅极结构210包括位于所述半导体衬底200表面的栅介质层211和位于栅介质层211表面的栅电极层212。

栅介质层211的材料为氧化硅或高K介质材料(K值大于3.9)，所述高K材料为HfO₂、La₂O₃、HfSiON、HfAlO₂，SiO₂、ZrO₂，Al₂O₃、HfO₂、HfSiO₄、La₂O₃、HfSiON或HfAlO₂。所述栅电极层的材料为多晶硅或金属材料。

栅极结构210的形成方法为：沉积栅介质材料层和栅电极材料层，在所述栅电极材料层表面形成图形化的掩膜层，所述图形化的掩膜层定义所述形成的栅极结构210的位置，以所述的图形化的掩膜层作为掩膜，采用刻蚀工艺刻蚀所述栅介质材料层和栅电极材料层，形成栅极结构210。

沉积所述栅介质材料层的方法可以是金属有机气相化学沉积，原子层沉积工艺或等离子体增强化学气相沉积工艺。形成所述栅电极材料层的方法可以是物理气相沉积或化学气相沉积，比如溅射工艺、电镀工艺、原子层沉积工艺或分子束外延生长等。本实施例中，采用等离子体增强化学气相沉积形成所述栅介质材料层，采用物理气相沉积工艺形成所述栅电极材料层。

本实施例中，还包括：在半导体衬底200内形成浅沟槽隔离结构(未标示)，所述浅沟槽隔离结构隔离相邻的有源区。

所述半导体衬底200还可以根据待形成的MOS晶体管的类型掺杂不同的杂质离子，用于调节MOS晶体管的阈值电压本实施例中，当待形成N型MOS晶体管时，半导体衬底200掺杂P型离子。在本发明的其它实施例中，当待形成P型MOS晶体管时，半导体衬底200掺杂N型离子。

请参考图6，以栅极结构210为掩膜，对栅极结构210的半导体衬底200进行第一晕环注入，形成第一晕环区221。

其中，当所述MOS晶体管为P型时，所述第一晕环注入采用的是N型离子，例如As或P等；当所述MOS晶体管为N型时，所述第一晕环注入采用的是P型离子，所述P型离子包括B，In等。

所述第一晕环注入的离子能量范围为10KeV～25KeV，剂量范围为5E12atom/cm²～3E13atom/cm²，注入角度为10度～25度。所述第一晕环区221注入到栅极结构210底部的横向深度为3nm～10nm，注入到半导体衬底200的纵向深度为10nm～20nm。

需要指出的是，本实施例中的所述第一晕环注入进行之前没有形成偏移侧墙，所述第一晕环注入过程中不会受到偏移侧墙的阻挡，因此，可以不用增大所述第一晕环注入的角度就可以增加所述第一晕环区靠近栅极结构底部的横向深度，即避免了因MOS密度增加、栅极结构两侧的偏移侧墙边缘不均匀等因素对所述第一晕环注入的角度限制而造成不能有效增加晕环区包围轻掺杂区的面积。另一方面，避免了通过增加离子注入的剂量增加第一晕环区面积时引起的MOS晶体管结电容变差，同时，在形成MOS晶体管的过程中存在多道离子注入工艺(比如：轻掺杂漏注入、源漏注入)，并且所述多道离子注入之后会对半导体衬底进行退火，在不增加晕环注入离子剂量的情况下，可以增强退火过程中对各种离子扩散的控制。

还需要说明的是，在所述第一晕环注入之后可以执行退火工艺，激活所述第一晕环区221注入的离子，使得所述第一晕环区221进一步延伸至栅极结构210下方的半导体衬底200。在其它实施例中，也可以在后续的轻掺杂漏注入工艺执行后，再执行退火工艺。

请参考图7，第一晕环注入之后，在所述栅极结构210两侧表面形成偏移侧墙231。

所述偏移侧墙231可以保护栅极结构210，并定义待形成的轻掺杂区和栅极结构210之间的距离，以及形成的轻掺杂区和第一晕环区221的横向距离。

所述偏移侧墙231的材料包括氮化硅，氧化硅或者氮氧化硅等绝缘材料。本实施例中所述偏移侧墙231的材料为氧化硅。

所述偏移侧墙231形成的工艺例如可以是化学气相沉积。本实施例中，偏移侧墙231采用原位氧化的方法形成。在本实施例中所述偏移侧墙的厚度为5nm～20nm。

本实施例中的所述偏移侧墙在所述第一晕环注入之后进行，所述偏移侧墙不会阻挡所述第一晕环注入，因此，可以不用增大所述第一晕环注入的角度就可以增加所述第一晕环区靠近栅极结构底部的横向深度，即避免了因MOS密度增加、栅极结构两侧的偏移侧墙边缘不均匀等因素对所述第一晕环注入的角度限制而造成不能有效增加所述第一晕环区包围轻掺杂区面积。

