[发明专利]NMOS晶体管及其形成方法

说明书

一种NMOS晶体管及其形成方法，其中形成方法包括：提供半导体衬底，半导体衬底内形成有若干浅沟槽隔离结构，相邻浅沟槽隔离结构之间的半导体衬底为有源区；在有源区表面上形成栅极结构；在所述栅极结构的侧壁上形成第一侧墙；刻蚀浅沟槽隔离结构和第一侧墙之间的半导体衬底形成凹槽，凹槽的深度小于浅沟槽隔离结构的深度，所述凹槽暴露出浅沟槽隔离结构的部分侧壁；对凹槽底部的半导体衬底进行非晶化处理，在凹槽底部的半导体衬底中形成非晶化区；非晶化处理后，通过外延工艺，在凹槽中形成半导体材料层，半导体材料层中掺杂杂质离子。本发明的方法可以释放或减小浅沟槽隔离结构对沟道区域的压应力，提高了NMOS晶体管的性能。

技术领域

本发明涉及半导体制作领域，特别涉及一种NMOS晶体管及其形成方法。

背景技术

金属-氧化物-半导体(MOS)晶体管是半导体制造中的最基本器件，其广泛适用于各种集成电路中，根据主要载流子以及制造时的掺杂类型不同，分为NMOS和PMOS晶体管。

现有技术提供了一种MOS晶体管的制作方法。包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底形成浅沟槽隔离结构，所述浅沟槽隔离结构之间的半导体衬底为有源区，在所述有源区内形成阱区(未示出)；通过第一离子注入在阱区表面掺杂杂质离子，以调节后续形成的晶体管的阈值电压；在所述隔离结构之间的半导体衬底上依次形成栅介质层和栅电极，所述栅介质层和栅电极构成栅极结构；进行氧化工艺，形成覆盖所述栅极结构的氧化层；进行浅掺杂离子注入，在栅极结构两侧的半导体衬底内形成源/漏延伸区；以所述栅极结构为掩膜，对栅极结构两侧的阱区进行深掺杂离子注入，深掺杂离子注入的能量和剂量大于浅掺杂离子注入的能量和剂量，在栅极结构两侧的阱区内形成源区和漏区，所述源区和漏区的深度大于源/漏延伸区的深度。

但是，现有技术形成的晶体管的性能仍有待提升。

发明内容

本发明解决的问题是怎样提高晶体管的性能。

为解决上述问题，本发明提供一种NMOS晶体管的形成方法，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底内形成有若干浅沟槽隔离结构，相邻浅沟槽隔离结构之间的半导体衬底为有源区；在有源区表面上形成栅极结构；在所述栅极结构的侧壁上形成第一侧墙；以所述栅极结构和第一侧墙为掩膜，刻蚀浅沟槽隔离结构和第一侧墙之间的半导体衬底形成凹槽，凹槽的深度小于浅沟槽隔离结构的深度，所述凹槽暴露出浅沟槽隔离结构的部分侧壁；对凹槽底部的半导体衬底进行非晶化处理，在凹槽底部的半导体衬底中形成非晶化区；非晶化处理后，通过外延工艺，在凹槽中形成半导体材料层，半导体材料层中掺杂杂质离子。

可选的，所述非晶化处理采用离子注入工艺。

可选的，所述离子注入工艺注入的杂质离子为Ge离子和N离子，注入Ge离子时的能量为20～50KeV剂量为1e15～1e16atom/cm²，角度为0～15°，注入N离子时的能量为4～12KeV，剂量为5e14～5e15atom/cm²，角度为0～15°。

可选的，在进行非晶化处理之前，在所述第一侧墙的表面以及凹槽的侧壁表面形成第二侧墙。

可选的，在进行非晶化处理之后，外延工艺之前，去除所述第二侧墙。

可选的，所述浅沟槽隔离结构对有源区产生压应力，所述非晶化区与浅沟槽隔离结构的部分侧壁接触，用于释放浅沟槽隔离结构对有源区产生的压应力。

可选的，所述栅极结构的表面还具有硬掩膜层。

可选的，在形成第一侧墙之前，还包括：在所述栅极结构的侧壁表面形成偏移侧墙；在所述栅极结构和偏移侧墙两侧的半导体衬底内形成浅掺杂源漏区。

可选的，在形成半导体材料层之后，进行退火工艺，使得半导体材料层中杂质离子扩散形成深掺杂源漏区。