專利名稱：半導(dǎo)體器件的器件層制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)，特別涉及一種半導(dǎo)體器件的器件層制作方法。
背景技術(shù)：
隨著電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，半導(dǎo)體的制造工藝得到了飛速的發(fā)展，半導(dǎo)體器件的 特征尺寸也越來(lái)越小，半導(dǎo)體器件中的器件層制作也變得越來(lái)越重要。這里的器件層指的 是在半導(dǎo)體襯底上進(jìn)行源極、漏極及柵極的制作。圖Ia If所示為現(xiàn)有技術(shù)半導(dǎo)體器件的器件層制作的剖面結(jié)構(gòu)圖?，F(xiàn)有技術(shù)半 導(dǎo)體器件的器件層制作過(guò)程包括以下步驟步驟一，在半導(dǎo)體器件襯底101上進(jìn)行雙阱工藝，定義CMOS的有源區(qū)，如圖Ia所 示，在半導(dǎo)體器件襯底101上形成阱100。在本步驟中，雙阱包括一個(gè)N阱和一個(gè)P阱，通常采用倒摻雜阱技術(shù)進(jìn)行，也就是 在半導(dǎo)體器件襯底101中定義的N阱區(qū)域注入磷等摻雜雜質(zhì)，后續(xù)形成P型互補(bǔ)金屬氧化 物半導(dǎo)體(PM0Q，在定義的P阱區(qū)域注入硼等摻雜雜質(zhì)，后續(xù)形成N型互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo) 體(NMOS)。在這里以在P阱以及在P阱上形成的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)介紹，以形成NM0S，而N阱上形 成的結(jié)構(gòu)則忽略介紹，步驟基本相同。步驟二，在半導(dǎo)體器件襯底101上進(jìn)行淺槽隔離(STI)工藝，隔離CMOS的有源區(qū)， 即在P阱100中進(jìn)行隔離以及隔離P阱和N阱，如圖Ib所示，在半導(dǎo)體器件襯底100中形 成 STI102。在本步驟中，形成STI102的過(guò)程為先在半導(dǎo)體器件襯底101依次沉積隔離氧化 層和氮化物層，采用曝光顯影工藝在氮化物層上涂覆的光刻膠層定義出STI圖形，將具有 STI圖形的光刻膠層作為掩膜依次刻蝕氮化硅層、隔離氧化層以及半導(dǎo)體器件襯底101得 到STI槽，然后對(duì)STI槽進(jìn)行氧化物填充后，進(jìn)行氮化物層和隔離氧化物層的拋光處理，在 半導(dǎo)體器件襯底101中得到STI102。步驟三，參見(jiàn)圖lc，在半導(dǎo)體器件襯底101的表面和STI102的表面依次沉柵氧化 層和多晶硅層后，采用離子注入方法10對(duì)多晶硅層進(jìn)行預(yù)摻雜。在本步驟中，對(duì)于NMOMS來(lái)說(shuō)，摻雜的雜質(zhì)為磷，目的是為了使得最終制造的半導(dǎo) 體器件的柵極導(dǎo)電，對(duì)于PMOS來(lái)說(shuō)，摻雜的雜質(zhì)為硼。步驟四，采用光刻工藝得到柵極103后，對(duì)柵極103和半導(dǎo)體襯底101的表面進(jìn)行 再次氧化，形成再氧化層，在圖中沒(méi)有體現(xiàn)。在本步驟中，采用光刻工藝得到柵極103的過(guò)程為涂覆光刻膠層后通過(guò)具有柵 極圖形的光罩對(duì)其曝光顯影，在光刻膠層形成柵極圖形，然后以具有柵極圖形的光刻膠層 為掩膜，依次刻蝕多晶硅層和柵氧化層，形成柵極103 ；在本步驟中，形成再氧化層的過(guò)程為采用化學(xué)氣相沉積(CVD)方法沉積得到氧 化層，在柵極203表面及半導(dǎo)體器件襯底101的表面上得到再氧化層，該再氧化層的作用是為了修補(bǔ)在形成柵極103過(guò)程中對(duì)半導(dǎo)體器件襯底101表面的損傷。步驟五，在再次氧化的柵極103上形成偏移側(cè)墻后，以離子注入20方法對(duì)半導(dǎo)體 器件襯底101的阱進(jìn)行輕摻雜，參見(jiàn)圖Id。在圖中，省略了偏移側(cè)墻，側(cè)墻一般采用氮化物構(gòu)成，偏移側(cè)墻的形成是為了在輕 摻雜工藝中防止NMOS溝道長(zhǎng)度的減小而增加的源漏間電荷穿通的可能性。當(dāng)然，在具體實(shí)現(xiàn)上，也可以不形成偏移側(cè)墻。