[發明專利]NMOS晶體管及MOS晶體管的形成方法

有效

• 申請號: 201210093395.5
• 申請日: 2012-03-31
• 公開（公告）號: CN103367155A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 鮑宇
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L21/28;H01L21/265
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

1.一種NMOS晶體管的形成方法，其特征在于，包括步驟：

提供半導體襯底，所述半導體襯底上形成有NMOS晶體管；

在所述半導體襯底上形成拉應力的氮化硅層，所述拉應力的氮化硅層覆蓋所述NMOS晶體管的柵極側壁和頂部表面；

在拉應力的氮化硅層上形成保護層，所述保護層露出NMOS晶體管柵極的頂部表面的拉應力的氮化硅層；

對所述NMOS晶體管的柵極的頂部表面的拉應力的氮化硅層進行等離子體處理，提高NMOS晶體管的柵極的頂部表面的拉應力的氮化硅層的楊氏模量；

去除保護層。

2.如權利要求1所述的NMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述等離子處理采用的氣體為Ar和H₂。

3.如權利要求2所述的NMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述Ar的流量為2000～5000sccm，H₂的流量為2000～6000sccm。

4.如權利要求2所述的NMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述等離子體處理的高頻功率為50～200watt，低頻功率為10～100watt，反應壓力為1～20torr。

5.如權利要求1所述的NMOS晶體管的形成方法，其特征在于，去除保護層和第二區域的拉應力的氮化硅層步驟之后，還包括：對所述半導體襯底進行退火。

6.如權利要求5所述的NMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述退火包括第一退火和第二退火，先進行第一退火，后進行第二退火。

7.如權利要求6所述的NMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述第一退火為尖峰退火，退火溫度為800～1200攝氏度，退火時間為0.5～5秒。

8.如權利要求6所述的NMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述第二退火為激光退火，退火溫度為1000～1400攝氏度，退火時間為0.1～2毫秒。

9.如權利要求5所述的NMOS晶體管的形成方法，其特征在于，退火后，所述拉應力的氮化硅的應力為500～1700Mpa。

10.如權利要求1所述的NMOS晶體管的形成方法，其特征在于，等離子體處理前，所述拉應力的氮化硅的應力為0～1200Mpa。

11.如權利要求1所述的NMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述拉應力的氮化硅層的厚度為150～160埃。

12.如權利要求1所述的NMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述保護層的材料為二氧化硅。

13.如權利要求1所述的NMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述保護層的形成方法為：形成覆蓋所述拉應力的氮化硅層的保護材料層；化學機械研磨或回刻蝕所述保護材料層，露出NMOS晶體管的柵極的頂部表面的拉應力的氮化硅層，形成保護層。

14.如權利要求1所述的NMOS晶體管的形成方法，其特征在于，在所述半導體襯底上形成拉應力的氮化硅層步驟之前，還包括：形成覆蓋所述NMOS晶體管和半導體襯底表面的緩沖層。

15.如權利要求14所述的NMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述緩沖層的材料為二氧化硅或氮氧化硅。

16.一種MOS晶體管的形成方法，其特征在于，包括步驟：

提供半導體襯底，所述半導體襯底包括第一區域和第二區域，所述第一區域形成有NMOS晶體管，所述第二區域形成有PMOS晶體管；

在所述半導體襯底上形成拉應力的氮化硅層，所述拉應力的氮化硅層覆蓋所述NMOS晶體管和PMOS晶體管的柵極的側壁和頂部表面；

在拉應力的氮化硅層上形成保護層，所述保護層露出NMOS晶體管和PMOS晶體管的柵極的頂部表面的拉應力的氮化硅層；

對所述NMOS晶體管和PMOS晶體管的柵極的頂部表面的拉應力的氮化硅層進行等離子體處理，提高NMOS晶體管和PMOS晶體管的柵極的頂部表面的拉應力的氮化硅層的楊氏模量；

去除保護層和第二區域的拉應力的氮化硅層。

17.如權利要求16所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述等離子處理采用的氣體為Ar和H₂。