请参考图8，以偏移侧墙231为掩膜，对栅极结构210两侧的半导体衬底200进行轻掺杂漏注入。

所述轻掺杂漏注入用于形成轻掺杂区222，所述轻掺杂区222用于降低源漏区的横向电场强度，减小热载流子效应。

其中，当所述MOS晶体管为N型时，所述轻掺杂漏注入采用的是N型离子，所述N型离子包括As或P。当所述MOS晶体管为P型时，所述第一晕环注入采用的是P型离子，例如B，In等。

所述轻掺杂漏注入的离子能量为1KeV～5KeV，剂量为3E14atom/cm²～2E15atom/cm²，注入角度为0度～15度。所述轻掺杂漏注入的深度为5nm～30nm。

在本实施例中，所述轻掺杂区的纵向深度大于所述第一晕环区的纵向深度，在另一实施例中，所述轻掺杂区的纵向深度小于或等于所述第一晕环区的纵向深度。

本实施例中可以分别对所述第一晕环区和所述轻掺杂区进行工艺调整优化，即在所述偏移侧墙形成之前对所述第一晕环区进行工艺控制，在所述偏移侧墙形成之后进行所述轻掺杂区的工艺控制，增加了工艺调整的可控性。提高了MOS晶体管的性能。

在所述轻掺杂漏注入之后，需要对注入的离子进行退火。本实施例中，在形成所述第一晕环区和所述轻掺杂区之后分别进行退火处理，激活掺杂离子和消除注入缺陷，防止所述第一晕环区和所述轻掺杂区掺杂离子的再扩散。在本发明的其它实施例中可以在所述轻掺杂区漏注入之后，对所述轻掺杂区和所述第一晕环区进行一并退火处理。

请参考图9，在所述栅极结构210两侧的半导体衬底中形成源漏区223。

所述源漏223的形成步骤包括：在形成有偏移侧墙231的栅极结构210两侧形成间隙侧墙232；以栅极结构210、偏移侧墙231、间隙侧墙232为掩膜刻蚀栅极结构210两侧的半导体衬底200，形成凹槽；在所述凹槽内形成源漏。

所述间隙侧墙232的材料为氧化硅，氮化硅层或者两者的叠层结构。所述间隙侧墙232保护栅极结构210并定义后续形成的源漏区与栅极结构210之间的距离。

具体的，刻蚀所述凹槽的工艺可以采用干法刻蚀工艺。

具体地，在所述凹槽内形成源漏区的工艺为：在所述凹槽内形成源漏材料层，对所述源漏材料层进行重掺杂并退火，形成源漏区。

具体的，当待形成NMOS晶体管时，所述源漏材料层的材料为SiC，所述重掺杂离子为N型离子，例如As、P等；当待形成PMOS晶体管时，所述源漏材料层的材料为SiGe，所述重掺杂离子为P型离子，所述P型离子包括B，In。

形成源漏区所述采用SiGe或SiC作为源极和漏极的材料，可以对PMOS晶体管和NMOS晶体管的沟道区域产生应力作用，从而提高所述PMOS或NMOS晶体管的沟道区域的内的截流子的迁移率，从而提高晶体管的性能。

本实施例中，在所述凹槽内形成源漏材料层之后，对所述源漏材料层进行离子注入，使所述源漏材料层重掺杂。在其它实施例中，也可以在形成所述源漏材料层的过程中进行原位掺杂，使得所述源漏材料层重掺杂，并进行退火激活所述掺杂离子。

在源漏区223形成之前，可以对半导体衬底200进行预非晶化注入。

本实施例中，在形成栅极结构210之后且在源漏区223形成之前对半导体衬底200进行所述预非晶化注入。所述预非晶化注入采用的离子为锗。

所述预非晶化注入的目的是在于更好的控制离子注入的深度以及降低半导体衬底的电阻率提高半导体衬底的迁移率。

本实施例采用在形成偏移侧墙之前形成第一晕环区，在形成偏移侧墙之后形成轻掺杂区，所述第一晕环注入过程中不受到所述偏移侧墙的阻挡，可以有效增加所述第一晕环区临近栅极结构底部的位置包围轻掺杂区的横向深度，提高了第一晕环区对轻掺杂区掺杂离子横向扩散的抑制作用，提高了MOS晶体管的的性能。

