[發明專利]一種半導體器件及其制造方法和電子裝置

有效

• 申請號: 201410025557.0
• 申請日: 2014-01-20
• 公開（公告）號: CN104795412B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 于書坤;韋慶松
• 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: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H01L21/8238
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所11336
• 代理人: 高偉,趙禮杰

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，具體而言涉及一種半導體器件及其制造方法和電子裝置。

背景技術

在半導體技術領域中，對于先進的半導體技術（例如28nm工藝），應力工程成為器件性能提升的最重要的因素之一。對于PMOS，鍺硅（SiGe）技術可以通過給溝道施加壓應力來提高載流子遷移率。對于NMOS，則可以通過碳硅（SiC）技術或應力記憶技術（stress memory technology，SMT）給溝道施加張應力來提高載流子遷移率。

在低端技術中，淺溝槽隔離（STI）僅用于器件的隔離。但是，隨著集成電路（IC）尺寸的縮小，NMOS和PMOS的性能都在很大程度上受到STI的應力的影響。寬度方向（W-direction）的張應力有益于NMOS和PMOS，但是，它的影響弱于長度方向（L-direction）的張應力。長度方向（L-direction）的張應力對NMOS有益但對PMOS有害。之前的STI由于熱失配（STI和硅襯底的熱膨脹系數不同）和晶格失配（氧原子導致的晶格變大）而提供壓應力，然而，在45nm及以下的工藝中，一些類型的STI（HARP或具有SiCoNi的HARP）由于松的或多孔的氧化物膜工藝而產生張應力或中性應力。這種氧化物膜有利于空隙填充。但是，長度方向的張應力將降低PMOS的性能，這導致了在一些高性能要求的集成電路中，有時PMOS的應力不夠大且載流子遷移率不能滿足要求，最終導致半導體器件（例如SRAM）的良率受到影響。

顯然，隨著器件尺寸的縮小以及對器件性能的要求越來越高，現有技術中的PMOS由于受到來自STI的長度方向（L-direction）的張應力的影響，性能將難以滿足對PMOS的性能的要求。為解決上述問題，本發明提出一種新的半導體器件的制造方法。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種半導體器件及其制造方法和電子裝置。

本發明實施例一提供一種半導體器件的制造方法，所述方法包括：

步驟S101：提供半導體襯底，在所述半導體襯底內形成淺溝槽隔離，其中所述淺溝槽隔離包括PMOS長度方向的淺溝槽隔離；

步驟S102：對所述PMOS長度方向的淺溝槽隔離進行中性粒子注入以使其對所述PMOS的溝道施加壓應力；

步驟S103：在所述半導體襯底上形成層間介電層。

可選地，所述步驟S102包括：

步驟S1021：在所述半導體襯底上形成掩膜，其中所述掩膜在所述PMOS長度方向的淺溝槽隔離的上方具有開口；

步驟S1022：通過所述掩膜對所述PMOS長度方向的淺溝槽隔離進行中性粒子注入。

可選地，在所述步驟S102中，所述中性粒子為鍺（Ge）原子、錫（Sn）原子、碳（C）原子或鉛（Pb）原子。

可選地，在所述步驟S102中，所述中性粒子為砷化鎵分子。

可選地，在所述步驟S102中，所述中性粒子的注入劑量為1E14～1E16。

其中，在所述步驟S101中，所述PMOS長度方向的淺溝槽隔離具有張應力，或既不具有張應力也不具有壓應力。

本發明實施例二提供一種半導體器件，包括半導體襯底以及位于所述半導體襯底內的淺溝槽隔離；其中，所述淺溝槽隔離包括PMOS長度方向的淺溝槽隔離，所述PMOS長度方向的淺溝槽隔離內具有對所述PMOS的溝道施加壓應力的中性粒子注入層。

可選地，所述中性粒子注入層包括鍺原子、錫原子、碳原子、鉛原子或砷化鎵分子。

其中，所述中性粒子注入層中的中性粒子的注入劑量為1E14～1E16。

本發明實施例三提供一種電子裝置，其包括如上所述的半導體器件。

本發明的半導體器件的制造方法，通過對PMOS的長度方向的淺溝槽隔離進行中性粒子注入，可以使得該淺溝槽隔離對PMOS的溝道施加壓應力，提高了PMOS器件的載流子遷移率，進而提高了整個半導體器件的性能。本發明的半導體器件，在PMOS的長度方向的淺溝槽隔離內具有對PMOS的溝道施加壓應力的中性粒子注入層，因而可以提高PMOS器件的載流子遷移率，進而提高半導體器件的性能。本發明的電子裝置，使用了上述半導體器件，同樣具有上述優點。

附圖說明

本發明的下列附圖在此作為本發明的一部分用于理解本發明。附圖中示出了本發明的實施例及其描述，用來解釋本發明的原理。

附圖中：

圖1A-1E為本發明實施例一的半導體器件的制造方法的相關步驟形成的圖形的示意性剖視圖；