在該步驟中，對(duì)于匪OS來(lái)說(shuō)，輕摻雜采用的雜質(zhì)可以為砷，使得半導(dǎo)體器件襯底 101的上表面成為非晶態(tài)，減少源漏極間的溝道漏電流效應(yīng)。步驟六，由于柵極103在摻雜的過(guò)程中受到注入離子的撞擊，導(dǎo)致硅結(jié)構(gòu)的晶格 發(fā)生損傷，為恢復(fù)損傷，離子注入20后進(jìn)行快速熱退火處理。步驟七，參見(jiàn)圖le，對(duì)柵極103形成氮氧化物側(cè)墻204后，在半導(dǎo)體器件器件襯底 101上就定義出源漏極區(qū)域，以離子注入30的方法對(duì)柵極103和柵極103兩側(cè)的半導(dǎo)體器 件襯底101進(jìn)行摻雜，形成漏極301和源極302。步驟八，參見(jiàn)圖If，采用自對(duì)準(zhǔn)硅化物(SAB)的方法沉積鈦，形成鈦化硅層401，然 后進(jìn)行快速退火處理后，采用化學(xué)方法刻蝕掉未反應(yīng)的鈦。
本步驟是為了形成接觸孔，可以使得有源區(qū)形成金屬接觸。這樣，就完成了半導(dǎo)體器件的器件層制作。但是，在上述制作過(guò)程的步驟四完成后，得到的柵氧化層厚度在柵極邊緣處比在 柵極其他處的厚度厚，這里稱為“微笑”型氧化現(xiàn)象。這是因?yàn)?，在形成再氧化層過(guò)程中，柵 極103的表面和氧氣反應(yīng)，使得柵極103表面氧化，在與柵氧化層的接觸處，再氧化層和柵 氧化層結(jié)合，所形成的氧化層變厚，造成了柵極103下的柵氧化層厚度不均勻。在進(jìn)行完步 驟四之后，如圖2所示，圖2為現(xiàn)有技術(shù)在制造半導(dǎo)體器件的器件層過(guò)程中的再氧化層示意 圖，可以看出，得到的柵氧化層厚度在柵極邊緣處比在柵極其他處的厚度厚，形成“微笑”型 氧化層。在一個(gè)制程過(guò)程中，需要按照上述過(guò)程在一個(gè)晶圓上同時(shí)制作多個(gè)半導(dǎo)體器件的 器件層，由于步驟四的原因，使得同時(shí)制作的多個(gè)半導(dǎo)體器件的器件層的柵氧化層的厚度 難以控制，導(dǎo)致在同一制程過(guò)程中，最終得到的多個(gè)半導(dǎo)體器件的性能范圍變化比較大且 開(kāi)關(guān)性能也存在比較大差異。對(duì)于一個(gè)半導(dǎo)體器件來(lái)說(shuō)，由于其柵氧化層厚度不均勻，也會(huì) 影響其性能(主要的是開(kāi)關(guān)性能)。為了克服這個(gè)問(wèn)題，目前，可以在步驟五通過(guò)降低離子注入的能量或濃度，還可以 在步驟四過(guò)程中，減少沉積再氧化層的時(shí)間來(lái)減小最終得到的多個(gè)半導(dǎo)體器件的性能范圍 且減小開(kāi)關(guān)性能的差異，以及對(duì)于一個(gè)半導(dǎo)體器件的因?yàn)闁叛趸瘜雍穸炔痪鶆蚨鸬男?能降低。但是，這些方法只是能夠改善上述問(wèn)題，但不能完全消除由于“微笑”型氧化現(xiàn)象 而造成的對(duì)器件性能變化范圍及開(kāi)關(guān)性能所的產(chǎn)生影響。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的器件層制作方法，該方法能夠消除因“微 笑”型氧化現(xiàn)象而造成的對(duì)器件性能變化范圍及開(kāi)關(guān)性能產(chǎn)生影響。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的
一種半導(dǎo)體器件的器件層制作方法，該方法包括在半導(dǎo)體器件襯底上形成柵極后，在柵極側(cè)壁形成氮化層；在所述柵極表面及半導(dǎo)體襯底表面沉積再氧化層后，對(duì)柵極和半導(dǎo)體襯底進(jìn)行輕 摻雜；形成所述柵極的氮氧化物側(cè)墻后，對(duì)柵極和半導(dǎo)體器件襯底進(jìn)行摻雜，在半導(dǎo)體 器件沉積形成漏極和源極；采用自對(duì)準(zhǔn)硅化物方法在柵極表面和半導(dǎo)體襯底沉積金屬，形成金屬化硅層，然 后進(jìn)行快速退火處理后，刻蝕掉未反應(yīng)的金屬。所述形成的氮化層厚度為10埃 20埃。所述在柵極側(cè)壁形成氮化層的過(guò)程為在半導(dǎo)體器件襯底及柵極表面采用化學(xué)氣相沉積方法沉積氮化層后，刻蝕柵極頂 部表面及半導(dǎo)體襯底表面形成的氮化層，在柵極側(cè)壁留下氮化硅層。