專利名稱：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及具有應(yīng)力的氮化硅層的半導(dǎo)體器件的
制作方法。
背景技術(shù)：
目前，在制造半導(dǎo)體器件時(shí)，可使用氮化硅在晶體管溝道中引發(fā)應(yīng)力，從而調(diào)節(jié)溝 道中載流子遷移率。所引發(fā)的應(yīng)力取決于氮化硅本身的應(yīng)力狀態(tài)和相關(guān)的這部分溝道的 相對(duì)位置。應(yīng)力越大，溝道中載流子的遷移率越大?，F(xiàn)有技術(shù)中，形成具有應(yīng)力的氮化硅 層的半導(dǎo)體器件工藝過程如圖1A至1E所示，在圖1A中，在半導(dǎo)體襯底1上形成柵極3，在 襯底1與柵極3之間為柵氧化層2。接下來如圖IB所示，在柵極3的兩側(cè)形成第一側(cè)壁層 4，可以通過化學(xué)氣相沉積方法淀積一層氧化硅，然后刻蝕形成第一側(cè)壁層4，厚度約為幾十 納米。形成的第一側(cè)壁層4預(yù)留出后續(xù)快速熱退火工藝中淺離子注入?yún)^(qū)橫向擴(kuò)散的距離， 可確保柵極3下方的溝道寬度，用于避免下面淺離子注入工藝帶來的短溝道效應(yīng)，導(dǎo)致溝 道寬度變窄，出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象及漏電流的情況。如圖1C所示，利用柵極3及第一側(cè)壁層4為 屏蔽，進(jìn)行淺離子注入工藝，并進(jìn)行后續(xù)的快速熱退火工藝，如激光退火，使淺離子注入?yún)^(qū) 橫向擴(kuò)散，形成淺摻雜漏(LDD)區(qū)5?？焖贌嵬嘶鹜瑫r(shí)還可以對(duì)離子注入時(shí)受損的晶格進(jìn) 行修復(fù)，并且能夠使注入的離子分布均勻。然后如圖1D所示，在第一側(cè)壁層4的兩側(cè)形成 第二側(cè)壁層6，以第一側(cè)壁層4及第二側(cè)壁層6為屏蔽，進(jìn)行深離子注入步驟，以形成源極7 和漏極8，并進(jìn)行退火工藝。最后，如圖1E所示，去除第二側(cè)壁層6，并沉積具有應(yīng)力的氮化 硅層9，該氮化硅層9覆蓋柵極3、第一側(cè)壁層4的側(cè)面及襯底1表面。氮化硅層9所具有 的應(yīng)力可以通過其下面的柵極3及第一側(cè)壁層4傳遞至半導(dǎo)體襯底內(nèi)的溝道部分，其中，溝 道部分由源極和漏極之間的部分所定義，溝道部分的長(zhǎng)度為源極和漏極之間的距離L。所 以溝道也從而具有了相應(yīng)的應(yīng)力，起到調(diào)節(jié)溝道中載流子遷移率的作用。但是在現(xiàn)有技術(shù) 中，在沉積具有應(yīng)力的氮化硅層時(shí)，由于第一側(cè)壁層的存在，使第一側(cè)壁層下所對(duì)應(yīng)的溝道 部分所具有的應(yīng)力，是通過第一側(cè)壁層傳遞的，因此不能引入更多的應(yīng)力，從而不能更靈活 和有效地調(diào)節(jié)溝道中載流子遷移率。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種半導(dǎo)體器件的制作方法，該方法不需 要設(shè)立側(cè)壁層，就能夠更加靈活有效地調(diào)節(jié)溝道中載流子遷移率。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的 本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件的制作方法，包括半導(dǎo)體襯底、沉積于襯底上的柵 氧化層及位于柵氧化層上的多晶硅層，關(guān)鍵在于，該方法還包括
以圖案化的光阻膠為掩膜，刻蝕所述多晶硅層； 以所述圖案化的光阻膠及刻蝕的多晶硅層為屏蔽，在所述襯底中進(jìn)行深離子注 入，形成源極和漏極；
