[發(fā)明專利]一種改善PMOS器件載流子遷移率的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110222150.3
• 申請日: 2011-08-04
• 公開（公告）號: CN102427043A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝欣云;陳玉文
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L21/28;H01L21/3105
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 王敏杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種改善PMOS器件載流子遷移率的方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，提高金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（Metal-Oxide?-Semiconductor?Field?Effect?Transistor，簡稱MOSFET）載流子遷移率一直是熱門主題；現(xiàn)今，業(yè)界通常在制程中通過引入應(yīng)力工程或采用不同半導(dǎo)體材料溝道等方法來改善N溝道場效應(yīng)晶體管（Negative?Channel?Metal-Oxide?-Semiconductor?，簡稱PMOS）載流子（電子）的遷移率，但這些方法大大提高了制程的復(fù)雜程度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開了一種改善PMOS器件載流子遷移率的方法，其中，包括以下步驟：

步驟S1：在一硅襯底上生長基底氧化物層后，采用去耦等離子氮化工藝，氮化該基底氧化物層；

步驟S2：采用快速氮化退火工藝修復(fù)去耦等離子氮化工藝時(shí)的等離子損傷及氮?dú)馀菽{(diào)剖工藝，淀積多晶硅柵；

其中，修復(fù)后的氧化物層中的氮遠(yuǎn)離其與硅襯底的接觸面上。

上述的改善PMOS器件載流子遷移率的方法，其中，采用快速加熱氧化工藝或原位水氣生成工藝，在硅襯底上生長基底氧化物層。

上述的改善PMOS器件載流子遷移率的方法，其中，基底氧化物層的厚度為10-15A。

上述的改善PMOS器件載流子遷移率的方法，其中，氮化基底氧化物層的氮的劑量為2E15atom/cm²-5E15atom/cm²。

上述的改善PMOS器件載流子遷移率的方法，其中，去耦等離子氮化工藝采用軟等離子進(jìn)行氮化工藝。

上述的改善PMOS器件載流子遷移率的方法，其中，快速氮化退火工藝的溫度為1000-1100℃。

上述的改善PMOS器件載流子遷移率的方法，其中，快速氮化退火工藝的退火時(shí)間為10-50秒。

上述的改善PMOS器件載流子遷移率的方法，其中，基底氧化物層的材質(zhì)為二氧化硅。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明提出一種改善PMOS器件載流子遷移率的方法，通過在柵氧制備過程中，根據(jù)最后所需柵氧電性厚度目標(biāo)，通過優(yōu)化硅基氧化物的氧化時(shí)間來控制氧化層厚度，再通過調(diào)節(jié)去耦等離子氮化（Decouple?Plasma?Nitridation，簡稱DPN）工藝的時(shí)間或功率，以及精確優(yōu)化快速氮化退火（Post?Nitridation?Anneal?，簡稱PNA）工藝的時(shí)間，使得在基底氧化物層中的氮遠(yuǎn)離其與硅襯底接觸面，以提高空穴的遷移率，從而改善PMOS晶體管的性能。

附圖說明

圖1-3是本發(fā)明改善PMOS器件載流子遷移率的方法的流程示意圖；

圖4是改善前基底氧化物物層中氮的分布示意圖；

圖5是本發(fā)明改善PMOS器件載流子遷移率的方法改善后氮的分布示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的說明：

如圖1-3所示，一種改善PMOS器件載流子遷移率的方法，首先，在硅襯底1上采用快速加熱氧化（Rapid?Thermal?Oxidation）或原位水氣生成（In?Situ?Steam?Generation，簡稱ISSG）工藝，生長覆蓋硅襯底1的基底氧化物層2，該基底氧化物層2的材質(zhì)為二氧化硅（SiO₂）；根據(jù)最后所需柵氧電性厚度目標(biāo)，通過優(yōu)化基底氧化物層2的氧化時(shí)間來控制基底氧化物層2的厚度；其中，基底氧化物層2的厚度在7-15A。

其次，采用軟等離子進(jìn)行去耦等離子氮化（Decoupled?Plasma?Nitridation，簡稱DPN）工藝3，利用劑量為2E15atom/cm²-8E15atom/cm²的氮（nitrogen）將基底氧化物層2氮化為氮硅氧化物（SiON）層4。