專利名稱：具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件及
其形成方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體集成電路芯片的工藝制作利用批量處理技術(shù)，在同一硅襯底上形成大量各種類型的復(fù)雜器件，并將其互相連接以具有完整的電子功能。隨著超大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展，芯片的集成度越來(lái)越高，元器件的尺寸越來(lái)越小，因器件的高密度、小尺寸引發(fā)的各種效應(yīng)對(duì)半導(dǎo)體工藝制作結(jié)果的影響日益突出，這就對(duì)半導(dǎo)體工藝提出了更多、更高的要求。 隨著器件尺寸越來(lái)越小，操作速度越來(lái)越快，對(duì)電路中器件驅(qū)動(dòng)電流的要求也越來(lái)越高。尤其在進(jìn)入65nm工藝節(jié)點(diǎn)以后，傳統(tǒng)的提高器件驅(qū)動(dòng)電流的方法受到了諸多限制，通常需要在器件內(nèi)形成具有應(yīng)力的薄膜來(lái)改善器件的驅(qū)動(dòng)電流?，F(xiàn)已證實(shí)，在器件形成過(guò)程中，在器件表面生長(zhǎng)能引入應(yīng)力的薄膜層，可以達(dá)到改善器件性能的目的沿溝道方向的壓應(yīng)力(compressive strain)可以提高空穴的遷移率，能夠有效提高PM0S器件的性能；而沿溝道方向的張應(yīng)力(tensile strain)可以提高電子的遷移率，能夠提高NM0S器件的性能。 為了對(duì)溝道內(nèi)的載流子遷移率有明顯的改進(jìn)，該引入應(yīng)力的薄膜層應(yīng)該形成于接近溝道的表面。圖1為現(xiàn)有的MOS器件結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，在硅襯底101上形成了一個(gè)M0S器件，該器件具有多晶硅柵極104，該柵極下方為柵氧化層103 (Pad Oxide)，在柵極側(cè)壁上形成了柵極側(cè)壁層105 ;此外，在各器件的柵極兩側(cè)，還在襯底上以離子注入的方式形成了源/漏極摻雜區(qū)107和108。 該MOS器件形成后，為了實(shí)現(xiàn)其與上層器件間的隔離，還需要在其上生長(zhǎng)接觸刻蝕停止層110和層間介質(zhì)層(圖中未示出)?，F(xiàn)有方法中，在進(jìn)入65nm以下工藝節(jié)點(diǎn)后，為了增強(qiáng)該器件的載流子遷移率，提高器件電性能，通常會(huì)將該與器件相連接的接觸刻蝕停止層110生長(zhǎng)為具有一定應(yīng)力的應(yīng)力層，其中，對(duì)于PM0S器件，會(huì)沉積一層具有壓應(yīng)力的接觸刻蝕停止層，以提高空穴的遷移率；對(duì)于NM0S器件，會(huì)沉積一層具有張應(yīng)力的接觸刻蝕停止層，以提高電子的遷移率，并最終達(dá)到改善器件電性能的目的。 圖2為現(xiàn)有的NM0S器件內(nèi)薄膜具有的應(yīng)力與器件性能之間的關(guān)系圖，如圖2所示，當(dāng)器件工藝節(jié)點(diǎn)為45nm時(shí)，在Vdd為IV的測(cè)試條件下，測(cè)得的器件內(nèi)薄膜層具有不同的厚度X應(yīng)力時(shí)，NMOS器件的電流特性變化情況?？梢钥闯?，對(duì)于NMOS器件，隨著其具有的張應(yīng)力的增大，器件電性能可以有明顯改善。 現(xiàn)有的半導(dǎo)體器件內(nèi)，形成具有應(yīng)力的薄膜為接觸刻蝕停止層。由于現(xiàn)有的工藝方法中形成的接觸刻蝕停止層的應(yīng)力是有限的，單純通過(guò)生長(zhǎng)一層具有應(yīng)力的接觸刻蝕停止層來(lái)提高器件性能也是有限的。 為此，于2006年8月23日公開的公開號(hào)為CN1822337A的中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N新的結(jié)構(gòu)，其在襯底內(nèi)形成了具有應(yīng)力的鍺化硅材料，再將具有壓應(yīng)力的氮化硅形成于襯底上，達(dá)到了加大在溝道內(nèi)引入的應(yīng)力的目的。