專利名稱：：壓縮性氮化物膜及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制造。更確切的說，其涉及形成覆蓋場效應(yīng)晶體管以改善其中電子電荷或空穴的遷移率的氮化物膜。
背景技術(shù)：
：在設(shè)計(jì)和制造半導(dǎo)體器件的領(lǐng)域中，在本領(lǐng)域中眾所周知，器件的襯底中的機(jī)械應(yīng)力可能影響所述器件的性能，并且應(yīng)力設(shè)計(jì)在改善器件性能中起到重要作用。例如，在制造場效應(yīng)晶體管(FET)的過程中，例如互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)FET器件，應(yīng)力通常施加到所述器件襯底中的溝道區(qū)域來改善其中的電子或空穴的遷移率。除了其他以外，所述電子或空穴的遷移率進(jìn)而可以提高所述器件的操作速度。如本領(lǐng)域中眾所周知，對不同類型的器件，應(yīng)力通常不同地施加和/或設(shè)計(jì)。例如，根據(jù)器件為p型FET(PFET)器件或是n型FET(NFET)器件，施加的應(yīng)力可能不同。就PFET器件，例如PFET柵極而言，通常在器件柵極區(qū)域下的襯底中的溝道區(qū)域中設(shè)計(jì)縱向壓應(yīng)力。作為選擇，氮化物膜或氮化物膜層可以在PFET器件頂部沉積并覆蓋PFET器件。沉積的氮化物膜，由于其高固有壓應(yīng)力，可以從外部引入應(yīng)力到器件的目標(biāo)溝道區(qū)域，從而可以達(dá)到相似的應(yīng)力水平。壓縮性氮化物膜或氮化物膜層可以通過沉積工藝形成，例如等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)工藝，并且形成的膜通常在形狀上共形。如本領(lǐng)域中眾所周知，在通過PECVD工藝沉積氮化物膜的過程中，在沉積的膜上部區(qū)域周圍可能發(fā)生夾斷(pinchoff)。夾斷可能導(dǎo)致膜內(nèi)部和/或其下面生成空腔，在隨后的金屬化工藝中，其可能在膜下面的密集間距的FET柵極之間不利地變成泄漏路徑。雖然泄漏^各徑的形成在某種范圍內(nèi)可以通過改進(jìn)的工藝緩解，如將在后文中詳細(xì)描述的改進(jìn)的反應(yīng)離子蝕刻(RIE)，但半導(dǎo)體工業(yè)器件尺寸的飛速減小和器件加工復(fù)雜性的增加，可能持續(xù)減少和/或最終消除該改進(jìn)的RIE當(dāng)前在防止夾斷、空腔和/或泄漏^各徑生成中起到的效果和效率。除了上文描述的"空腔，，外，通過PECVD工藝的氮化物膜的沉積可能還會導(dǎo)致在內(nèi)裝多晶硅接觸(nestedpoly-contactPC)結(jié)構(gòu)中"隧道"的形成，該結(jié)構(gòu)在器件柵極和源和/或漏極交界區(qū)域附近。類似于由于夾斷形成的空腔，"隧道"可能在隨后的金屬化過程中填充金屬元素，也變成泄漏路徑或短路。半導(dǎo)體器件不同范圍或區(qū)域之間的泄漏路徑或短路可能導(dǎo)致器件性能的退化和/或器件的徹底失效。同樣在本領(lǐng)域中眾所周知，高密度等離子體(HDP)沉積工藝可以應(yīng)用到生產(chǎn)覆蓋PFET器件的壓縮性氮化物膜。HDP氮化物工藝已經(jīng)應(yīng)用于后端(BEOL)工藝相關(guān)的銅(Cu)帽層沉積中。HDP工藝典型使用低頻率、例如400kHz(LF)功率源以產(chǎn)生充滿等離子體的環(huán)境。然后等離子體沉積到半導(dǎo)體器件的表面上以形成膜。半導(dǎo)體器件通常被偏置。例如，為了生成壓應(yīng)力的氮化物膜，在300mm晶片襯底上的半導(dǎo)體器件可以約400W的固定功率偏置，其相當(dāng)于約0.5W/ci^的固定功率密度。功率源典型為在約13.56MHz的高頻率(HF)功率源。實(shí)驗(yàn)顯示，固定偏置功率密度，例如0.5W/cm2，可以生成應(yīng)力水平高達(dá)-3100MPa的高壓縮性氮化物膜。然而，同樣在本領(lǐng)域中眾所周知，為了生成非常高應(yīng)力水平的目的，在此固定偏置條件下形成的氮化物膜，同樣可能在這些區(qū)域生成"縫隙"，例如柵極和柵極周邊的間隔物之間的界面區(qū)域，在其周圍柵極結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)微小的結(jié)構(gòu)變化。另外，其目標(biāo)為生成高壓縮性氮化物膜的HDP沉積工藝同樣生成由于夾斷而導(dǎo)致的空腔，如上文關(guān)于PECVD工藝的描述。