所述再氧化層的厚度為10埃 20埃。所述在對(duì)柵極和半導(dǎo)體襯底進(jìn)行輕摻雜之前，該方法還包括在柵極上形成偏移側(cè)墻。由上述方案可以看出，本發(fā)明在半導(dǎo)體器件的器件層制作過(guò)程中，在生成再氧化 層之前，先形成氮化硅緩沖層，作為柵極側(cè)壁的保護(hù)，這樣，在沉積再氧化層時(shí)，就不會(huì)出現(xiàn) 由于在柵氧化層周圍的柵極邊緣與氧氣的反應(yīng)，而造成該處的柵氧化層變厚，從而柵氧化 層的厚度不均，形成“微笑”型氧化現(xiàn)象。這樣，對(duì)于同時(shí)制作的多個(gè)半導(dǎo)體器件，就不會(huì)造 成器件性能變化范圍大，也不會(huì)使開(kāi)關(guān)性能差異性大。因此，本發(fā)明提供的方法消除了因 “微笑”型氧化現(xiàn)象而造成的對(duì)器件性能變化范圍及開(kāi)關(guān)性能產(chǎn)生影響。


圖Ia If為現(xiàn)有技術(shù)半導(dǎo)體器件的器件層制作的剖面結(jié)構(gòu)圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)在制造半導(dǎo)體器件的器件層過(guò)程中的再氧化層示意圖；圖3為本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件的器件層制作方法流程圖；圖如 4h為本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件的器件層制作方法剖面結(jié)構(gòu)圖。
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)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。從現(xiàn)有技術(shù)可以看出，現(xiàn)有技術(shù)使得同時(shí)制作的多個(gè)半導(dǎo)體器件的器件性能變化 范圍大和使開(kāi)關(guān)性能差異性大，以及對(duì)于其中的每個(gè)半導(dǎo)體器件的性能變差的原因?yàn)樵?制作半導(dǎo)體器件的器件層過(guò)程中，無(wú)法控制使得柵氧化層的厚度均勻。這個(gè)問(wèn)題隨著半導(dǎo) 體器件的CD尺寸的日益減小而更加突出。為了克服這個(gè)問(wèn)題，在半導(dǎo)體器件的器件層制作過(guò)程中，在生成再氧化層之前，先 形成氮化硅緩沖層，作為柵極側(cè)壁的保護(hù)，這樣，在沉積再氧化層時(shí)，就不會(huì)出現(xiàn)由于在柵 氧化層周圍的柵極邊緣與氧氣的反應(yīng)，而造成該處的柵氧化層變厚，從而柵氧化層的厚度 不均，形成“微笑”型氧化現(xiàn)象。
形成的氮化硅緩沖層還可以在沉積再氧化過(guò)程中改善氧氣增強(qiáng)擴(kuò)散(OED)效應(yīng)， 從而不會(huì)使得氧原子通過(guò)柵極的缺陷處擴(kuò)散到柵極中；形成的氮化硅緩沖層還可以在沉積 再氧化過(guò)程中防止柵極和半導(dǎo)體襯底的摻雜物擴(kuò)散到其表面的氧化層(氧化層的密度小 于氮化層的密度，所以摻雜物不易擴(kuò)散到氮化層中)，而導(dǎo)致的濃度損失。通過(guò)分析可以得 知，經(jīng)過(guò)了本發(fā)明提供的方法可以提高后續(xù)淺摻雜過(guò)程性能，同時(shí)該方法也減少了半導(dǎo)體 襯底表面的摻雜物(由于再氧化層時(shí)的摻雜物擴(kuò)散引起)濃度，特別對(duì)于靠近源極和漏極 處，從而使得反向結(jié)深(CjO)及開(kāi)關(guān)頻率都得到了提高。圖3為本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件的器件層制作方法流程圖，結(jié)合圖如 圖4h所 示的本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件的器件層制作過(guò)程的剖面圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。步驟301，在半導(dǎo)體器件襯底101上進(jìn)行雙阱工藝，定義CMOS的有源區(qū)，如圖如所 示，在半導(dǎo)體器件襯底101上形成阱100。在本步驟中，雙阱包括一個(gè)N阱和一個(gè)P阱，通常采用倒摻雜阱技術(shù)進(jìn)行，也就是 在半導(dǎo)體器件襯底101中定義的N阱區(qū)域注入磷等摻雜雜質(zhì)，后續(xù)形成PM0S，在定義的P阱 區(qū)域注入硼等摻雜雜質(zhì)，后續(xù)形成N型NM0S。