但該方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)較為復(fù)雜，會(huì)延長(zhǎng)工藝時(shí)間，加大工藝成本，不適宜在實(shí)際生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件及其形成方法，以改善現(xiàn)有半導(dǎo)體器件的電性能。 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出了一種具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件，包括襯底、在所述襯底上形成的柵極、位于所述柵極側(cè)壁處的柵極側(cè)壁層和位于所述柵極兩側(cè)的源/漏極，其中，所述半導(dǎo)體器件的柵極側(cè)壁層具有應(yīng)力。且所述半導(dǎo)體器件為NM0S器件時(shí)，所述柵極側(cè)壁層具有張應(yīng)力；所述半導(dǎo)體器件為PM0S器件時(shí)，所述柵極側(cè)壁層具有壓應(yīng)力。
本發(fā)明具有相同或相應(yīng)技術(shù)特征的一種具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件的形成方法，包括步驟 提供已形成柵極的襯底；
將所述襯底放置于沉積室中； 向所述沉積室內(nèi)通入反應(yīng)氣體及輔助氣體，沉積具有張應(yīng)力的柵極側(cè)壁薄膜；
取出已形成所述柵極側(cè)壁薄膜的所述襯底； 利用光刻膠保護(hù)所述襯底的NM0S器件所在區(qū)域的所述柵極側(cè)壁薄膜；
去除未被所述光刻膠保護(hù)的所述柵極側(cè)壁薄膜；
去除所述光刻膠； 刻蝕所述NM0S器件所在區(qū)域的所述柵極側(cè)壁薄膜，在所述NM0S器件的柵極側(cè)壁處形成柵極側(cè)壁層。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn) 本發(fā)明的具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件及其形成方法，在生長(zhǎng)距離溝道較近的柵極側(cè)壁層時(shí)，選用了能產(chǎn)生較大應(yīng)力的工藝條件，形成了具有較大應(yīng)力的柵極側(cè)壁層，有效地改善了器件的電性能。


圖1為現(xiàn)有的M0S器件結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為現(xiàn)有的NM0S器件內(nèi)薄膜具有的應(yīng)力與器件性能之間的關(guān)系 圖3為本發(fā)明具體實(shí)施例的具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件形成方法的流程 圖4至圖9為說(shuō)明本發(fā)明具體實(shí)施例的具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件形成方法的器件剖面示意圖； 圖10為采用本發(fā)明具體實(shí)施例方法形成的具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件的剖面示意圖； 圖11為采用傳統(tǒng)方法與采用本發(fā)明具體實(shí)施例方法形成的氮化硅薄膜的應(yīng)力測(cè)試結(jié)果比較圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。 本發(fā)明的處理方法可以被廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域中，并且可利用許多適當(dāng)?shù)牟牧?br> 制作，下面是通過(guò)具體的實(shí)施例來(lái)加以說(shuō)明，當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域