結(jié)合附圖，從本發(fā)明的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明將被更全面的了解并理解，附圖為圖1為被依照傳統(tǒng)方法形成的壓縮性氮化物膜覆蓋的兩個(gè)PFET柵極的示意圖，；圖2為被依照另一個(gè)傳統(tǒng)方法形成的壓縮性氮化物膜覆蓋的兩個(gè)PFET柵極的示意圖3為被依照再一個(gè)傳統(tǒng)方法形成的壓縮性氮化物膜覆蓋的兩個(gè)PFET柵極的示意圖，；圖4為被依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例而形成的壓縮性氮化物膜覆蓋的兩個(gè)PFET柵極的示意圖5為依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在不同偏置功率下形成的壓縮性氮化物膜應(yīng)力水平樣品數(shù)據(jù)的圖示；圖6為顯示被依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例而形成的壓縮性氮化物膜覆蓋的樣品PFET柵極的掃描電子顯微鏡的圖像；以及圖7為一些樣品數(shù)據(jù)的圖示，顯示了具有依照本發(fā)明的實(shí)施例而形成的壓縮性膜的PFET柵極的產(chǎn)率改進(jìn)?？梢岳斫猓瑸榱藞D示的簡單和清晰，在圖中顯示的元件不需要按比例
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種在襯底上的至少一個(gè)柵極結(jié)構(gòu)上方形成壓縮性氮化物膜的方法。該方法可以包括使用至少硅烷、氬和氮?dú)馍筛呙芏鹊入x子體；將襯底偏置到至少0.8W/cn^的高頻率功率密度；并且在柵極結(jié)構(gòu)的頂部上沉積高密度等離子體，形成壓縮性氮化物膜層。本發(fā)明的實(shí)施例也可以提供在襯底上的第一和第二柵極結(jié)構(gòu)上方形成壓縮性氮化物膜層的方法。該方法可以包括在第一柵極結(jié)構(gòu)和第二柵極結(jié)構(gòu)之間形成壓縮性氮化物膜層。依照一個(gè)實(shí)施例，該方法可以包括形成具有一厚度的壓縮性氮化物膜層，該厚度在第一和第二柵極結(jié)構(gòu)之間的中點(diǎn)測量，至少為第一和第二柵極結(jié)構(gòu)之間距離的一半。依照另一個(gè)實(shí)施例，第一和第二柵極結(jié)構(gòu)之間的距離小于第一和第二柵極結(jié)構(gòu)的尺寸的一又二分之一。依照再一個(gè)實(shí)施例，該方法可以包括將襯底偏置于變化的功率密度，調(diào)節(jié)在第一和第二柵極結(jié)構(gòu)之間形成的壓縮性氮化物膜層的厚度。例如，該方法可以包括調(diào)節(jié)偏置到襯底的功率密度，使壓縮性氮化物膜層的峰到谷的距離與峰到峰的距離達(dá)到預(yù)設(shè)的縱橫比。依照一個(gè)實(shí)施例，該方法可以包括在沉積高密度等離子體的過程中，將襯底保持375。C到44(TC的溫度，優(yōu)選在40(TC到42(TC之間。依照另一個(gè)實(shí)施例，該方法可以包括在沉積高密度等離子體的過程中，保持少于10mTorr的珪烷、氬和氮?dú)獾慕M合壓力。依照再一個(gè)實(shí)施例，方法可以包括在沉積高密度等離子體的過程中，保持氬和氮?dú)獾谋壤?.5到l.O之間。依照一個(gè)實(shí)施例，方法可以包括將襯底偏置到12MHz到15MHz、優(yōu)選為約13.56MHz頻率的高頻率功率。本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種制造包含多個(gè)場效應(yīng)晶體管的半導(dǎo)體器件的方法。該方法可以包括在村底上形成場效應(yīng)晶體管的柵才及結(jié)構(gòu)；將襯底置于充滿高密度等離子體的環(huán)境中；給襯底施加至少0.8W/cii^功率密度的偏置功率；和使用高密度等離子體在形成于襯底上的場效應(yīng)晶體管的頂部上生成壓縮性氮化物膜層。依照一個(gè)實(shí)施例，襯底可以為300mm晶片并且該方法可以包括給襯底施加至少600W的偏置功率來產(chǎn)生壓縮性氮化物膜層。依照另一個(gè)實(shí)施例，襯底可以為200mm晶片并且該方法可以包括給襯底施加至少250W的偏置功率來產(chǎn)生壓縮性氮化物膜層。本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體器件，其有至少兩個(gè)相鄰的場效應(yīng)晶體管柵極結(jié)構(gòu)，和在相鄰的場效應(yīng)晶體管柵極結(jié)構(gòu)頂部上的壓縮性氮化物膜，其中壓縮性氮化物膜之間的厚度高于柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)部的厚度。