[发明专利]具有HKMG的NMOS的制造方法

说明书

本发明公开了一种具有HKMG的NMOS的制造方法，包括步骤：步骤一、提供形成有NMOS的栅极结构的硅衬底并在栅极结构的侧面形成侧墙；步骤二、对NMOS的栅极结构的两侧的硅进行刻蚀形成凹槽；步骤三、在凹槽中形成嵌入式外延层的缓冲层；步骤四、进行注入杂质为碳和氮的带倾角的第一次离子注入；步骤五、在凹槽中填充嵌入式外延层的主体层；步骤六、在主体层的表面形成嵌入式外延层的盖帽层；步骤七、进行第二次离子注入在NMOS的栅极结构的两侧形成源区和漏区。本发明能结合嵌入式外延层的形成工艺来改善NMOS的短沟道效应，工艺简单，工艺成本低，本发明不会影响到PMOS的特性。

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路的制造方法，特别涉及一种具有HKMG的NMOS的制造方法。

背景技术

HKMG具有高介电常数(HK)的栅介质层以及金属栅(MG)，故本领域中通常缩写为HKMG。采用HKMG的MOS晶体管中，NMOS的源区和漏区往往采用嵌入式外延层，NMOS的嵌入式外延层的材料通常为SiP，通过嵌入式外延层改变NMOS的沟道区的应力并形成有利于改善NMOS的沟道区的电子的迁移率的张应力，从而能改善NMOS的沟道区的电子迁移率，降低沟道电阻。

随着技术的发展，器件的关键尺寸(CD)越来越小，如现有HKMG工艺的技术节点即CD已经达28nm以下，这使得器件的短沟道效应越来越严重，使器件的性能受到严重的影响，现有方法中，通常采用阱的阈值电压注入，轻掺杂漏(LDD)注入等来实现短沟道效应的优化。

现有具有HKMG的NMOS的制造方法包括如下步骤：

步骤一、提供形成有NMOS的栅极结构的硅衬底并在所述栅极结构的侧面形成侧墙，一般为氮化硅侧墙；所述栅极结构所覆盖的所述硅衬底的表面组成NMOS的沟道区。该步骤的所述栅极结构通常为伪栅结构即包括多晶硅伪栅，在完成后续的源漏离子注入之后需要用包括金属栅的栅极结构即HKMG替换。

步骤二、对所述NMOS的栅极结构的两侧的硅进行刻蚀形成凹槽；凹槽的侧面通常呈“∑”形。

步骤三、在所述凹槽中填充SiP外延层；这样SiP材料层就嵌入到硅中，故称为嵌入式SiP层也即材料为SiP的嵌入式外延层。

步骤四、进行源漏离子注入在所述NMOS的栅极结构的两侧注入N型杂质并形成所述NMOS的源区和漏区。

如果能结合NMOS的嵌入式外延层的形成工艺来同时改善NMOS的短沟道效应，则会对NMOS的性能带来较好的改善，且成本低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有HKMG的NMOS的制造方法，能结合嵌入式外延层的形成工艺来改善NMOS的短沟道效应。

为解决上述技术问题，本发明提供的具有HKMG的NMOS的制造方法包括如下步骤：

步骤一、提供形成有NMOS的栅极结构的硅衬底并在所述栅极结构的侧面形成侧墙；所述栅极结构所覆盖的所述硅衬底的表面组成NMOS的沟道区。

步骤二、对所述NMOS的栅极结构的两侧的硅进行刻蚀形成凹槽。

步骤三、在所述凹槽中形成嵌入式外延层的缓冲层。

步骤四、进行带倾角的第一次离子注入，所述第一次离子注入的注入杂质为碳和氮。

步骤五、在形成有所述缓冲层的所述凹槽中填充所述嵌入式外延层的主体层。

步骤六、在所述主体层的表面形成所述嵌入式外延层的盖帽层。

步骤七、进行第二次离子注入在所述NMOS的栅极结构的两侧注入N型杂质并形成所述NMOS的源区和漏区。