另一方面，本实施例在形成第一晕环区和轻掺杂区的步骤之间形成偏移侧墙，可以分别对形成的第一晕环区和轻掺杂区进行工艺调整优化，即在偏移侧墙形成之前对第一晕环区进行工艺控制，在偏移侧墙形成之后进行轻掺杂区的工艺控制，增加了工艺调整的可控性。

本发明还提供另一实施例的MOS晶体管的形成方法，请参考图10，包括：提供半导体衬底300，半导体衬底300表面具有栅极结构310；以栅极结构310为掩膜，对栅极结构310两侧的半导体衬底300进行第一晕环注入，形成第一晕环区321；第一晕环注入之后，在栅极结构310两侧表面形成偏移侧墙331；以形成有偏移侧墙331的栅极结构310为掩膜，对栅极结构310两侧的半导体衬底300进行轻掺杂漏注入，形成轻掺杂区322；以偏移侧墙331为掩膜进行第二晕环注入以形成包围轻掺杂区322的第二晕环区324；在栅极结构310两侧的半导体衬底中形成源漏区323；

本实施例中提供的半导体衬底300、栅极结构310与图5中的半导体衬底200、栅极结构210的形成工艺一致，在此不再详述。所述栅极结构310包括位于半导体衬底上的栅介质层311和位于栅介质层上的栅电极层312。

本实施例中形成第一晕环区321、偏移侧墙331、轻掺杂区322、源漏区323的工艺与图9中第一晕环区221、偏移侧墙231、轻掺杂区222、源漏区223的工艺步骤一致，在此不再详述。

本实施例中，在形成源漏区323之前，进行第二晕环注入形成包围轻掺杂区322的第二晕环区324。所述第二晕环注入可以抑制MOS晶体管的热载流子效应和击穿效应，提高器件的性能。

其中，当所述MOS晶体管为P型时，所述第二晕环注入采用的是N型离子，例如As或P等；当所述MOS晶体管为N型时，所述第二晕环注入采用的是P型离子，所述P型离子包括B，In等。

所述第二晕环注入的离子能量范围为20KeV～40KeV，剂量范围为1E13atom/cm²～5E13atom/cm²，离子注入角度为20度～35度。

需要说明的是，所述第二晕环注入可以在所述轻掺杂漏注入之前或之后进行。

在源漏区323形成之前，可以对半导体衬底300进行预非晶化注入。

本实施例中，所述预非晶化注入的过程为：在形成栅极结构310之后且在源漏区323形成之前对半导体衬底300进行所述预非晶化注入。所述预非晶化注入采用的离子为锗。

本实施例中，形成第二晕环区324可以进一步抑制热载流子注入效应和击穿效应，提高器件的性能；同时，由于在偏移侧墙331形成之前形成了第一晕环区321，所以不需要通过提高第二晕环区324注入的浓度形成重掺杂的第二晕环区324以增加第二晕环区324的面积，在第二晕环区324中可以进行低浓度的离子掺杂。而低浓度的第二晕环区324可以减小MOS晶体管的结电容。

进一步的，请参考图11，本发明实施例中，在形成源漏区323之后对所述源漏区进行第三晕环注入，形成第三晕环区325；第三晕环区325包围轻掺杂区322中未被第一晕环区321包围的侧壁。具体的形成方法为：以所述偏移侧墙331、间隙侧墙332为掩膜，源漏区323进行第三晕环注入，形成所述第三晕环区325。

当待形成NMOS晶体管时，所述第三晕环注入采用的是P型离子，所述P型离子包括B、In等；当待形成PMOS晶体管时，所述第三晕环注入采用的是N型离子，例如As或P等。所述第三晕环注入的离子能量范围30KeV～55KeV，剂量范围为1E13atom/cm²～3E13atom/cm²，注入的倾斜角度范围为30度～40度。

