一种应变硅器件的制造方法

文档序号:7148013阅读:258来源:国知局
专利名称:一种应变硅器件的制造方法
一种应变硅器件的制造方法技术领域
本发明属于半导体集成电路制造工艺技术领域,一种应变硅器件的制造方法。
背景技术
MOS晶体管性能提升主要有二种途径提闻CMOS的棚电容;提闻载流子迁移率; 以及减小器件沟道长度。传统提升方法都在于减小沟道长度以及栅介电层的厚度,这种方法被称为晶体管的尺寸缩小法。然而在小于IOOnm的沟道长度情况下,单纯缩小尺寸已受到物理极限以及设备成本的限制而无法使器件达到预期性能,提高沟道载流子迁移率成为进一步提高器件工作速度的主要途径之一。
沟道载流子迁移率的提升可通过应变硅的方法实现,即通过物理方法拉伸或是压缩硅晶格来达到提高MOS晶体管载流子迁移率以至提高晶体管性能。应变硅的实现方法有很多种,按应力方向可分为双轴应变和单轴应变,按实现工艺分有应力记忆技术(Stress Memorization Technique,简称SMT),刻蚀阻挡层应变工艺,边墙邻近技术和嵌入式锗娃源漏工艺等。
CMOS应变硅工艺主要流程如下
在多晶硅栅极形成后,多晶硅栅极两侧的侧墙形成前,完成源漏扩展部分注入;
淀积介质膜,介质膜一般为薄氧化硅和氮化硅,通过刻蚀在多晶硅栅极两侧形成氮化硅侧墙,并去除平面上的氮化硅;
源漏注入,此时源漏部分均为非晶硅;
淀积应力膜,应力膜通常为薄的氧化硅膜和高应力氮化硅膜;
高温快速退火,激活源漏注入杂质。同时,受应力膜的影响,源、漏和栅区的硅在重结晶的过程中将对沟道产生应力,形成应变硅;
退火完成后,将应力膜去除,但应力效果仍保留在沟道中,即产生应力记忆效果;
淀积金属硅化物阻挡层,一般为氧化硅和氮化硅;
通过光刻、刻蚀,使少部分无需金属硅化物的器件(如高阻电阻,ESD器件等)上的金属硅化物阻挡层被保留,其它区域的金属硅化物阻挡层将被去除;
接着淀积金属,退火硅化,在器件的源、漏和栅部分形成金属硅化物,而侧墙起到隔绝栅和源漏的作用。
然而由于侧墙的存在,会影响到淀积的高应力膜对沟道的应变效果,且去除高应力膜也需要一系列的光刻一蚀刻一清洗等步骤,增加了应力记忆技术工艺实施的成本。发明内容
本发明的主要目的在克服现有技术的缺陷,提供一种实现应变硅的方法,不仅应力膜对沟道的应变效果会更显著,而且减少了工艺步骤,降低了生产成本。
为达成上述目的,本发明提供一种应变硅器件的制造方法,包括如下步骤在衬底上形成多晶硅栅极,进行源漏扩展部分的杂质注入;依次淀积氧化层及氮化硅层并反刻,形成所述多晶硅栅极的侧墙;源漏杂质注入;去除所述侧墙的氮化硅层;淀积高应力膜;对源漏进行高温快速退火,以激活注入杂质;通过光刻、刻蚀所述高应力膜,以形成金属硅化物阻挡层及所述多晶硅栅极的侧墙结构。
可选的,去除所述侧墙的氮化硅层的步骤包括去除部分所述氧化层以形成薄氧化层。
可选的,去除所述侧墙的氮化硅层的步骤包括去除所述氧化层,并在上述步骤形成的结构上方淀积一层的薄氧化层。
可选的,所述薄氧化层的厚度为50 150 A0
可选的,所述高应力薄膜为氮化硅膜。
可选的,所述高应力薄膜的应力大于等于lGpa。
可选的,所述高应力薄膜的厚度在为300..-1000 A
本发明的优点在于利用高应力膜在多晶栅上形成侧墙结构并作为金属硅化物阻挡层,省掉了额外的金属硅化物阻挡层淀积和高应力膜去除步骤,工艺简便、更节省了材料,降低了应力记忆技术工艺实施的成本。此外,由于高应力膜淀积时,侧墙已被去除,应力膜对沟道的应变效果会更显著。


图广图3所示为本发明的应变硅器件的制造方法的各步骤结构剖面示意图。
具体实施方式
为使本发明的内容更加清楚易懂,以下结合说明书附图,对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例,本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。
下面将参照图f 3描述根据本发明的应变硅器件制造方法的一较佳实施例。
请参考图1,按常规CMOS工艺流程在衬底上形成多晶硅栅极1,多晶硅栅极两侧的侧墙2和源漏区3。半导体衬底的材料可为单晶硅材料,或是绝缘硅材料(S0I),还可以是其他半导体材料等。多晶硅栅极,侧墙以及源漏区采用常规工艺形成,简单来说,其工艺步骤包括在衬底上生成栅氧化层,在栅氧化层上淀积多晶硅层,利用光刻、刻蚀工艺形成多晶硅栅极1,进行源漏扩展部分的杂质注入;接着依次淀积氧化层及氮化硅层并反刻,在多晶硅栅极两侧形成侧墙2。然后进行源漏杂质注入,形成多晶硅栅极的源漏区3,此时源漏为非晶硅。