將所述圖案化的光阻膠進(jìn)行用于形成柵極的第二次圖案化； 以所述第二次圖案化的光阻膠為掩膜，第二次刻蝕所述多晶硅層形成柵極； 以所述柵極為屏蔽，在所述襯底內(nèi)進(jìn)行淺離子注入； 在所述柵極及襯底表面沉積具有應(yīng)力的氮化硅層。 該方法進(jìn)一步包括在所述多晶硅層上依次沉積接觸氧化硅層及硬掩膜層。 所述以圖案化的光阻膠為掩膜，刻蝕所述多晶硅層時(shí)，依次對(duì)硬掩膜層及接觸氧
化硅層進(jìn)行刻蝕。 進(jìn)一步包括在形成柵極之前，以第二次圖案化的光阻膠為掩膜，依次對(duì)硬掩膜層 及接觸氧化層進(jìn)行第二次刻蝕。 所述形成柵極是以第二次刻蝕的硬掩膜層及接觸氧化層為屏蔽，對(duì)多晶硅層進(jìn)行 第二次刻蝕以形成柵極。 所述對(duì)多晶硅層進(jìn)行第二次刻蝕形成柵極之后，進(jìn)一步包括去除硬掩膜層的步 驟。 在對(duì)所述襯底內(nèi)進(jìn)行淺離子注入前該方法進(jìn)一步包括在柵極及襯底表面沉積氧 化硅襯墊層。 在所述深離子注入或者在淺離子注入之后進(jìn)行退火工藝。 由上述的技術(shù)方案可見，本發(fā)明提供的具有應(yīng)力的氮化硅層的半導(dǎo)體器件的制作 方法，不需要設(shè)立側(cè)壁層，先進(jìn)行深離子注入，再進(jìn)行淺離子注入，從而使在現(xiàn)有技術(shù)中，溝 道通過側(cè)壁層傳遞應(yīng)力的部分，在本發(fā)明中氮化硅層與溝道部分直接接觸，得到比現(xiàn)有技 術(shù)更大的應(yīng)力，因此可以更加靈活有效地調(diào)節(jié)溝道中載流子遷移率。


圖1A至1E為現(xiàn)有技術(shù)具有應(yīng)力的氮化硅層的半導(dǎo)體器件制作方法。 圖2A至2H為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例具有應(yīng)力的氮化硅層的半導(dǎo)體器件制作方法。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案、及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例， 對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。 本發(fā)明提供的具有應(yīng)力的氮化硅層的半導(dǎo)體器件的制作方法，不需要設(shè)立側(cè)壁 層，先進(jìn)行深離子注入，再進(jìn)行淺離子注入，從而使在現(xiàn)有技術(shù)中，溝道通過側(cè)壁層傳遞應(yīng) 力的部分，在本發(fā)明中氮化硅層與溝道部分直接接觸，得到比現(xiàn)有技術(shù)更大的應(yīng)力，因此可 以更加靈活有效地調(diào)節(jié)溝道中載流子遷移率。 為了得到具有具有應(yīng)力的氮化硅層半導(dǎo)體器件，下面結(jié)合圖2A至2D對(duì)本發(fā)明半 導(dǎo)體器件的制作方法作詳細(xì)說明。 圖2A至2H為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例半導(dǎo)體器件制作方法的器件剖面圖。 步驟l，先在半導(dǎo)體襯底1上生成5 20納米厚的柵氧化層202，再在該柵氧化層
202上沉積50 150納米厚的多晶硅層203，然后如果直接在多晶硅層203上形成圖案化的
光阻膠，那么在后續(xù)進(jìn)行深離子注入，形成源極和漏極的過程中，由于光阻膠抵擋注入離子
的滲入能力有限，可能會(huì)有一些注入離子透過光阻膠滲入多晶硅層203。所以本實(shí)施例中，為了減少對(duì)多晶硅層的損傷，在多晶硅層203上先生長(zhǎng)一層接觸氧化硅層204，再在接觸氧