依照一個(gè)實(shí)施例，兩個(gè)相鄰柵極結(jié)構(gòu)之間的距離小于氮化物膜的厚度的兩倍。依照另一個(gè)實(shí)施例，至少一個(gè)柵極結(jié)構(gòu)的高度與氮化物膜的厚度之比大于一。依照一個(gè)實(shí)施例，氮化物膜有至少2000MPa的壓應(yīng)力。依照另一個(gè)實(shí)施例，氮化物膜有至少-2500MPa的壓應(yīng)力。依照再一個(gè)實(shí)施例，場效應(yīng)晶體管可以為p型場效應(yīng)晶體管，優(yōu)選為互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)p型場效應(yīng)晶體管。本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種形成壓應(yīng)力氮化物膜的方法。該方法可以包括在襯底上產(chǎn)生多個(gè)p型場效應(yīng)晶體管柵極結(jié)構(gòu)；將柵極結(jié)構(gòu)置于高密度等離子體環(huán)境中；給襯底施加不同密度的高頻率偏置功率；并且沉積高密度等離子體，形成覆蓋柵極結(jié)構(gòu)的壓應(yīng)力氮化物膜。依照一個(gè)實(shí)施例，該方法可以包括在高密度等離子體沉積的過程中，從0.8W/cm2到5.0W/cn^范圍改變偏置功率，形成無空腔的壓應(yīng)力氮化物膜。無空腔壓應(yīng)力氮化物膜能夠形成于多個(gè)柵極結(jié)構(gòu)之間。依照另一個(gè)實(shí)施例，該方法可以產(chǎn)生適應(yīng)于隨后的膜沉積工藝的壓應(yīng)力氮化物膜的表面形貌，例如，容易縫隙填充的"V"型。依照再一個(gè)實(shí)施例，方法可以包括在兩個(gè)相鄰4冊極結(jié)構(gòu)之間的密集多晶硅接觸區(qū)域形成壓應(yīng)力氮化物膜的速度，高于柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)部的大的敞開區(qū)域。具體實(shí)施例方式圖1為由壓縮性氮化物膜覆蓋的兩個(gè)柵極器件的示意圖，例如PFET柵極器件。壓縮性氮化物膜可以通過一種或更多眾所周知的傳統(tǒng)工藝產(chǎn)生、制造或生產(chǎn)，例如PECVD工藝。柵極器件的至少之一可以有形成于柵極區(qū)域側(cè)部的間隔物。如圖1所示，PFET柵極器件12和13可以產(chǎn)生、制造或生產(chǎn)于半導(dǎo)體襯底10的頂部上。間隔物12B和12C可以形成于柵極器件12的柵極區(qū)域12A兩側(cè)，間隔物13B和13C可以形成于4冊極器件13的才冊極區(qū)域13A兩側(cè)。如本領(lǐng)域中眾所周知，可以形成或產(chǎn)生間隔物來保護(hù)才冊極器件的柵極區(qū)域，防止與源/漏極區(qū)域直接接觸，其可以通過離子注入工藝在柵極器件襯底中生成。為了提升性能，例如柵極器件12和/或13的速度，可以在襯底10內(nèi)，在柵極器件12和/或13的各溝道區(qū)域中產(chǎn)生應(yīng)力，來增加各一冊極區(qū)域或范圍12A和/或13A下的電子電荷和/或空穴的遷移率。襯底10內(nèi)的應(yīng)力可以通過壓縮性氮化物膜或壓縮性氮化物膜層21引入，其可以被產(chǎn)生、形成或沉積于柵極器件12和/或13的頂部上。壓縮性氮化物膜層21的沉積或產(chǎn)生可以通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)工藝完成。如本領(lǐng)域中眾所周知，PECVD工藝可以產(chǎn)生或形成膜，該膜與其上形成或產(chǎn)生該膜的結(jié)構(gòu)共形。因此,在一些區(qū)域可能產(chǎn)生夾斷，例如圖1所示的膜21的上部分附近的區(qū)域22,在兩個(gè)PFET柵極器件12和13緊密或狹窄間隔的情況下。這可能是因?yàn)榈锬ぴ陧敳拷锹鋮^(qū)域22的生成速度高于其在柵極器件12和13之間的間隔物的側(cè)壁和底部的生成速度的事實(shí)。因此，夾斷的下面可能會生成空腔，其可能不利地發(fā)展成泄漏路徑，例如，在后續(xù)的金屬化工藝中通過允許在工藝中使用的金屬元素填充在其中。泄漏路徑可能在不同的、否則獨(dú)立的柵極器件中產(chǎn)生短路，導(dǎo)致可能的器件失效，并且因此造成器件的制造的產(chǎn)率降低。圖2為由依照另一個(gè)傳統(tǒng)工藝或方法產(chǎn)生或形成的壓縮性氮化物膜覆蓋的兩個(gè)PFET柵極的示意圖。