请参考图2,将侧墙上的氮化硅层刻蚀掉,较佳的,在去除氮化硅层时一并去除部分的氧化层以保留一层薄氧化层,从而在随后对高应力膜刻蚀时,将停留在薄氧化层上而不会刻到硅,以保护多晶硅栅极。保留的薄氧化层厚度优选为IW A。当然在本发明的其他实施例中,也可在刻蚀氮化硅层时将全部氧化层一并去除,之后再淀积一层薄氧化层,薄氧化层的厚度可为50'. 150 A
接着淀积高应力薄膜4,如氮化硅膜,应力在IGPa以上,厚度在30(Tl000A。之后, 按常规CMOS工艺进行高温快速退火,以激活源漏注 入杂质,此时源漏3为单晶硅。同时,受高应力膜的影响,在高温快速退火后,源漏区3和栅区的硅在重结晶的过程中将对沟道产生相应的应力,从而使高应力膜的应力“记忆”于沟道中。
进一步的,请参考图3,退火完成后,通过光刻、刻蚀,使无需金属硅化物的器件(如高阻电阻,ESD器件等)上的高应力膜被保留,该部分高应力膜即可作为金属硅化物阻挡层 (图中未示),而在其它区域,高应力膜则在多晶硅栅极上形成侧墙结构4’。之后再淀积金属,退火硅化,在器件的源、漏和栅部分形成金属硅化物,而高应力膜所形成的侧墙结构则起到隔绝栅和源漏的作用。
综上所述,本发明利用高应力膜在多晶栅上形成侧墙结构并作为金属硅化物阻挡层,省掉了额外的金属硅化物阻挡层淀积和高应力膜去除步骤,工艺简便、更节省了材料, 降低了应力记忆技术工艺实施的成本。此外,由于高应力膜淀积时,侧墙已被去除,应力膜对沟道的应变效果会更显著。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上,然所述诸多实施例仅为了便于说明而举例而已,并非用以限定本发明,本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰,本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。·
权利要求
1.一种应变硅器件的制造方法,其特征在于,包括以下步骤在衬底上形成多晶硅栅极,进行源漏扩展部分的杂质注入;依次淀积氧化层及氮化硅层并反刻,形成所述多晶硅栅极的侧墙;源漏杂质注入;去除所述侧墙的氮化硅层;在上述步骤形成的结构上方淀积高应力膜;对源漏进行高温快速退火,以激活注入杂质;通过光刻、刻蚀所述高应力膜,以形成金属硅化物阻挡层及所述多晶硅栅极的侧墙结构。
2.根据权利要求1所述的应变硅器件的制造方法,其特征在于,去除所述侧墙的氮化硅层的步骤包括去除部分所述氧化层以形成薄氧化层。
3.根据权利要求1所述的应变硅器件的制造方法,其特征在于,去除所述侧墙的氮化硅层的步骤包括去除所述氧化层,并在上述步骤形成的结构上方淀积一层薄氧化层。
4.根据权利要求2或3所述的应变硅器件的制造方法,其特征在于,所述薄氧化层的厚度为50~150 A0
5.根据权利要求1所述的应变硅器件的制造方法,其特征在于,所述高应力薄膜为氮化娃膜。
6.根据权利要求1所述的应变硅器件的制造方法,其特征在于,所述高应力薄膜的应力大于等于lGpa。
7.根据权利要求1所述的应变硅器件的制造方法,其特征在于,所述高应力薄膜的厚度在为300 1000 A
全文摘要
本发明公开了一种应变硅器件的制造方法,包括在衬底上形成多晶硅栅极,进行源漏扩展部分的杂质注入;依次淀积氧化层及氮化硅层并反刻,形成所述多晶硅栅极的侧墙;源漏杂质注入;去除所述侧墙的氮化硅层并保留部分氧化层;淀积高应力膜;对源漏进行高温快速退火,以激活注入杂质;通过光刻、刻蚀所述高应力膜,以形成金属硅化物阻挡层,且所述高应力膜在所述多晶硅栅极上形成侧墙结构。本发明工艺简便,成本低廉,且所制造的应变硅器件具有更佳的应力效果。
文档编号H01L21/336GK103065970SQ201210545579
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月14日 优先权日2012年12月14日
发明者李铭 申请人:上海集成电路研发中心有限公司
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