內(nèi)的普通技術(shù)人員所熟知的一般的替換無(wú)疑地涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。 其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行了詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為了便于說(shuō)
明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會(huì)不依一般比例作局部放大，不應(yīng)以此作為對(duì)本發(fā)明的限定，此
外，在實(shí)際的制作中，應(yīng)包含長(zhǎng)度、寬度及深度的三維空間尺寸。 為了進(jìn)一步改善器件的性能，除了可以與傳統(tǒng)方法一樣將接觸刻蝕停止層生長(zhǎng)為具有應(yīng)力的介質(zhì)層外，本發(fā)明的具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件及其形成方法還將形成于柵極側(cè)壁處的柵極側(cè)壁層設(shè)計(jì)為具有應(yīng)力的介質(zhì)層，如氮化硅層。 由圖2中可以看出，當(dāng)薄膜具有的應(yīng)力大小相同時(shí)，增大薄膜的厚度也能改善器件的性能。但是，對(duì)于小尺寸器件，其內(nèi)各薄膜層的厚度均受到限制，尤其是柵極側(cè)壁層的厚度會(huì)直接影響到器件尺寸，不可能過(guò)厚。因此，本發(fā)明改善的方向是在柵極側(cè)壁層厚度不變的情況下，加大柵極側(cè)壁層所具有的應(yīng)力。 為此，本發(fā)明提出了一種具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件，包括襯底、在所述襯底上形成的柵極、位于所述柵極側(cè)壁處的柵極側(cè)壁層和位于所述柵極兩側(cè)的源/漏極，所述半導(dǎo)體器件的柵極側(cè)壁層具有應(yīng)力。其中，所述半導(dǎo)體器件為NMOS器件時(shí)，所述柵極側(cè)壁層具有張應(yīng)力；所述半導(dǎo)體器件為PM0S器件時(shí)，所述柵極側(cè)壁層具有壓應(yīng)力。
其中，所述柵極側(cè)壁層包括厚度在50A至200A之間的氮化硅層，且所述氮化硅層具有的應(yīng)力的絕對(duì)值大于1. 22GPa。 其中，所述氮化硅層利用流量比在IO : 1至50 : l之間的氨氣與HCD形成，或利用流量比在O. 5 : l至5 : 1之間的氨氣與BTBAS形成。 本發(fā)明還相應(yīng)提出一種具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件的形成方法，包括步驟
提供已形成柵極的襯底；
將所述襯底放置于沉積室中； 向所述沉積室內(nèi)通入反應(yīng)氣體及輔助氣體，沉積具有張應(yīng)力的柵極側(cè)壁薄膜；
取出已形成所述柵極側(cè)壁薄膜的所述襯底； 利用光刻膠保護(hù)所述襯底的NMOS器件所在區(qū)域的所述柵極側(cè)壁薄膜；
去除未被所述光刻膠保護(hù)的所述柵極側(cè)壁薄膜；
去除所述光刻膠； 刻蝕所述NMOS器件所在區(qū)域的所述柵極側(cè)壁薄膜，在所述NMOS器件的柵極側(cè)壁處形成柵極側(cè)壁層。 其中，所述反應(yīng)氣體包含氨氣和HCD，且所述氨氣與HCD的流量比在10 : l至50 : 1之間。所述HCD的流量在5sccm至200sccm之間。 其中，所述沉積的溫度設(shè)置在40(TC至60(TC之間，所述沉積室的壓力在0. 1Torr至5Torr之間。 其中，所述反應(yīng)氣體包括氨氣和BTBAS，且所述氨氣與BTBAS的流量比在O. 5 : 1
6至5 : i之間。 其中，所述柵極側(cè)壁層具有的應(yīng)力大于1. 22GPa。 另外，在所述NM0S器件的柵極側(cè)壁處形成柵極側(cè)壁層之后，還可以包括步驟
沉積具有壓應(yīng)力的柵極側(cè)壁薄膜； 利用光刻膠保護(hù)所述襯底的PM0S器件所在區(qū)域的所述具有壓應(yīng)力的柵極側(cè)壁薄膜；