壓縮性氮化物膜或壓縮性氮化物膜層31可以通過傳統(tǒng)的高密度等離子體(HDP)沉積工藝產(chǎn)生、形成或制造，該HDP沉積工藝已經(jīng)普遍應(yīng)用于與BEOL技術(shù)相關(guān)的銅(Cu)帽層沉積中。氮化物膜31的形成可以包括在典型固定功率密度例如0.5W/cm2下使用高頻率(HF)偏置功率源，在其附近可以在形成的氮化物膜中建立高的壓應(yīng)力。如本領(lǐng)域中眾所周知，在沉積工藝中使用的高密度等離子體或等離子體環(huán)境可以通過低頻率(LF)例如約1500W到4000W主功率源產(chǎn)生或制造。主功率源的頻率可以約為400kHz。如上述，當(dāng)?shù)锬な褂霉潭ㄔ诩s0.5W/cm"功率密度的高頻率偏置功率產(chǎn)生或形成時(shí)，則在生產(chǎn)的膜中可以引入或產(chǎn)生高的壓應(yīng)力。然而，在一些高的高寬比的區(qū)域，例如如圖2所示的緊密相隔的柵^l器件12和13之間的區(qū)域或槽32，可能產(chǎn)生夾斷和隨后的空腔，類似于通過PECVD工藝產(chǎn)生的膜，因?yàn)榈锬さ纳伤俣韧ǔＴ陧敳繀^(qū)域高于在槽區(qū)域或范圍32的底部內(nèi)側(cè)。除夾斷和/或空腔的生成，也可能會積聚縫隙，如已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)中觀測到的，在下面的柵極器件顯示出顯著的結(jié)構(gòu)變化的區(qū)域或范圍的附近。例如，如圖2所示，在柵才及器件12的柵極區(qū)i或12A與其間隔物12B交界的區(qū)域附近，可能積聚縫隙33。圖3為由依照再一個(gè)傳統(tǒng)工藝或方法產(chǎn)生或形成的壓縮性氮化物膜覆蓋的兩個(gè)PFET柵極的示意圖。壓縮性氮化物膜41可以通過改進(jìn)的反應(yīng)離子蝕刻(RIE)工藝產(chǎn)生或形成，該改進(jìn)的反應(yīng)離子蝕刻(RIE)工藝可以為沉積和蝕刻的重復(fù)循環(huán)的工藝。盡管改進(jìn)的RIE工藝的增高的復(fù)雜性，夾斷可能依然會發(fā)生或在緊密相隔的柵極器件之間的區(qū)域或范圍中產(chǎn)生。例如在形成1130A的目標(biāo)厚度的氮化物膜41的示例性實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)在單個(gè)沉積步驟中沉積的氮化物膜層41僅為約500A時(shí)，觀測到開始形成夾斷42。因此，為了避免夾斷的可能形成，可以在單個(gè)沉積步驟中沉積的氮化物膜的厚度可能需要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于500A,例如，可能需要顯著減少到約例如200-300A。因此，為了達(dá)到U30A的目標(biāo)膜厚度，可能需要四(4)到五(5)次沉積和蝕刻循環(huán)。換句話說，為了減少形成夾斷的^L會和/或可能消除形成夾斷，沉積-蝕刻-沉積循環(huán)的數(shù)量需要顯著增加。在本領(lǐng)域中眾所周知，循環(huán)(沉積、蝕刻和沉積等等)數(shù)量的增加可以顯著增加工藝控制的復(fù)雜性，導(dǎo)致更少的工藝窗口，更長的工藝時(shí)間和更高的制造成本，因此其通常是不期望的。圖4為由依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的壓縮性氮化物膜覆蓋的兩個(gè)PFET柵極的示意圖。本領(lǐng)域的技術(shù)人員需要理解的是，本發(fā)明不限于該方面，而可以使用其他數(shù)目的柵極器件，例如一個(gè)、四個(gè)或八個(gè)柵極器件。如圖4所示，可以在半導(dǎo)體襯底IO上產(chǎn)生、生產(chǎn)或制造PFET柵極器件或柵極結(jié)構(gòu)12和/或13。柵極器件12和/或13可以;故通過HDP沉積工藝沉積或形成的壓縮性氮化物膜或壓縮性氮化物膜層51覆蓋。依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在壓縮性氮化物膜51的沉積或形成過程中，可以將襯底10偏置在大于傳統(tǒng)的0.5W/cm2的HF偏置功率，(對于300mm晶片，400W)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，可以使用至少0.8W/cn^的偏置功率密度。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以使用范圍在0.8W/cm2到5.0W/cm2之間的偏置功率密度。0.8W/cm2到5.0W/cm2之間的功率密度對于300mm襯底對應(yīng)于約600W到約3600W的功率，對于200mm襯底，對應(yīng)于約250W到約1600W之間。