[发明专利]一种MOS晶体管的形成方法

说明书

本发明提供一种MOS晶体管的形成方法，包括：提供一半导体衬底，半导体衬底内形成有相邻设置的源极、电流通道和漏极，半导体衬底上形成有多晶硅栅极，多晶硅栅极位于电流通道上，并在多晶硅栅极两侧的半导体衬底上形成第一光刻胶层；对多晶硅栅极依次进行第一次离子注入和碳族元素注入，再清除第一光刻胶层，并形成MOS晶体管，以通过碳族元素抑制了多晶硅栅极的多晶硅晶粒成长扩张速度，并抑制第一次退火工艺后多晶硅栅极的晶界长度，从而避免了在第二次离子注入工艺时有离子穿越多晶硅栅极并进入多晶硅栅极下方的电流通道中去，进而避免了源极和漏极导通的隧穿效应产生，避免了漏电的问题的出现。

技术领域

本发明涉及半导体的制造工艺领域，特别涉及一种MOS晶体管的形成方法。

背景技术

技术节点进入13微米制程后，在形成MOS晶体管时，需要对多晶硅栅极进行离子注入以降低栅极阻值。目前，通常需要进行两次离子注入工艺，以降低多晶硅栅极的阻值。其中，在第一次离子注入工艺之后通过第一次退火工艺以使得注入离子均匀分布。但是，如图1a-1b所示，在第一次退火工艺之前的多晶硅栅极的晶粒较小，如图1c所示，在经过第一次退火工艺（例如温度大于600℃的高温退火工艺），由于多晶硅栅极的多晶硅晶粒经过再生长，导致多晶硅栅极的晶界长度过大，从而造成了第二次离子注入工艺的注入离子会直接穿越多晶硅栅极进入电流通道（如图1a所示）中，进而衍生出漏电问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种MOS晶体管的形成方法，可以解决第一次退火工艺后多晶硅栅极的晶粒成长扩展速度过快引起的晶界长度过大的问题，从而引起第二次离子注入工艺时注入离子穿越多晶硅栅极进入电流通道引起漏电问题。

为了解决上述问题，本发明提供一种MOS晶体管的形成方法，包括以下步骤：

S10：提供一半导体衬底，所述半导体衬底内形成有相邻设置的源极、电流通道和漏极，所述半导体衬底上形成有多晶硅栅极，所述多晶硅栅极位于所述源极和漏极之间的电流通道上，并在所述多晶硅栅极两侧的半导体衬底上形成第一光刻胶层；

S20：对所述多晶硅栅极依次进行第一次离子注入和碳族元素注入，以实现所述多晶硅栅极初次掺杂，再清除所述第一光刻胶层；

S30：对所述半导体衬底进行第一次退火处理；以及

S40：对所述多晶硅栅极进行第二次离子注入，以实现所述多晶硅栅极掺杂，并形成MOS晶体管。

可选的，所述碳族元素包括碳元素、硅元素和锗元素。

可选的，所述碳族元素注入的能量为5KeV~30KeV，剂量为1.0E13 cm^-2~1.0E15 cm^-2，所述碳族元素注入时的入射角度与所述半导体衬底的表面的垂线的夹角为0°~15°。

可选的，所述第二次离子注入的注入离子类型与所述第一次离子注入的注入离子类型相同。

进一步的，所述第二次离子注入的注入离子类型与所述第一次离子注入的注入离子类型均为P型离子或N型离子。

进一步的，所述第二次离子注入的注入离子类型与所述第一次离子注入的注入离子类型均为硼族元素或氮族元素。

可选的，第一次离子注入的能量为5KeV~30KeV，剂量为1.0E13 cm^-2~1.0E15 cm^-2，所述第一次离子注入时的入射角度与所述半导体衬底的表面的垂线的夹角为0°~15°。

可选的，S40包括：

在所述半导体衬底上形成图形化的所述第二光刻胶层，图形化的所述第二光刻胶层暴露出所述多晶硅栅极；

以图形化的所述第二光刻胶层为掩模，对所述多晶硅栅极进行第二次离子注入；

通过干法刻蚀工艺或者氧气灰化工艺去除所述第二光刻胶层；以及

对所述半导体衬底进行第二次退火处理，以形成MOS晶体管。