去除未被所述光刻膠保護(hù)區(qū)域的所述具有壓應(yīng)力的柵極側(cè)壁薄膜；
去除所述光刻膠； 刻蝕所述PM0S器件所在區(qū)域的所述具有壓應(yīng)力的柵極側(cè)壁薄膜，在所述PM0S器件的柵極側(cè)壁處形成具有壓應(yīng)力的柵極側(cè)壁層。 本發(fā)明在形成柵極側(cè)壁層時(shí)改用HCD (Si2Cl6)或BTBAS代替?zhèn)鹘y(tǒng)的DCS (Si2H2Cl2)作為反應(yīng)氣體，避免了在生長(zhǎng)薄膜時(shí)因氫氣的釋放而在薄膜內(nèi)形成空隙、使薄膜無(wú)法具有較高應(yīng)力的問(wèn)題，在厚度不變的情況下，增大了薄膜所具有的應(yīng)力。 本發(fā)明通過(guò)具體實(shí)施例介紹了一種新的具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件的形成方法，圖3為本發(fā)明具體實(shí)施例的具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件形成方法的流程圖，圖4至圖9為說(shuō)明本發(fā)明具體實(shí)施例的具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件形成方法的器件剖面示意圖，下面結(jié)合圖3至圖9對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)介紹。
步驟301 :提供已形成柵極的襯底。 圖4為本發(fā)明具體實(shí)施例中提供襯底的剖面示意圖，如圖4所示，在硅襯底401上形成了淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)402，及柵氧化層403，在柵氧化層403上形成了多晶硅柵極404。
步驟302 :對(duì)所述柵極進(jìn)行氧化處理。 為了令其與柵極之間具有較好的粘附性，同時(shí)又確保其對(duì)柵極具有良好的保護(hù)作用，本實(shí)施例中的柵極側(cè)壁層由氧化硅層和氮化硅層組成。其中緊鄰柵極側(cè)壁的氧化硅層可以通過(guò)對(duì)多晶硅柵極的氧化而形成。 圖5為本發(fā)明具體實(shí)施例中柵極氧化后的器件剖面示意圖，如圖5所示，通過(guò)氧化處理，在多晶硅柵極404外形成了一層氧化層406。 在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，考慮到一方面該柵極側(cè)壁層具有較大的應(yīng)力時(shí)，其與
下層材料間的粘附性會(huì)較好；另一方面，器件尺寸較小時(shí)，柵極側(cè)壁層的厚度也受到限制，
不能過(guò)厚；當(dāng)該柵極側(cè)壁層具有較大的應(yīng)力時(shí)，也可以直接生長(zhǎng)單層的具有應(yīng)力的氮化硅
層或氮氧化硅層來(lái)作為柵極側(cè)壁層。 步驟303 :將襯底放置于沉積室中。 本發(fā)明中所用的沉積設(shè)備可以為低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備(LPCVD)或等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)設(shè)備等沉積設(shè)備。本實(shí)施例中所用的是低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備，對(duì)應(yīng)的，本步中所指的沉積室是低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備的沉積室。 步驟304 :向所述沉積室內(nèi)通入反應(yīng)氣體及輔助氣體，沉積具有張應(yīng)力的柵極側(cè)