所述第三晕环区325注入的深度为30nm～50nm。

在第三晕环注入之后，执行对第三晕环区325的退火处理。

所述第三晕环区325包围轻掺杂区322中未被第一晕环区321包围的侧壁。随着器件的进一步缩小，所述源漏区323的离子掺杂浓度远远大于所述第二晕环区324的掺杂浓度。同时在形成MOS晶体管源漏区323的过程中，要对半导体衬底300进行刻蚀形成凹槽，形成所述凹槽的时候会不可避免的去除部分之前形成的第一晕环区321和第二晕环区324。这样使得形成的第一晕环区321和第二晕环区324对源漏区323掺杂离子的横向抑制作用减弱。通过所述第三晕环注入的步骤，进一步增强了对源漏区323和轻掺杂区322掺杂离子的横向抑制作用，有效的减小了短沟道效应,进一步提高了MOS晶体管的性能。

进一步的，为了减小MOS晶体管的热载流子效应，所述轻掺杂漏注入可以包括以下步骤：以偏移侧墙为掩膜，在所述半导体衬底的表层中进行第一类离子轻掺杂漏注入、第二类离子轻掺杂漏注入，所述第一类离子和第二类离子的导电类型相反。需要说明的是，所述第一类离子轻掺杂漏注入和第二类离子轻掺杂漏注入可以前后交换步骤。

本实施例待形成的MOS晶体管为NMOS晶体管时，所述第一类离子轻掺杂漏注入的离子的为P、As或Sb，所述第二类离子轻掺杂漏注入的离子为B、BF₂或In；本实施例待形成的MOS晶体管为PMOS晶体管时，所述第一类离子轻掺杂漏注入的离子的为B或BF₂，所述第二类离子轻掺杂漏注入的离子为P或As。

所述第一类离子的注入能量为1KeV～5KeV，注入剂量为5E14atom/cm²～2E15atom/cm²，注入角度为0度～10度；所述第二类离子的注入能量为20KeV～40KeV，注入剂量为1E13atom/cm²～5E13atom/cm²，注入角度为20度～35度。

所述第一类离子和第二类离子的导电类型相反，所述第二类离子注入后可以降低源漏区323掺杂离子的浓度梯度。因此，所述第一类离子和所述第二类离子的注入降低了沟道内横向电场的强度，从而有利于减小HCI效应。

本发明还提供另一实施例的MOS晶体管的形成方法，请参考图12，包括：提供半导体衬底400，半导体衬底400表面具有栅极结构410；以栅极结构410为掩膜，对栅极结构410两侧的半导体衬底400进行第一晕环注入，形成第一晕环区421；第一晕环注入之后，在栅极结构410两侧表面形成偏移侧墙431；以形成有偏移侧墙431的栅极结构410为掩膜，对栅极结构410两侧的半导体衬底400进行轻掺杂漏注入，形成轻掺杂区422；在栅极结构410两侧的半导体衬底400中形成源漏区423；对源漏区423进行第三晕环注入，形成第三晕环区425；第三晕环区425包围轻掺杂区422中未被第一晕环区421包围的侧壁。

本实施例中提供的半导体衬底400、栅极结构410与图5中的半导体衬底200、栅极结构210的形成工艺一致，在此不再详述。所述栅极结构410包括位于半导体衬底上的栅介质层411和位于栅介质层上的栅电极层412。

本实施例中形成第一晕环区421、偏移侧墙431、轻掺杂区422、源漏区423、第三晕环区425的工艺与图11中第一晕环区321、偏移侧墙331、轻掺杂区322、源漏区323、第三晕环区325的工艺步骤一致，在此不再详述。

需要说明的是，在本实施例中，虽然在源漏区423形成之前没有进行第二晕环注入，但是第一晕环区421和第三晕环区425形成之后的总区域可以有效的包围了轻掺杂区422，同样可以有效抑制源漏区423和轻掺杂区422的穿通效应。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

由于在形成偏移侧墙之前形成第一晕环区，在形成偏移侧墙之后形成轻掺杂区，所述第一晕环注入过程中不受到所述偏移侧墙的阻挡，可以有效增加所述第一晕环区临近栅极结构底部的位置包围轻掺杂区的横向深度，提高了第一晕环区对轻掺杂区掺杂离子横向扩散的抑制作用。

进一步的，在形成所述源漏区之后对所述源漏区进行第三晕环注入，形成第三晕环区；所述第三晕环区包围所述轻掺杂区中未被第一晕环区包围的侧壁。通过所述第三晕环注入的步骤，进一步增强了对所述源漏区和所述轻掺杂区掺杂离子的横向抑制作用，有效的减小了短沟道效应,进一步提高了器件的性能。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims

1.一种MOS晶体管的形成方法，其特征在于，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底表面具有栅极结构；

以所述栅极结构为掩膜，对所述栅极结构两侧的半导体衬底进行第一晕环注入，形成第一晕环区；

第一晕环注入之后，在所述栅极结构两侧表面形成偏移侧墙；

以形成有所述偏移侧墙的栅极结构为掩膜，对所述栅极结构两侧的半导体衬底进行轻掺杂漏注入，形成轻掺杂区；

在所述轻掺杂漏注入之前或之后，以所述偏移侧墙为掩膜对所述栅极结构两侧的半导体衬底进行第二晕环注入形成包围所述轻掺杂区的第二晕环区；

在所述栅极结构两侧的半导体衬底中形成源漏区；

在形成所述源漏区之后，对所述源漏区进行第三晕环注入，形成第三晕环区，所述第三晕环区包围所述轻掺杂区中未被所述第一晕环区包围的侧壁。

2.根据权利要求1所述的MOS晶体管的形成方法，其特征在于，所述第一晕环注入的离子能量为10KeV～25KeV，离子剂量为5E12atom/cm²～3E13atom/cm²，离子注入角度为10度～25度。

3.根据权利要求1所述的MOS晶体管的形成方法，其特征在于，所述第一晕环区注入到靠近所述栅极结构底部的横向深度为3nm～10nm，注入所述半导体衬底的纵向深度为10nm～20nm。

4.根据权利要求1所述的MOS晶体管的形成方法，其特征在于，所述偏移侧墙的厚度为5nm～20nm。

5.根据权利要求1所述的MOS晶体管的形成方法，其特征在于，所述第二晕环注入的离子能量为20KeV～40KeV，剂量为1E13atom/cm²～5E13atom/cm²，离子注入角度为20度～35度。

6.根据权利要求1所述的MOS晶体管的形成方法，其特征在于，还包括：在形成所述源漏区之前，对所述栅极结构两侧的半导体衬底进行预非晶化注入。

7.根据权利要求6所述的MOS晶体管的形成方法，其特征在于，所述预非晶化注入的离子为Ge离子。

8.根据权利要求1所述的MOS晶体管的形成方法，其特征在于，所述第三晕环注入的离子能量为30KeV～55KeV，剂量为1E13atom/cm²～3E13atom/cm²，离子注入角度为30度～40度。

9.根据权利要求1所述的MOS晶体管的形成方法，其特征在于，所述第三晕环注入的深度为30nm～50nm。

10.根据权利要求1所述的MOS晶体管的形成方法，其特征在于，当待形成的晶体管为PMOS管时，所述第一晕环注入、所述第二晕环注入和所述第三晕环注入的离子为N型离子。

11.根据权利要求1所述的MOS晶体管的形成方法，其特征在于，当待形成的晶体管为NMOS管时，所述第一晕环注入、所述第二晕环注入和所述第三晕环注入的离子为P型离子。

12.根据权利要求10或11所述的MOS晶体管的形成方法，其特征在于，所述轻掺杂漏注入包括：以偏移侧墙为掩膜，在所述半导体衬底的表层中进行第一类离子轻掺杂漏注入、第二类离子轻掺杂漏注入，所述第一类离子和第二类离子的导电类型相反。

13.根据权利要求12所述的MOS晶体管的形成方法，其特征在于，所述第一类离子轻掺杂漏注入在第二类离子轻掺杂漏注入之前或之后进行。

14.根据权利要求12所述MOS晶体管的形成方法，其特征在于，当待形成的晶体管为NMOS管时，所述第一类离子轻掺杂漏注入的离子的为P、As或Sb，所述第二类离子轻掺杂漏注入的离子为B、BF₂或In。

15.根据权利要求12所述MOS晶体管的形成方法，其特征在于，对于当待形成的晶体管为PMOS管时，所述第一类离子轻掺杂漏注入的离子的为B或BF₂，所述第二类离子轻掺杂漏注入的离子为P或As。

16.根据权利要求12所述的MOS晶体管的形成方法，其特征在于，所述第一类离子的注入能量为1KeV～5KeV，注入剂量为5E14atom/cm²～2E15atom/cm²，注入角度为0度～10度；所述第二类离子的注入能量为20KeV～40KeV，注入剂量为1E13atom/cm²～5E13atom/cm²，注入角度为20度～35度。