依照一個(gè)實(shí)施例，在氮化物膜的沉積工藝中，偏置功率可以變化或調(diào)整，根據(jù)要形成的氮化物膜的具體的分布從低到高或從高到低改變。例如，對于300mm襯底的沉積工藝可以開始于約900W(1.3W/cm2)的偏置功率，逐漸增加功率到約1500W(2.1W/cm2)。該偏置功率的變化可以允許在形成的氮化物膜中產(chǎn)生相對高的壓應(yīng)力，并且同時(shí)防止形成可能的空腔和縫隙。相對高的偏置功率，例如在900W和1500W之間，為在接近柵極結(jié)構(gòu)的頂角或區(qū)域的氮化物膜的分子提供了足夠的能量以橫過該膜移動，以填充相鄰柵極結(jié)構(gòu)之間的間隙。例如，如圖4所示，分子可以從接近4冊才及結(jié)構(gòu)12的頂部的區(qū)域52移動到柵極結(jié)構(gòu)12和13之間的區(qū)域53，形成平滑、無空腔和/或無夾斷的氮化物膜51。相似地，以足夠高偏置功率密度(對300mm襯底高于600W，或?qū)?00mm襯底高于250W),被高密度等離子體轟擊進(jìn)入襯底的分子不容易在柵極區(qū)域與其間隔物交界的區(qū)域附近聚集，因此可以形成覆蓋多個(gè)柵極結(jié)構(gòu)或器件的無縫膜。依照一個(gè)實(shí)施例，沉積在相鄰柵極器件之間、例如在柵極器件12和13之間的區(qū)域53的氮化物膜的厚度可以被調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)可以通過控制在HDP沉積工藝中施加到襯底10的HF偏置功率。在相鄰柵極器件之間的區(qū)域，例如區(qū)域53("閉合區(qū)域，，)中的氮化物膜的沉積速度或生長速度異于其在不被;to極器件包圍并且遠(yuǎn)離柵極器件的區(qū)域，例如區(qū)域54("敞開區(qū)域")。依照一個(gè)實(shí)施例，氮化物膜在閉合區(qū)域的沉積速度可以高于其在敞開區(qū)域的速度，在所得的膜厚度的差異可以用一個(gè)參數(shù)量化，該參數(shù)在下文中被稱為"R"。參數(shù)R可以是厚度55(在閉合區(qū)域53的膜厚度)對厚度56(在敞開區(qū)域54的膜厚度)的比值。依照一個(gè)實(shí)施例，參數(shù)R可以設(shè)計(jì)成大于一(l)的值，因此通過更厚的膜在閉合區(qū)域?qū)崿F(xiàn)更高的應(yīng)力。例如，大于一(1)的厚度比R可以通過調(diào)整在高密度等離子體(HDP)沉積工藝中施加到襯底10上的偏置功率來實(shí)現(xiàn)。圖5為顯示依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在不同偏置功率下形成的氮化物膜的壓應(yīng)力水平的樣品數(shù)據(jù)的圖示。在圖5中顯示的數(shù)據(jù)表明，在300mm襯底中，可以在約400-500W偏置功率，或等同于0.5~0.6W/cm2的功率密度下，實(shí)現(xiàn)高壓應(yīng)力的氮化物膜。通常約為-3100MPa的此應(yīng)力水平，高于在大多數(shù)其他偏置情況下獲得的氮化物膜。然而，在本領(lǐng)域中眾所周知，在上述偏置功率情況下形成的氮化物膜，也就是400-500W的情況，其主要設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)高壓應(yīng)力水平，可能不利地造成在產(chǎn)生的膜中形成縫隙，特別是其下的柵極器件顯示出顯著的結(jié)構(gòu)變化的區(qū)域或范圍的附近。如上述參考圖2的描述，在相鄰柵極器件之間的區(qū)域，除了縫隙的生成，夾斷和相關(guān)的空腔也可能發(fā)生。如圖5所示，當(dāng)襯底偏置于900W-2500W的HF偏置功率時(shí)，可以產(chǎn)生合理水平的壓應(yīng)力，也就是-2000MPa到-2500MPa。記錄的工藝(POR)也表明典型使用2000MPa到-2500MPa范圍的壓應(yīng)力來制造300mm襯底器件。依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種方法可以包括在HDP沉積工藝中給襯底施加(相對于傳統(tǒng))更高的偏置功率，以產(chǎn)生一氮化物膜，其與傳統(tǒng)PECVD工藝形成的膜相比，其可能同形較少。在此(相對于傳統(tǒng))高的偏置功率下形成的氮化物膜可以既無縫又沒有空腔，同時(shí)還擁有相對高的壓應(yīng)力。依照一個(gè)實(shí)施例，HDP氮化物膜的應(yīng)力水平可以通過在沉積工藝中施加不同偏置功率和/或改變偏置功率來調(diào)節(jié)。