壁薄膜。 本步中利用HCD(Si2Cl6)和氨氣(NH3)作為反應(yīng)氣體在該氧化層外生長(zhǎng)柵極側(cè)壁薄膜一氮化硅薄膜(本實(shí)施例中，在生長(zhǎng)氮化硅薄膜前已利用氧化工藝在多晶硅柵極外包圍了一層氧化層)。由于Si2Cl6中不含有氫氣，避免了在生長(zhǎng)氮化硅薄膜時(shí)因氫氣的釋放而在薄膜內(nèi)形成空隙，相對(duì)于傳統(tǒng)利用DCS(Si2H2Cl2)和氨氣形成的氮化硅薄膜而言，其形成的氮化硅薄膜具有更大的張應(yīng)力。 本實(shí)施例中，為得到較大的張應(yīng)力，對(duì)氮化硅薄膜的沉積條件進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)置將 沉積室的壓力設(shè)置在O. l至5Torr之間，如為0. 1Torr、0. 5Torr、 1Torr、2Torr、3Torr、4Torr 或5Torr等。將反應(yīng)氣體中的氨氣與Si2Cl6的流量比設(shè)置在10 : 1至50 : l之間，如為
io : i、20 : 1、30 : 1、40 : 1或50 : i等。具體地，可將si2ci6的流量設(shè)置在5sccm至
200sccm之間，如為5sccm、 10sccm、50sccm、80sccm、 100sccm、 120sccm、 150sccm、 180sccm或 200sccm等；將NH3的流量設(shè)置在50sccm至5000sccm之間，如為50sccm、 100sccm、500sccm、 800sccm、1000sccm、2000sccm、3000sccm、4000sccm或5000sccm等。 本實(shí)施例中，由于Si2Cl6在低溫下更活躍，其可以在較低的沉積溫度下實(shí)現(xiàn)氮化
硅薄膜的生長(zhǎng)。傳統(tǒng)的利用Si2H^l2形成氮化硅薄膜所需的沉積溫度通常要在63(TC以上，
而利用本實(shí)施例中選用的Si^le反應(yīng)氣體后，所需的沉積溫度可以設(shè)置在40(TC至60(rC之
間，如為400。C、45(TC、50(rC、55(rC或60(rC等。因此，本實(shí)施例中選用Si^le為反應(yīng)氣體
形成氮化硅薄膜，還可以有效降低器件的熱預(yù)算，這對(duì)小尺寸器件尤為關(guān)鍵。 本實(shí)施例中采用Si^le作為反應(yīng)氣體后，氮化硅的沉積速度明顯加快。傳統(tǒng)的利
用Si2H2Cl2沉積氮化硅的速度通常在1.3A/min左右，而本實(shí)施例中氮化硅薄膜的沉積速度 可達(dá)5A/min以上，大大節(jié)約了生產(chǎn)時(shí)間。如，當(dāng)所需生長(zhǎng)的氮化硅薄膜厚度為100A時(shí)，采
用傳統(tǒng)方法需要費(fèi)時(shí)60分鐘以上，而采用本實(shí)施例的方法僅需不到20分鐘。通常柵極側(cè)壁
薄膜的厚度在50 A至200 A之間，如為50 A、 80 A、 100 A、 120 A、150 A或200 A等，
采用Si2Cl6作為反應(yīng)氣體后，可以有效縮短生產(chǎn)周期。 圖11為采用傳統(tǒng)方法與采用本發(fā)明具體實(shí)施例方法形成的氮化硅薄膜的應(yīng)力 測(cè)試結(jié)果比較圖，如圖ll所示，圖中1101為采用傳統(tǒng)的DCS與氨氣作為反應(yīng)氣體形成的 氮化硅薄膜具有的應(yīng)力測(cè)試結(jié)果，圖中1102為采用本發(fā)明具體實(shí)施例方法，當(dāng)氨氣與HCD 的流量比為l : 45時(shí)，形成的氮化硅薄膜具有的應(yīng)力測(cè)試結(jié)果。前者為1.22GPa，后者為 1. 34GPa?？梢?jiàn)，與采用傳統(tǒng)的DCS與氨氣作為反應(yīng)氣體形成的氮化硅薄膜相比，采用本實(shí) 施例方法形成的氮化硅薄膜的應(yīng)力提高了 10%以上，具有了更大的張應(yīng)力。
