[發(fā)明專利]雙應(yīng)力薄膜的制造方法以及半導(dǎo)體器件

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210451702.2
• 申請日: 2012-11-12
• 公開（公告）號: CN102931142A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張文廣;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: H01L21/8238
• 分類號: H01L21/8238;H01L21/314;H01L21/3105;H01L27/092
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 陸花

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路制造領(lǐng)域，特別涉及一種雙應(yīng)力薄膜的制造方法以及半導(dǎo)體器件。

背景技術(shù)

隨著CMOS半導(dǎo)體器件工藝的發(fā)展以及按比例尺寸縮小，應(yīng)力工程在半導(dǎo)體工藝和器件性能方面起到越來越大的作用；CMOS器件中引入應(yīng)力，主要是為了提高器件載流子遷移率，在CMOS器件溝道方向（longitudinal）上張應(yīng)力對NMOS電子遷移率有益，而壓應(yīng)力對PMOS空穴遷移率有益，在溝道寬度方向（transverse）上的張應(yīng)力對NMOS和PMOS器件的載流子遷移率均有益，而在垂直溝道平面方向（out-of-plane）的壓應(yīng)力對NMOS器件電子遷移率有益，張應(yīng)力則對PMOS器件空穴遷移率有益。

應(yīng)力記憶效應(yīng)（SMT，Stress?memorization?technique）是一種CMOS工藝中引入應(yīng)力的方法，通常其工藝流程為：在器件源/漏注入之后，沉積一層氮化硅薄膜保護(hù)層（cap?layer），緊接著進(jìn)行源/漏退火，在源/漏退火過程中，會產(chǎn)生氮化硅薄膜保護(hù)層、多晶硅柵以及側(cè)墻之間的熱應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力效應(yīng)，這些應(yīng)力會被記憶在多晶硅柵之中，在多晶硅中沿垂直溝道平面方向（out-of-plane）會產(chǎn)生張應(yīng)力，而溝道方向（longitudinal）會產(chǎn)生壓應(yīng)力；在接下來的工藝中，氮化硅薄膜保護(hù)層被刻蝕掉，但記憶在多晶硅柵中的應(yīng)力，仍然會傳導(dǎo)到CMOS半導(dǎo)體器件的溝道之中，傳導(dǎo)到溝道中的應(yīng)力為垂直溝道平面方向（out-of-plane）的壓應(yīng)力以及溝道方向（longitudinal）上的張應(yīng)力，由上述應(yīng)力對CMOS器件載流子遷移率的影響可以得出，這樣的應(yīng)力效果對提高NMOS器件電子遷移率有益，可提高NMOS器件性能。

應(yīng)變硅技術(shù)（Stain?silicon）集成工藝在45納米節(jié)點開始已經(jīng)得到大范圍的應(yīng)用。特別對于金屬前介質(zhì)沉積工藝段內(nèi)（PMD?loop），雙應(yīng)力薄膜（Dual?StressLiner）成為必選項，用來提高器件速度。目前業(yè)界選擇氮化硅薄膜作為雙應(yīng)力薄膜，但是氮化硅薄膜介電常數(shù)較高（一般為7.0左右）,越來越不能滿足一些先進(jìn)器件對電阻電容延遲（RC?delay）的要求，即，滿足不了器件速度的要求；而且就目前工藝集成來說，不同應(yīng)力薄膜的交疊區(qū)域處理是一個難點，很容易因為交疊區(qū)域而造成良率的損失。因此，急需找到一種不會降低器件速度的低介電常數(shù)薄膜作為雙應(yīng)力薄膜，并且和現(xiàn)有工藝兼容，并且不產(chǎn)生工藝缺陷的工藝方法。目前對于交疊的問題，主要通過干法刻蝕工藝的調(diào)整或者在版圖設(shè)計時候加以考慮，以盡量減少對良率的影響，但是增加了工藝控制的難度。并且上述方法都不能徹底有效地解決問題。

此外，由于碳化硅沉積過程中通常都使用了NH₃等含氮的反應(yīng)氣體，因此碳化硅薄膜中不可避免的存在氮元素（游離氮），游離氮溢出與光阻層發(fā)生反應(yīng)，使所述光阻層氮中毒，進(jìn)而影響后續(xù)工藝的順利進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種雙應(yīng)力薄膜的制造方法，避免后續(xù)光刻工藝中光阻失效而導(dǎo)致曝光效率的下降，從而影響最終應(yīng)力目標(biāo)值和均勻性的風(fēng)險，并可避免傳統(tǒng)雙應(yīng)力薄膜(Dual?Stress?Liner)工藝存在的交疊區(qū)域問題，從而解決因為交疊區(qū)域而造成良率損失的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種雙應(yīng)力薄膜的制造方法，包括：

提供一具有第一區(qū)域和第二區(qū)域的襯底，所述襯底上形成有碳化硅薄膜，所述碳化硅薄膜包括形成于所述襯底上的含氮的碳化硅薄膜以及覆蓋所述含氮的碳化硅薄膜的不含氮的碳化硅薄膜，所述碳化硅薄膜為壓應(yīng)力薄膜；

在所述第一區(qū)域的碳化硅薄膜上覆蓋光阻層；

利用UV光照射所述第二區(qū)域的碳化硅薄膜，使所述第二區(qū)域的碳化硅薄膜轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓚?yīng)力薄膜；

去除所述第一區(qū)域的碳化硅薄膜上的光阻層。

可選的，在所述的雙應(yīng)力薄膜的制造方法中，所述碳化硅薄膜的厚度在100~1000埃之間。

可選的，在所述的雙應(yīng)力薄膜的制造方法中，利用UV光照射所述第二區(qū)域的碳化硅薄膜前，所述碳化硅薄膜的壓應(yīng)力在300~400MPa之間。

可選的，在所述的雙應(yīng)力薄膜的制造方法中，利用UV光照射所述第二區(qū)域的碳化硅薄膜后，所述第二區(qū)域的碳化硅薄膜的拉應(yīng)力在600~800MPa之間。

可選的，在所述的雙應(yīng)力薄膜的制造方法中，去除所述第一區(qū)域的碳化硅薄膜上的光阻層之后，還包括：

在所述第二區(qū)域的碳化硅薄膜上覆蓋光阻層；

利用惰性氣體等離子體處理所述第一區(qū)域的碳化硅薄膜；