[發明專利]CMOS柵氧化層的形成方法

在審

• 申請號: 201210230761.7
• 申請日: 2012-07-04
• 公開（公告）號: CN102751183A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 于濤;胡勇;李冰寒
• 申請（專利權）人: 上海宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/8238
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及半導體領域，特別涉及一種CMOS柵氧化層的形成方法。?

背景技術

現有技術中CMOS柵氧化層的形成包括以下步驟：?

在步驟101中，如圖2a所示，提供一襯底200，所述襯底200包括并列的NMOS區I和PMOS區II，在所述襯底200上形成氧化層201，所述氧化層作為后續離子注入的阻擋層；?

在步驟102中，如圖2b所示，涂覆第一光刻膠202，如圖2c所示，光刻第一光刻膠202形成NMOS區I的第一窗口202a；?

在步驟103中，如圖2d所示，在第一窗口202a中進行離子注入，在NMOS區I的襯底200中形成P阱區203，如圖2e所示，刻蝕去除第一窗口202a內的氧化層201，如圖2f所示，去除第一光刻膠202；?

在步驟104中，如圖2g所示，涂覆第二光刻膠204，如圖2h所示光刻形成PMOS區的第二窗口204a；?

在步驟105中，如圖2i所示，在第二窗口204a中進行離子注入在PMOS區的襯底中形成N阱區205，如圖2j所示刻蝕去除第二窗口204a內的氧化層201，如圖2k所示，去除第二光刻膠204；?

在步驟106中，如圖21所示，在NMOS區和PMOS區的襯底上沉積柵氧化層206。?

研究發現形成柵氧化層后用氟氣退火可以更好的修復襯底和CMOS柵氧化層界面處的懸掛鍵，降低界面缺陷密度，提高跨導，同時對于NMOS而言，可以減弱熱載流子注入效應和正偏溫度耦合效應，但是對于PMOS而言，在離子注入形成PMOS源漏區時，注入源一般為氟化硼，由于PMOS?柵氧化層中氟離子的存在，會引起源漏區的硼離子更容易穿透柵氧化層到達襯底和CMOS柵氧化層的界面，影響PMOS的閾值電壓，從而造成PMOS閾值電壓的不穩定性。如何在CMOS柵氧化層的形成過程中對NMOS的柵氧化層進行退火而不對PMOS的柵氧化層進行退火，從而提高NMOS性能且不影響PMOS的性質。?

發明內容

本發明的目的是提供一種CMOS柵氧化層的形成方法，以在提高NMOS的性能的同時不影響PMOS的性能。?

本發明的技術解決方案是一種CMOS柵氧化層的形成方法，包括以下步驟：?

提供一襯底，所述襯底包括并列的NMOS區和PMOS區，在所述襯底上形成氧化層，所述氧化層作為后續離子注入的阻擋層；?

在氧化層上形成第一掩膜層，圖形化第一掩膜層至暴露出NMOS區的氧化層；?

對暴露出的NMOS區的氧化層進行離子注入以在NMOS區的襯底中形成P阱區，刻蝕去除NMOS區的氧化層以暴露出NMOS區的襯底，去除第一掩膜層；?

在NMOS區的襯底上和PMOS區的氧化層上沉積第一柵氧化層，并采用氟氣進行退火；?

在氧化層上形成第二掩膜層，圖形化第二掩膜層至暴露出PMOS區的氧化層；?

對暴露出的PMOS區的氧化層進行離子注入以在PMOS區的襯底中形成N阱區，刻蝕去除PMOS區的第一柵氧化層和氧化層以暴露出PMOS區的襯底，去除第二掩膜層；?

在NMOS區的第一柵氧化層上和PMOS區的襯底上沉積第二柵氧化?層，所述NMOS區的柵氧化層包括第二柵氧化層和第一柵氧化層，所述PMOS區的柵氧化層包括第二柵氧化層。?

作為優選：所述采用氟氣進行退火過程中采用的氣體包括F₂和Ar，其中F₂∶Ar的體積比為1∶999-1∶99，退火溫度為300-600度，退火時間為10-30分鐘。?

作為優選：所述氧化層的厚度為100埃～500埃。?

作為優選：所述第一柵氧化層的厚度為10?！?0埃。?

作為優選：所述第二柵氧化層的厚度為10埃～100埃。?

與現有技術相比，本發明在制作CMOS的柵氧化層時在形成NMOS區域的第一柵氧化層后，用氟氣進行退火，修復襯底和CMOS柵氧化層界面處的懸掛鍵，從而有效的降低了NMOS區域中襯底和柵氧化層之間的界面缺陷密度，提高跨導，減弱熱載流子注入效應和正偏溫度耦合效應，PMOS區域的柵氧化層在后續的過程中形成，避免了PMOS柵氧化層中氟離子的存在，從而避免后續由于PMOS柵氧化層中氟離子的存在PMOS源漏區的硼離子穿透柵氧化層到達襯底和PMOS柵氧化層的界面，造成對PMOS的閾值電壓產生不利影響，本發明CMOS柵氧化層的形成方法一方面提高NMOS性能，另一方面不影響PMOS的性質。?

附圖說明