化硅層204上沉積硬掩膜層205，為氮化硅層，氮化硅層比較致密，可以用來作為合適的注
入時(shí)的掩膜材料。接觸氧化硅層204用以削弱作為硬掩膜層的氮化硅層對(duì)多晶硅層203帶
來的應(yīng)力。最后，在硬掩膜層205上形成圖案化的光阻膠層206。如圖2A所示。 步驟2，以圖案化的光阻膠層206為掩膜，依次刻蝕硬掩膜層205、接觸氧化硅層
204及多晶硅層203，然后以圖案化的光阻膠206、刻蝕過的硬掩膜層205、接觸氧化硅層204
及多晶硅層203為屏蔽，在半導(dǎo)體襯底1中進(jìn)行深離子注入，離子能量為0. 5百萬(wàn)電子伏特
到2百萬(wàn)電子伏特，形成源極7和漏極8，并進(jìn)行退火工藝。如圖2B所示。 本實(shí)施例中，由于在半導(dǎo)體襯底1上生成有柵氧化層202，所以在深離子注入時(shí)，
可以有效地保護(hù)半導(dǎo)體襯底1免受損傷。 步驟3，將上述圖案化的光阻膠層206進(jìn)行第二次圖案化，得到第二次圖案化的光 阻膠層216，第二次圖案化的光阻膠層216的尺寸用來定義所要形成的柵極的特征尺寸，如 圖2C所示。 步驟4，以第二次圖案化的光阻膠層216為掩膜，依次對(duì)硬掩膜層及接觸氧化層進(jìn)
行第二次刻蝕，刻蝕方法為現(xiàn)有技術(shù)的干法或者濕法刻蝕，如圖2D所示。 步驟5，去除第二次圖案化的光阻膠層216，并以第二次刻蝕的接觸氧化層及硬掩
膜層為屏蔽，對(duì)多晶硅層203進(jìn)行第二次刻蝕，形成與第二次圖案化的光阻膠層216的尺寸
相同的柵極213，如圖2E所示。本實(shí)施例中，去除第二次圖案化的光阻膠層216可以為各向
同性的濕法腐蝕如硝酸和氫氟酸。 步驟6，去除硬掩膜層，并在柵極213及半導(dǎo)體襯底1表面沉積一層薄的氧化硅襯 墊層207，厚度約為5納米，用于防止在下面進(jìn)行淺離子注入時(shí)，對(duì)柵極或者襯底造成損傷， 如圖2F所示，因?yàn)闁叛趸瘜?02及硬掩膜層下的接觸氧化硅層204，都是氧化硅層，所以沉 積的氧化硅襯墊層207恰好將柵氧化層202及接觸氧化硅層204覆蓋，并且在柵極213的 側(cè)面也覆蓋上一層氧化硅。本實(shí)施例中，硬掩膜層的去除可以為熱磷酸。
步驟7，以柵極213為屏蔽，進(jìn)行淺離子注入工藝，離子注入的能量約為200到 1000電子伏特，并進(jìn)行快速退火工藝，形成LDD區(qū)5，如圖2G所示。 步驟8，在柵極213及半導(dǎo)體襯底1表面沉積具有應(yīng)力的氮化硅層9，如圖2H所示。
因?yàn)檠趸枰r墊207的厚度(約為5納米)很薄，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中的側(cè)壁層(約 為幾十納米)來說所以可以忽略不計(jì)，所以較之現(xiàn)有技術(shù)帶有側(cè)壁層的柵極在沉積具有應(yīng) 力的氮化硅時(shí)，本發(fā)明能夠獲得更大的應(yīng)力，從而能夠更加靈活地調(diào)節(jié)溝道中載流子遷移率。 另外，本發(fā)明選擇硬掩膜層作為深離子注入時(shí)的保護(hù)層，可以達(dá)到在離子注入時(shí) 保護(hù)柵極的目的。本發(fā)明還選擇氧化硅襯墊層為淺離子注入時(shí)柵極或者襯底的保護(hù)層，如 果沒有硬掩膜層或者氧化硅襯墊層也可以達(dá)到本發(fā)明的目的，所以作為優(yōu)選實(shí)施例就是為 了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。 本發(fā)明的處理方法可被廣泛地應(yīng)用到許多應(yīng)用中，并且可利用許多適當(dāng)?shù)牟牧霞?