例如，在1500W的偏置功率下，在HDP氮化物膜中產(chǎn)生的應(yīng)力水平與POR膜的應(yīng)力非常相似，其為-2000MPa并且可以適用于一個(gè)應(yīng)用，例如90nm工藝節(jié)點(diǎn)應(yīng)用。同樣，900W偏置功率可以適用于產(chǎn)生用于另一個(gè)項(xiàng)目的氮化物膜，例如65nm工藝節(jié)點(diǎn)。依照一個(gè)實(shí)施例，對于200mm襯底，改變偏置功率水平，在例如250W到1200W范圍之間，可以用來產(chǎn)生組合應(yīng)力水平在例如約-2200MPa的雙層氮化物膜。表1提供了在不同的高頻率偏置功率情況下，在HDP工藝中形成于300mm襯底上的氮化物膜(SiN)示范列表。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，柵極結(jié)構(gòu)可以最初被無偏置HDP氮化物膜覆蓋，例如SiN膜。隨后，在高于傳統(tǒng)400-500W的范圍(對300mm襯底)的功率水平下，可以在無偏置氮化物膜SiN的頂部上形成在偏置功率條件下產(chǎn)生的偏置的HDP氮化物膜或氮化物膜。例如，為了匹配通過記錄的工藝產(chǎn)生的氮化物膜的2000MPa的壓應(yīng)力，可以^^用約1500W(2.1W/cm2)的偏置功率。在此偏置功率條件下形成的HDP氮化物膜，對比于在主要設(shè)計(jì)來在形成的膜中產(chǎn)生高壓應(yīng)力膜的400-500W(0.5~0.6W/cm2)的偏置功率情況下形成的HDP氮化物膜，可以顯著減少縫隙，減少或沒有夾斷。依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，壓縮性氮化物膜的形成可以在來自NovellusSystems,Inc的300-mmNovellusSpeedHDP化學(xué)氣相沉積工具中進(jìn)4亍。然而，本發(fā)明不局限于此方面，也可以使用其他HDP化學(xué)氣相沉積工具。在一個(gè)實(shí)施例中，硅烷、氬和氮?dú)饪梢杂脕碜鳛闉R射源氣體，例如在300-mm襯底應(yīng)用的工藝過程中，其流速分別保持在230sccm和310sccm。然而，本發(fā)明不局限于此方面，也可以使用其他流速。在賊射工藝中，襯底溫度可以保持在例如約375-440°C，優(yōu)選約400-420°C，并且氣體壓力可以保持在小于10mTorr。其他襯底溫度和氣體壓力同樣可以使用。低頻率(LF)功率可以保持在例如約3600W。高頻率(HF)偏置功率可以保持在例如約2000W。然而，本發(fā)明也不局限于此方面。對不同的晶片尺寸和不同的工藝階段，低頻率功率和高頻率偏置功率可以不同的水平施加。依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，低頻率主功率和高頻率偏置功率可以依照下述表2設(shè)置。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>偏置功率的特性為高頻率功率源，通常由頻率在12MHz到15MHz之間的RF發(fā)生器施加。依照一個(gè)實(shí)施例，RF發(fā)生器處于13.56MHz頻率，盡管可以使用其他頻率。低頻率主功率使用約400kHz的典型頻率，盡管也可以4吏用其他頻率。依照本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，在生成壓應(yīng)力氮化物膜的工藝中，可以給襯底施加不同水平的偏置功率密度。例如，在300mm襯底或300mm直徑大小的襯底上制造的柵極器件上形成氮化物膜的過程中，可以使用在0.6W/cn^到5.0W/cn^之間的不同密度水平的高頻率偏置功率。盡管優(yōu)選功率密度水平在0.6W/cm2到5.0W/cm2,本發(fā)明不能局限于此方面，并且4交《氐偏置功率，例如400W(或者更低)偏置功率可以用于形成氮化物膜的初始階段。初始較低偏置功率的使用，例如《400W(0.5W/cm2)可以使得產(chǎn)生最初的高壓縮性氮化物膜層，防止對其下的柵極器件的可能(物理的和/或電學(xué)的)損害。偏置功率或功率密度可以隨后提高，用來產(chǎn)生無空腔并且無縫隙的膜。圖6為示出由依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的壓縮性氮化物膜覆蓋的樣品PFET柵極器件的掃描電子顯微鏡(SEM)的圖像。從掃描電子顯微鏡(SEM)攝取的圖6顯示了在800W的高頻率偏置功率，或1.1W/cn^功率密度下，在300mm襯底上形成的壓縮性氮化物膜51。SEM圖像沒有顯示在高的高寬比區(qū)域，例如相鄰柵極器件之間的區(qū)域52中形成的任何空腔。