在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，在形成氮化硅薄膜的過(guò)程中，除了通入HCD和氨 氣(NH3)作為反應(yīng)氣體外，還可以同時(shí)加入CA氣體以實(shí)現(xiàn)原位摻雜。實(shí)驗(yàn)測(cè)得當(dāng) HCD : NH3 : C2H4 = 1 : 30 : 25時(shí)，形成的摻碳的氮化硅薄膜具有的應(yīng)力達(dá)1. 23GPa，與 傳統(tǒng)方法相比也有所提高。 在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，還可以利用氨氣和BTBAS作為反應(yīng)氣體。其工藝條件 的優(yōu)化設(shè)置如下沉積溫度可以設(shè)置在500至60(TC之間，如為500°C、520°C、55(rC、58(rC 或600。C等；沉積室壓力可以設(shè)置在O. 05至3Torr之間，如為0. 05Torr、0. 1Torr、0. 5Torr、 1Torr、2Torr或3Torr等。 所述氨氣與BTBAS的流量比可以設(shè)置在O. 5 : l至5 : l之間，如為O. 5 : 1、 1 : 1、2 : 1、3 : 1、4 : l或5 : l等。具體地，可將BTBAS的流量設(shè)置在25sccm至500sccm 之間，如為25sccm、50sccm、100sccm、200sccm、250sccm、300sccm、350sccm、400sccm或 500sccm等；將NH3的流量設(shè)置在50sccm至1000sccm之間，如為50sccm、 100sccm、200sccm、 300sccm、400sccm、500sccm、600sccm、700sccm、800sccm、900sccm或1000sccm等。
對(duì)利用氨氣和BTBAS作為反應(yīng)氣體形成的氮化硅薄膜具有的應(yīng)力同樣進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明當(dāng)二者流量比在4 : l時(shí)，形成的氮化硅薄膜具有的應(yīng)力可達(dá)1.48GPa;當(dāng)二 者流量比在2 : l時(shí)，形成的氮化硅薄膜具有的應(yīng)力可達(dá)1.42GPa;當(dāng)二者流量比在0.5 : 1 時(shí)，形成的氮化硅薄膜具有的應(yīng)力可達(dá)1. 29GPa等。 本實(shí)施例中形成的所述柵極側(cè)壁層包括了厚度在50A至200A之間的氮化硅層， 且所述柵極側(cè)壁層具有的應(yīng)力的絕對(duì)值大于了 1. 22GPa。
步驟305 :取出已形成所述柵極側(cè)壁薄膜的所述襯底。 圖6為本發(fā)明具體實(shí)施例中形成柵極側(cè)壁薄膜后的器件剖面示意圖，如圖6所示， 本實(shí)施例中利用化學(xué)氣相沉積方法形成了一層具有張應(yīng)力的氮化硅薄膜作為柵極側(cè)壁薄 膜405。 本實(shí)施例中，為了更好地提高器件性能，還可以僅將該具有張應(yīng)力的柵極側(cè)壁薄 膜405僅形成于NMOS器件的柵極側(cè)壁上。 步驟306 :利用光刻膠保護(hù)所述襯底的NMOS器件所在區(qū)域的所述柵極側(cè)壁薄膜。
圖7為本發(fā)明具體實(shí)施例中圖形化柵極側(cè)壁薄膜后的器件剖面示意圖，如圖7所 示，由于形成的是具有張應(yīng)力的氮化硅薄膜，本實(shí)施例中利用光刻技術(shù)將所述襯底的NMOS 器件所在區(qū)域的所述柵極側(cè)壁薄膜用光刻膠408保護(hù)起來(lái)，將除NMOS器件所在區(qū)域之外的 其它區(qū)域，如PMOS器件等所在區(qū)域的所述柵極側(cè)壁薄膜曝露出來(lái)。
步驟307 :去除未被所述光刻膠保護(hù)區(qū)域的所述柵極側(cè)壁薄膜。
步驟308 :去除所述光刻膠。 圖8為本發(fā)明具體實(shí)施例中去除柵極側(cè)壁薄膜后的器件剖面示意圖，如圖8所示， 本實(shí)施例中利用干法刻蝕或濕法腐蝕方法將未被光刻膠保護(hù)的區(qū)域的柵極側(cè)壁薄膜405 去除。 步驟309 :刻蝕所述NMOS器件所在區(qū)域的所述柵極側(cè)壁薄膜，在所述NMOS器件的 柵極側(cè)壁處形成柵極側(cè)壁層。 圖9為本發(fā)明具體實(shí)施例中形成柵極側(cè)壁層后的器件剖面示意圖，如圖9所示，利 用干法刻蝕方法對(duì)留下的柵極側(cè)壁薄膜進(jìn)行刻蝕，僅在NMOS器件柵極的側(cè)壁處留下部分 具有張應(yīng)力的氮化硅薄膜，形成了具有張應(yīng)力的柵極側(cè)壁層，改善了NMOS器件的電性能。