方法制作，上述是通過較佳實(shí)施例來加以說明，當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng) 域的技術(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)。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體器件的制作方法，包括半導(dǎo)體襯底、沉積于襯底上的柵氧化層及位于柵氧化層上的多晶硅層，其特征在于，該方法還包括以圖案化的光阻膠為掩膜，刻蝕所述多晶硅層；以所述圖案化的光阻膠及刻蝕的多晶硅層為屏蔽，在所述襯底中進(jìn)行深離子注入，形成源極和漏極；將所述圖案化的光阻膠進(jìn)行用于形成柵極的第二次圖案化；以所述第二次圖案化的光阻膠為掩膜，第二次刻蝕所述多晶硅層形成柵極；以所述柵極為屏蔽，在所述襯底內(nèi)進(jìn)行淺離子注入；在所述柵極及襯底表面沉積具有應(yīng)力的氮化硅層。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括在所述多晶硅層上依次 沉積接觸氧化硅層及硬掩膜層。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述以圖案化的光阻膠為掩膜，刻蝕所述多 晶硅層時(shí)，依次對(duì)硬掩膜層及接觸氧化硅層進(jìn)行刻蝕。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括在形成柵極之前，以第二次圖案 化的光阻膠為掩膜，依次對(duì)硬掩膜層及接觸氧化層進(jìn)行第二次刻蝕。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述形成柵極是以第二次刻蝕的硬掩膜層 及接觸氧化層為屏蔽，對(duì)多晶硅層進(jìn)行第二次刻蝕以形成柵極。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述對(duì)多晶硅層進(jìn)行第二次刻蝕形成柵極 之后，進(jìn)一步包括去除硬掩膜層的步驟。
7. 如權(quán)利要求1或6所述的方法，其特征在于，在對(duì)所述襯底內(nèi)進(jìn)行淺離子注入前該方 法進(jìn)一步包括在柵極及襯底表面沉積氧化硅襯墊層。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述深離子注入或者在淺離子注入之后 進(jìn)行退火工藝。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體器件的制作方法，包括半導(dǎo)體襯底、沉積于襯底上的柵氧化層及位于柵氧化層上的多晶硅層，該方法還包括以圖案化的光阻膠為掩膜，刻蝕所述多晶硅層；以所述圖案化的光阻膠及刻蝕的多晶硅層為屏蔽，在所述襯底中進(jìn)行深離子注入，形成源極和漏極；將所述圖案化的光阻膠進(jìn)行用于形成柵極的第二次圖案化；以所述第二次圖案化的光阻膠為掩膜，第二次刻蝕所述多晶硅層形成柵極；以所述柵極為屏蔽，在所述襯底內(nèi)進(jìn)行淺離子注入；在所述柵極及襯底表面沉積具有應(yīng)力的氮化硅層。采用該方法不需要設(shè)立側(cè)壁層，而且得到比現(xiàn)有技術(shù)更大的應(yīng)力，因此可以更加靈活有效地調(diào)節(jié)溝道中載流子遷移率。
文檔編號(hào)H01L21/336GK101777494SQ20091004514
公開日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2009年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月9日
發(fā)明者吳漢明, 張海洋, 王國(guó)華 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司