[發(fā)明專(zhuān)利]NMOS晶體管及MOS晶體管的形成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210093395.5
• 申請(qǐng)日: 2012-03-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103367155A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鮑宇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/336
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/336;H01L21/28;H01L21/265
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制作領(lǐng)域，特別涉及一種NMOS晶體管及MOS晶體管的形成方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體器件為了達(dá)到更高的運(yùn)算速度、更大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量、以及更多的功能，半導(dǎo)體器件朝向更高的元件密度、更高的集成度方向發(fā)展，因此，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary?Metal?Oxide?Semiconductor，CMOS)晶體管的柵極變得越來(lái)越細(xì)且長(zhǎng)度變得比以往更短。為了獲得較好的電學(xué)性能，通常需要通過(guò)控制載流子遷移率來(lái)提高半導(dǎo)體器件性能。該技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵要素是控制晶體管溝道中的應(yīng)力。比如適當(dāng)控制應(yīng)力，提高了載流子(n-溝道晶體管中的電子，p-溝道晶體管中的空穴)遷移率，就能提高驅(qū)動(dòng)電流。因而應(yīng)力可以極大地提高晶體管的性能。

而現(xiàn)有技術(shù)中常用的引入應(yīng)力的方法主要是在溝道長(zhǎng)度方向引入應(yīng)力，如雙應(yīng)力襯墊(DSL，Dual?Stress?Liner)技術(shù)、應(yīng)力記憶技術(shù)(SMT，Stress?Memorization?Technology)等。

圖1～圖2為現(xiàn)有采用應(yīng)力記憶技術(shù)形成晶體管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

參考圖1，提供半導(dǎo)體襯底100，所述半導(dǎo)體襯底100上形成有晶體管10的柵極101，柵極101兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底100內(nèi)形成有晶體管10的源/漏區(qū)(圖中未示出)，所述柵極101兩側(cè)還具有側(cè)墻(圖中未示出)。

參考圖2，在所述半導(dǎo)體襯底100表面形成應(yīng)力層102，所述應(yīng)力層覆蓋柵極101的表面和側(cè)壁。

當(dāng)所述晶體管10為NMOS晶體管時(shí)，所述應(yīng)力層102為拉應(yīng)力的氮化硅；當(dāng)所述晶體管10為PMOS晶體管時(shí)，所述應(yīng)力層102為壓應(yīng)力的氮化硅。

在形成應(yīng)力層102后，對(duì)所述半導(dǎo)體襯底100進(jìn)行退火，使應(yīng)力層102中的應(yīng)力轉(zhuǎn)移到晶體管10的溝道區(qū)。

更多關(guān)于應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用請(qǐng)參考專(zhuān)利號(hào)為US7569443的美國(guó)專(zhuān)利。

現(xiàn)有的晶體管的形成方法中應(yīng)力層102施加在溝道區(qū)的應(yīng)力有限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供了一種NMOS晶體管及MOS晶體管的形成方法，提高了拉應(yīng)力的氮化硅層施加在NMOS晶體管溝道區(qū)的應(yīng)力。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種NMOS晶體管的形成方法，包括步驟：

提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有NMOS晶體管；

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

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

對(duì)所述NMOS晶體管的柵極的頂部表面的拉應(yīng)力的氮化硅層進(jìn)行等離子體處理，提高NMOS晶體管的柵極的頂部表面的拉應(yīng)力的氮化硅層的楊氏模量；

去除保護(hù)層。

可選的，所述等離子處理采用的氣體為Ar和H2。

可選的，所述Ar的流量為2000～5000sccm，H2的流量為2000～6000sccm。

可選的，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(yīng)壓力為1～20torr。

可選的，去除保護(hù)層和第二區(qū)域的拉應(yīng)力的氮化硅層步驟之后，還包括：對(duì)所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行退火。

可選的，所述退火包括第一退火和第二退火，先進(jìn)行第一退火，后進(jìn)行第二退火。

可選的，所述第一退火為尖峰退火，退火溫度為800～1200攝氏度，退火時(shí)間為0.5～5秒。

可選的，所述第二退火為激光退火，退火溫度為1000～1400攝氏度，退火時(shí)間為0.1～2毫秒。

可選的，退火后，所述拉應(yīng)力的氮化硅的應(yīng)力為500～1700Mpa。

可選的，等離子體處理前，所述拉應(yīng)力的氮化硅的應(yīng)力為0～1200Mpa。

可選的，所述拉應(yīng)力的氮化硅層的厚度為150～160埃。

可選的，所述保護(hù)層的材料為二氧化硅。

可選的，所述保護(hù)層的形成方法為：形成覆蓋所述拉應(yīng)力的氮化硅層的保護(hù)材料層；化學(xué)機(jī)械研磨或回刻蝕所述保護(hù)材料層，露出NMOS晶體管和PMOS晶體管的柵極的頂部表面的拉應(yīng)力的氮化硅層，形成保護(hù)層。

可選的，在所述半導(dǎo)體襯底上形成拉應(yīng)力的氮化硅層步驟之前，還包括：形成覆蓋所述NMOS晶體管和PMOS晶體管和半導(dǎo)體襯底表面的緩沖層。

可選的，所述緩沖層的材料為二氧化硅或氮氧化硅。