本實(shí)施例中的器件為NMOS器件，要求所用的柵極側(cè)壁薄膜具有張應(yīng)力，在本發(fā)明 的其他實(shí)施例中，也可以將本實(shí)施例中的方法應(yīng)用于PMOS器件中，只是此時(shí)要將對(duì)應(yīng)的柵 極側(cè)壁薄膜的材料制作成為具有壓應(yīng)力的材料。在本實(shí)施例的啟示下，本領(lǐng)域的技術(shù)人中 員應(yīng)該可以通過(guò)調(diào)整反應(yīng)氣體的種類、流量等工藝條件來(lái)實(shí)現(xiàn)，在此不再贅述。
另外，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，還可以在所述NMOS器件的柵極側(cè)壁處形成具有 張應(yīng)力的柵極側(cè)壁層之后，再在PMOS器件的柵極側(cè)壁處再形成具有壓應(yīng)力的柵極側(cè)壁層， 以同時(shí)改善同一襯底上具有的NMOS器件及PMOS器件的電性能，具體可以包括步驟
A、沉積具有壓應(yīng)力的柵極側(cè)壁薄膜； B、利用光刻膠保護(hù)所述襯底的PMOS器件所在區(qū)域的所述具有壓應(yīng)力的柵極側(cè)壁 薄膜； C、去除未被所述光刻膠保護(hù)區(qū)域的所述具有壓應(yīng)力的柵極側(cè)壁薄膜；
D、去除所述光刻膠； E、刻蝕所述PMOS器件所在區(qū)域的所述具有壓應(yīng)力的柵極側(cè)壁薄膜，在所述PMOS
9器件的柵極側(cè)壁處形成具有壓應(yīng)力的柵極側(cè)壁層。 圖10為采用本發(fā)明具體實(shí)施例方法形成的具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件的剖面 示意圖，如圖10所示，該半導(dǎo)體器件包括襯底401、在所述襯底401上形成的柵極404、位于 所述柵極404側(cè)壁處的柵極側(cè)壁層405和位于所述柵極404兩側(cè)的源/漏極407、408，其 中，所述半導(dǎo)體器件為NMOS器件時(shí)的柵極側(cè)壁層405具有張應(yīng)力，所述半導(dǎo)體器件為PMOS 器件時(shí)的柵極側(cè)壁層405'具有壓應(yīng)力。 其中，所述NMOS器件的柵極側(cè)壁層405包括厚度在50A至200A之間的氮化硅層， 所述PMOS器件的柵極側(cè)壁層405'可以包括厚度在50A至200A之間的氮化硅層或氧化硅 層。且所述柵極側(cè)壁層具有的應(yīng)力的絕對(duì)值大于1.22GPa。 其中，所述氮化硅層可以利用流量比在IO : 1至50 : l之間的氨氣與HCD形成， 或利用流量比在O. 5 : l至5 : 1之間的氨氣與BTBAS形成。 本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來(lái)限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技 術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和修改，因此本發(fā)明的保 護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件，包括襯底、在所述襯底上形成的柵極、位于所述柵極側(cè)壁處的柵極側(cè)壁層和位于所述柵極兩側(cè)的源/漏極，其特征在于所述半導(dǎo)體器件的柵極側(cè)壁層具有應(yīng)力。
2. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所述半導(dǎo)體器件為NM0S器件時(shí)，所 述柵極側(cè)壁層具有張應(yīng)力。
3. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所述半導(dǎo)體器件為PM0S器件時(shí)，所述柵極側(cè)壁層具有壓應(yīng)力。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所述柵極側(cè)壁層包括厚度在50A至200A之間的氮化硅層。