此外，氮化物膜的表面形貌展示了相對敞開和易于縫隙填充的"V"形，其對后續(xù)器件操作非常有利，例如預(yù)金屬介質(zhì)(PMD)氧化物膜工藝。圖7為一些樣品數(shù)據(jù)的圖示，其顯示了依照本發(fā)明的實(shí)施例的壓縮性膜覆蓋的PFET柵極器件的產(chǎn)率改進(jìn)。圖7顯示了在不同的測試參數(shù)下(由x軸表示)，被依照本發(fā)明的實(shí)施例在高偏置功率下沉積或形成的壓縮性氮化物膜覆蓋的柵極器件的確定產(chǎn)率(由y軸表示)，改進(jìn)到接近或近似100%。與其他三種依照POR形成的氮化物膜相比，例如通過產(chǎn)率范圍為68°/0到82。/。的PECVD方法，產(chǎn)率改善顯著且好。盡管本發(fā)明的某些特征在這里進(jìn)行了圖示和描述，但是對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以產(chǎn)生許多修改、替代、改變和等同物。因此，需要理解的是，所附權(quán)利要求旨在覆蓋落在本發(fā)明精神范圍內(nèi)的所有此種修改和變化。權(quán)利要求1.一種在襯底(10)上的至少一個(gè)柵極結(jié)構(gòu)(12)上方形成壓縮性氮化物膜層(51)的方法，所述方法包括使用至少硅烷、氬和氮?dú)馍筛呙芏鹊入x子體；偏置所述襯底(10)到至少0.8W/cm2的高頻率功率密度；及沉積所述高密度等離子體到所述柵極結(jié)構(gòu)(12)的頂部上，形成所述壓縮性氮化物膜層(51)。2.權(quán)利要求1的所述方法，其中所述柵極結(jié)構(gòu)(12)為第一纟冊極結(jié)構(gòu)，其包括在所述第一柵極結(jié)構(gòu)(12)和第二柵極結(jié)構(gòu)(13)之間形成所述壓縮性氮化物膜層(51)。3.權(quán)利要求2的所述方法，包括形成具有一厚度(55)的所述壓縮性氮化物膜層(51),該厚度在所述第一和第二柵極結(jié)構(gòu)(12,13)之間的中點(diǎn)(53)測量，至少為所述第一和第二柵極結(jié)構(gòu)(12，13)之間距離的一半。4.權(quán)利要求3的所述方法，其中所述第一和第二柵極結(jié)構(gòu)(12,13)之間的所述距離小于所述第一和第二柵極結(jié)構(gòu)(12,13)的尺寸的一又二分之一。5.權(quán)利要求2的所述方法，包括偏置所述襯底(10)到不同的功率密度，調(diào)節(jié)在所述第一和第二柵極結(jié)構(gòu)(12,13)之間形成的壓縮性氮化物膜層(51)的厚度(55)。6.權(quán)利要求2的所述方法，包括調(diào)節(jié)偏置到所述襯底(10)的所述功率密度，以達(dá)到所述壓縮性氮化物膜層(51)的峰(52)到谷(53)的距離與峰到峰的距離之間的預(yù)設(shè)的縱橫比。7.權(quán)利要求1的所述方法，包括在沉積所述高密度等離子體的過程中，將所述襯底(10)保持375。C到44(TC的溫度，優(yōu)選在40(TC到420。C之間。8.權(quán)利要求1的所述方法，包括在沉積所述高密度等離子體的過程中，將所述硅烷、氬和氮?dú)獾慕M合壓力保持在少于10mTorr。9.權(quán)利要求1的所述方法，包括在沉積所述高密度等離子體的過程中，將氬和氮?dú)獾谋壤S持在0.5到1.0之間。10.權(quán)利要求1的所述方法，包括將所述襯底(IO)偏置到具有12MHz到15MHz之間、優(yōu)選為約13.56MHz的頻率的高頻率功率。11.一種制造包含多個(gè)場效應(yīng)晶體管的半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括在襯底(10)上形成所述場效應(yīng)晶體管的柵極結(jié)構(gòu)(12,13);將所述襯底置于充滿高密度等離子體的環(huán)境中；給所述襯底施加至少0.8W/cm2功率密度的偏置功率；及使用所述高密度等離子體在形成于所述襯底上的所述場效應(yīng)晶體管的頂部上，生成壓縮性氮化物膜層(51)。12.權(quán)利要求11的所述方法，包括在所述多個(gè)場效應(yīng)晶體管中的相鄰場效應(yīng)晶體管之間，生成所述壓縮性氮化物膜層(51)。13.權(quán)利要求12的所述方法，包括調(diào)節(jié)施加到所述襯底的所述偏置功率，使所述相鄰場效應(yīng)晶體管之間的所述壓縮性氮化物膜層(51)達(dá)到預(yù)定的厚度。14.權(quán)利要求12的所述方法，包括調(diào)節(jié)施加到所述襯底的所述偏置功率，生成峰(52)到谷(53)的距離與峰到峰的距離之間的預(yù)設(shè)縱橫比的壓縮性氮化物膜層。15.