[发明专利]袋形注入区的离子注入方法及MOS晶体管的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制作技术领域，特别涉及一种MOS晶体管袋形注入区的离子注入方法及MOS晶体管的制作方法。

背景技术

在半导体器件向高密度和小尺寸发展的过程中，金属-氧化物-半导体(MOS)晶体管是主要的驱动力。而驱动电流和热载流子注入是MOS晶体管设计中最为重要的两个参数。传统设计通过控制栅氧化层、沟道区域、阱区域、源/漏延伸区的掺杂形状、袋形注入(pocket implant)区以及源/漏极注入形状和热预算等等来获得预料的性能。

随着集成电路规模的不断增大和IC工艺的迅速发展，MOS晶体管的沟道长度和宽度不断缩小。MOS器件的沟道长度和宽度不断缩小，源/漏极耗尽区之间过于接近，会导致出现不希望的穿通(punch through)电流，产生了短沟道效应。因此，本领域的技术人员通常采用轻掺杂漏极(lightly doped drain，LDD)结构，形成源/漏延伸区，在源/漏延伸区植入较重的掺杂离子例如砷离子以形成超浅结(ultra-shallow junctions，USJ)，以提高器件的阈值电压Vt并有效控制器件的短沟道效应。并且，对于0.18um以下尺寸的半导体器件，会在源/漏延伸区附近形成包围源/漏延伸区的袋形注入区(pocket/halo)。袋形注入区的存在可以减小耗尽区的耗尽程度，以产生较小的穿透电流。

但是，轻掺杂漏极(lightly doped drain，LDD)结构的掺杂离子种类与半导体衬底或者形成MOSFET区域的掺杂阱的导电类型不同，而袋形注入区域的导电类型与半导体衬底或者形成MOSFET区域的掺杂阱的导电类型相同，因此，在源/漏延伸区和袋形注入区之间会产生PN结，在轻掺杂漏极结构与袋形注入区内的掺杂离子密度都比较高的情况下，产生结漏电。

关于形成袋形注入区的更多细节在中国发明专利申请第200610030636.6号所公开的内容中可以找到。

但是，随着半导体器件尺寸的进一步减小，采用超浅结制作技术，会由于源/漏注入时引起径程末端(end-of-range，EOR)的损伤而产生较大的结电容和结漏电，导致功耗增加和运行速度降低。因此，如何控制MOS晶体管的结电容，使得半导体器件(例如高压晶体管)满足低功耗和高运行速度，成为业界的一大需求。

发明内容

本发明解决的问题是：在半导体器件的制作工艺中，如何改善短沟道效应中结电容和结漏电，避免源/漏区之间发生外溢或穿通以及电学性能恶化的问题。

为解决上述问题，本发明一方面提供一种形成MOS晶体管袋形注入区的离子注入方法，包括：根据晶圆及其上MOS晶体管的类型，将所述晶圆以通过晶圆中心且垂直于晶圆的直线为轴、以顺时针方向或逆时针方向旋转初始角度；在所述初始角度下，进行形成袋形注入区的离子注入；将所述晶圆以所述直线为轴旋转一次基本角度，旋转基本角度的方向与旋转初始角度的方向相同；在所述基本角度下，进行形成袋形注入区的离子注入；保持离子注入的方向不变，重复进行形成袋形注入区的离子注入和旋转基本角度的步骤，直至所述晶圆回到旋转初始角度后的位置。

可选地，所述晶圆的晶向指数为<100>且为NMOS晶体管，所述初始角度为35±5度或55±5度。

可选地，所述晶圆的晶向指数为<110>且为NMOS晶体管，所述初始角度为25±5度或70±5度。

可选地，所述晶圆的晶向指数为<111>且为NMOS晶体管，所述初始角度为25±5度或65±5度。

可选地，所述晶圆的晶向指数为<100>且为PMOS晶体管，所述初始角度为40±5度。

可选地，所述基本角度为30度、45度、60度、90度或180度。

可选地，所述离子注入的方向为与所述晶圆所在的平面成注入倾角。

可选地，所述注入倾角为60度至90度。

本发明另一方面提供一种MOS晶体管的制作方法，包括：在晶圆上形成栅极结构；在所述栅极结构二侧的晶圆中进行源/漏延伸区注入；将所述晶圆以通过晶圆中心且垂直于晶圆的直线为轴、以顺时针方向或逆时针方向旋转初始角度；在所述初始角度下，进行形成袋形注入区的离子注入；将所述晶圆以所述直线为轴旋转一次基本角度，旋转基本角度的方向与旋转初始角度的方向相同；在所述基本角度下，进行形成袋形注入区的离子注入；保持离子注入的方向不变，重复进行形成袋形注入区的离子注入和旋转基本角度的步骤，直至所述晶圆回到旋转初始角度后的位置；在所述栅极结构二侧的晶圆中形成源/漏极。