5. 如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所述氮化硅層具有的應(yīng)力的絕對(duì)值大于1. 22GPa。
6. 如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所述氮化硅層利用流量比在10 : 1 至50 : l之間的氨氣與HCD形成，或利用流量比在O. 5 : l至5 : 1之間的氨氣與BTBAS 形成。
7. —種具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件的形成方法，其特征在于，包括步驟 提供已形成柵極的襯底；將所述襯底放置于沉積室中；向所述沉積室內(nèi)通入反應(yīng)氣體及輔助氣體，沉積具有張應(yīng)力的柵極側(cè)壁薄膜； 取出已形成所述柵極側(cè)壁薄膜的所述襯底；利用光刻膠保護(hù)所述襯底上NMOS器件所在區(qū)域的所述柵極側(cè)壁薄膜； 去除未被所述光刻膠保護(hù)的所述柵極側(cè)壁薄膜； 去除所述光刻膠；刻蝕所述NMOS器件所在區(qū)域的所述柵極側(cè)壁薄膜，在所述NMOS器件的柵極側(cè)壁處形 成柵極側(cè)壁層。
8. 如權(quán)利要求7所述的形成方法，其特征在于所述反應(yīng)氣體包含氨氣和HCD。
9. 如權(quán)利要求8所述的形成方法，其特征在于所述氨氣與HCD的流量比在10 : l至 50 : l之間。
10. 如權(quán)利要求8或9所述的形成方法，其特征在于所述HCD的流量在5sccm至 200sccm之間。
11. 如權(quán)利要求7或8所述的形成方法，其特征在于所述沉積的溫度設(shè)置在40(TC至 600。C之間。
12. 如權(quán)利要求11所述的形成方法，其特征在于所述沉積室的壓力在0. 1Torr至 5Torr之間。
13. 如權(quán)利要求7所述的形成方法，其特征在于所述反應(yīng)氣體包括氨氣和BTBAS。
14. 如權(quán)利要求13所述的形成方法，其特征在于所述氨氣與BTBAS的流量比在0. 5 : 1至5 : 1之間。
15. 如權(quán)利要求7所述的形成方法，其特征在于所述柵極側(cè)壁層具有的張應(yīng)力大于1. 22GPa。
16. 如權(quán)利要求7所述的形成方法，其特征在于，在所述NMOS器件的柵極側(cè)壁處形成柵極側(cè)壁層之后，還包括步驟沉積具有壓應(yīng)力的柵極側(cè)壁薄膜；利用光刻膠保護(hù)所述襯底的PMOS器件所在區(qū)域的所述具有壓應(yīng)力的柵極側(cè)壁薄膜； 去除未被所述光刻膠保護(hù)的所述具有壓應(yīng)力的柵極側(cè)壁薄膜； 去除所述光刻膠；刻蝕所述PMOS器件所在區(qū)域的所述具有壓應(yīng)力的柵極側(cè)壁薄膜，在所述PMOS器件的 柵極側(cè)壁處形成具有壓應(yīng)力的柵極側(cè)壁層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件，包括襯底，以及在所述襯底上形成的柵極、柵極側(cè)壁層和源/漏極，其中，所述半導(dǎo)體器件的柵極側(cè)壁層具有應(yīng)力。本發(fā)明還相應(yīng)地公開了一種具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件的形成方法。采用本發(fā)明的具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件及其形成方法，形成了具有較大應(yīng)力的柵極側(cè)壁層，有效地改善了器件的電性能。
文檔編號(hào)H01L29/66GK101740620SQ20081022717
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2008年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月24日
發(fā)明者何有豐, 吳永玉 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(北京)有限公司