權(quán)利要求11的所述方法，其中所述襯底為300mm晶片，包括給所述襯底施加至少600W的偏置功率來生成所述壓縮性氮化物膜層。16.權(quán)利要求11的所述方法，其中所述村底為200mm晶片，包括給所述襯底施加至少250W的偏置功率來生成所述壓縮性氮化物膜層。17.權(quán)利要求11的所述方法，包括通過由以至少硅烷、氬和氮?dú)鉃樘卣鞯幕旌蠚怏w產(chǎn)生所述高密度等離子體來提供所述環(huán)境，并且在生成所述壓縮性氮化物膜層的過程中保持所述混合氣體的組合壓力少于10mTorr。18.權(quán)利要求11的所述方法，包括在生成所述壓縮性氮化物膜層的過程中，將所述襯底保持375。C到44(TC的溫度，優(yōu)選在40(TC到420。C之間。19.一種半導(dǎo)體器件，包括至少兩個(gè)相鄰的場效應(yīng)晶體管柵極結(jié)構(gòu)(12，13);及在所述相鄰場效應(yīng)晶體管柵極結(jié)構(gòu)頂部上的壓縮性氮化物膜(51),其中所述壓縮性氮化物膜位于所述柵極結(jié)構(gòu)之間的厚度(55)高于所述柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)部的厚度(56)。20.權(quán)利要求19的所述半導(dǎo)體器件，其中所述兩個(gè)相鄰柵極結(jié)構(gòu)(12，13)之間的距離小于所述氮化物膜的所述厚度的兩倍。21.權(quán)利要求19的所述半導(dǎo)體器件，其中至少一個(gè)所述柵極結(jié)構(gòu)的高度與所述氮化物膜的厚度之比大于一。22.權(quán)利要求19的所述半導(dǎo)體器件，其中所述氮化物膜(51)有至少-2000MPa的壓應(yīng)力。23.權(quán)利要求19的所述半導(dǎo)體器件，其中所述氮化物膜(51)有至少-2500MPa的壓應(yīng)力。24.權(quán)利要求19的所述半導(dǎo)體器件，其中所述場效應(yīng)晶體管為p型場效應(yīng)晶體管，優(yōu)選為互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)p型場效應(yīng)晶體管。25.—種形成壓應(yīng)力氮化物膜(51)的方法，所述方法包括在襯底(10)上產(chǎn)生多個(gè)p型場效應(yīng)晶體管的4冊;f及結(jié)構(gòu)(12,13);將所述柵極結(jié)構(gòu)置于高密度等離子體環(huán)境中；給所述村底(10)施加不同密度的高頻率偏置功率；及沉積所述高密度等離子體，形成覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)(12，13)的所述壓應(yīng)力氮化物膜(51)。26.權(quán)利要求25的所述方法，包括在高密度等離子體沉積的過程中，從0.8W/cn^到5.0W/cm2范圍改變偏置功率，形成無空腔的所述壓應(yīng)力氮化物膜。27.權(quán)利要求26的所述方法，包括在所述多個(gè)柵極結(jié)構(gòu)之間(53),形成所述無空腔的壓應(yīng)力氮化物膜。28.權(quán)利要求25的所述方法，包括產(chǎn)生適應(yīng)隨后的膜沉積工藝的所述壓應(yīng)力氮化物膜的表面形貌。29.權(quán)利要求28的所述方法，其中所述表面形貌具有容易縫隙填充的"V"型。30.權(quán)利要求25的所述方法，包括在所述兩個(gè)相鄰柵極結(jié)構(gòu)之間的密集多晶硅接觸區(qū)域(53)形成所述壓應(yīng)力氮化物膜的速度高于所述柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)部(56)的大的敞開區(qū)域。全文摘要本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種通過高密度等離子體沉積工藝形成壓應(yīng)力氮化物膜的方法，該膜覆蓋在襯底上制作的多個(gè)p型場效應(yīng)晶體管柵極結(jié)構(gòu)上。實(shí)施例包括使用至少硅烷、氬和氮?dú)獾脑礆怏w產(chǎn)生填充高密度等離子體的環(huán)境；偏置所述襯底到不同密度的高頻率功率，其范圍從0.8W/cm²到5.0W/cm²；并且沉積高密度等離子體到多個(gè)柵極結(jié)構(gòu)，從而形成壓應(yīng)力氮化物膜。文檔編號H01L21/31GK101449364SQ200780018340公開日2009年6月3日申請日期2007年3月6日優(yōu)先權(quán)日2006年5月19日發(fā)明者李佑炯,梁大源,王允愈,速泰祺申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司