[發(fā)明專利]用于改善半導體應變器件NBTI的方法和結(jié)構(gòu)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911163029.0
• 申請日: 2019-11-25
• 公開（公告）號: CN110867376A
• 公開（公告）日: 2020-03-06
• 發(fā)明（設計）人: 李潤領(lǐng);張彥偉
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華力集成電路制造有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/78
• 代理公司: 上海浦一知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 戴廣志

本申請公開了一種用于改善半導體應變器件NBTI的方法和結(jié)構(gòu)。其中，方法包括：提供一基底以及形成于基底上的器件；在器件上沉積分子塞薄膜結(jié)構(gòu)，分子塞薄膜結(jié)構(gòu)包括至少一層分子塞薄膜；在分子塞薄膜結(jié)構(gòu)上沉積應力薄膜；進行退火工藝，通過退火工藝增大應力薄膜對器件施加的應力。其中，結(jié)構(gòu)包括：基底以及形成于基底上的器件；形成于器件上的分子塞薄膜結(jié)構(gòu)，分子塞薄膜結(jié)構(gòu)包括至少一層分子塞薄膜；形成于分子塞薄膜結(jié)構(gòu)上的應力薄膜。本申請通過在應力薄膜下沉積分子塞薄膜結(jié)構(gòu)，使得分子塞薄膜結(jié)構(gòu)與應力薄膜配合作用，以解決相關(guān)技術(shù)中半導體器件的出現(xiàn)負偏壓溫度不穩(wěn)定性的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及半導體器件制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于改善半導體應變器件NBTI的方法和結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

近年來，應變技術(shù)由于在提高互補金屬氧化物半導體(Complementary MetalOxide Semiconductor,CMOS)器件性能方面具備卓越表現(xiàn)而備受關(guān)注。尤其是針對90納米(nm)以下薄膜技術(shù)工藝，引入了很多方法用于提高載流子的電遷移率。

例如，相關(guān)技術(shù)中，對于P型金屬氧化物半導體(Positive Channel Metal OxideSemiconductor,PMOS)器件，通常在基體表面沉積應力薄膜，通過壓縮應力薄膜，提高壓應力，以提高PMOS器件空穴的遷移率；對于N型金屬氧化物半導體(Negative Channel MetalOxide Semiconductor,NMOS)器件，在基體表面沉積應力薄膜，通過拉伸應力薄膜，提高張應力，以提高NMOS器件電子的遷移率，從而改善器件的導電性能。

然而，如圖2所示，由于所沉積的應力薄膜懸掛有較多的Si-H鍵和N-H鍵，在后續(xù)退火過程中，懸掛鍵容易斷裂產(chǎn)生H原子，又由于H原子的不穩(wěn)定性，兩個H原子結(jié)合會向半導體器件的柵氧界面擴散，從而會引起半導體器件的出現(xiàn)負偏壓溫度不穩(wěn)定性(NBTI，Negative Bias Temperature Instability)。

發(fā)明內(nèi)容

本申請?zhí)峁┝艘环N用于改善半導體應變器件NBTI的方法和結(jié)構(gòu)，可以解決相關(guān)技術(shù)中半導體器件的出現(xiàn)負偏壓溫度不穩(wěn)定性的問題。

一方面，本申請實施例提供了一種用于改善半導體應變器件NBTI的方法，包括以下步驟：

提供一基底以及形成于所述基底上的器件；

在所述器件上沉積分子塞薄膜結(jié)構(gòu)，所述分子塞薄膜結(jié)構(gòu)包括至少一層分子塞薄膜；

在所述分子塞薄膜結(jié)構(gòu)上沉積應力薄膜；

進行退火工藝，通過退火工藝增大所述應力薄膜對所述器件施加的應力。

可選的，所述在所述器件上沉積分子塞薄膜結(jié)構(gòu)，包括：

通過ALD工藝，在器件上沉積所述分子塞薄膜結(jié)構(gòu)。

可選的，所述通過ALD工藝，在半導體器件上沉積所述分子塞薄膜結(jié)構(gòu)，包括：在300℃～700℃的溫度范圍內(nèi)，通過ALD工藝，在器件上沉積所述分子塞薄膜結(jié)構(gòu)。

可選的，所述分子塞薄膜的厚度范圍為：10A-200A。

可選的，所述分子塞薄膜包括純SiN、經(jīng)摻雜碳元素的SiN以及經(jīng)摻雜硼元素的SiN中的至少一種材料。

可選的，所述在所述分子塞薄膜結(jié)構(gòu)上沉積應力薄膜，包括：

通過CVD工藝在所述分子塞薄膜結(jié)構(gòu)上沉積應力薄膜。

可選的，所述應力薄膜選包括純SiN、經(jīng)摻雜碳元素的SiN以及經(jīng)摻雜硼元素的SiN中的至少一種材料。

另一方面，本申請的實施例提供一種用于改善半導體應變器件NBTI的結(jié)構(gòu)，包括：