在這里以在P阱以及在P阱上形成的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)介紹，以形成NM0S，而N阱上形 成的結(jié)構(gòu)則忽略介紹，步驟基本相同。步驟302，在半導(dǎo)體器件襯底101上進(jìn)行淺槽隔離(STI)工藝，隔離CMOS的有源 區(qū)，即在P阱100中進(jìn)行隔離以及隔離P阱和N阱，如圖4b所示，在半導(dǎo)體器件襯底100中 形成 STI102。在本步驟中，形成STI102的過(guò)程為先在半導(dǎo)體器件襯底101依次沉積隔離氧化 層和氮化物層，采用曝光顯影工藝在氮化物層上涂覆的光刻膠層定義出STI圖形，將具有 STI圖形的光刻膠層作為掩膜依次刻蝕氮化硅層、隔離氧化層以及半導(dǎo)體器件襯底101得 到STI槽，然后對(duì)STI槽進(jìn)行氧化物填充后，進(jìn)行氮化物層和隔離氧化物層的拋光處理，在 半導(dǎo)體器件襯底101中得到STI102。步驟303，參見(jiàn)圖4c，在半導(dǎo)體器件襯底101的表面和STI102的表面依次沉柵氧 化層和多晶硅層后，采用離子注入方法10對(duì)多晶硅層進(jìn)行預(yù)摻雜。在本步驟中，對(duì)于NMOMS來(lái)說(shuō)，摻雜的雜質(zhì)為磷，目的是為了使得最終制造的半導(dǎo) 體器件的柵極導(dǎo)電，對(duì)于PMOS來(lái)說(shuō)，摻雜的雜質(zhì)為硼。步驟301 步驟303和現(xiàn)有的步驟相同。步驟304，采用光刻工藝得到柵極103后。對(duì)柵極103和半導(dǎo)體襯底101的表面沉積氮化層。在本步驟中，沉積采用化學(xué)氣相沉積方法，沉積的氮化層厚度為10埃 20埃。在本步驟中，采用光刻工藝得到柵極103的過(guò)程為涂覆光刻膠層后通過(guò)具有柵 極圖形的光罩對(duì)其曝光顯影，在光刻膠層形成柵極圖形，然后以具有柵極圖形的光刻膠層 為掩膜，依次刻蝕多晶硅層和柵氧化層，形成柵極103。步驟305，采用刻蝕工藝，將柵極103頂層的氮化層及半導(dǎo)體襯底101表面的氮化 層刻蝕掉，只在柵極103的側(cè)壁留下氮化層201，如圖4d所示。在本步驟中，要保證柵極103側(cè)壁留下的氮化層201能夠保護(hù)柵極103，在后續(xù)再 氧化過(guò)程中，不會(huì)將柵氧化層周圍的柵極103邊緣氧化。
步驟306，如圖如所示，對(duì)側(cè)壁具有氮化層201的柵極103和半導(dǎo)體襯底101的表 面進(jìn)行再次氧化，形成再氧化層202。在本步驟中，形成再氧化層的過(guò)程為采用化學(xué)氣相沉積方法沉積得到再氧化層 202，該再氧化層的作用是為了修補(bǔ)在形成柵極103過(guò)程中對(duì)半導(dǎo)體器件襯底101表面的損 傷。在本步驟中，形成的再氧化層厚度為10埃 20埃。步驟307，在圖如所示的結(jié)構(gòu)中的柵極形成偏移側(cè)墻后，以離子注入20方法對(duì)半 導(dǎo)體器件襯底101的阱進(jìn)行輕摻雜，參見(jiàn)圖4f。在圖中，省略了偏移側(cè)墻，偏移側(cè)墻一般采用氮化物構(gòu)成，偏移側(cè)墻的形成是為了 在輕摻雜工藝中防止NMOS溝道長(zhǎng)度的減小而增加的源漏間電荷穿通的可能性。當(dāng)然，在具體實(shí)現(xiàn)上，也可以不形成偏移側(cè)墻。在該步驟中，對(duì)于匪OS來(lái)說(shuō)，輕摻雜采用的雜質(zhì)可以為砷，使得半導(dǎo)體器件襯底 101的上表面成為非晶態(tài)，減少源漏極間的溝道漏電流效應(yīng)。步驟308，由于柵極103在摻雜的過(guò)程中受到注入離子的撞擊，導(dǎo)致硅結(jié)構(gòu)的晶格 發(fā)生損傷，為恢復(fù)損傷，離子注入20后進(jìn)行快速熱退火處理。步驟309，參見(jiàn)圖4g，對(duì)柵極103形成氮氧化物側(cè)墻204后，在半導(dǎo)體器件器件襯 底101上就定義出源漏極區(qū)域，以離子注入30的方法對(duì)柵極103和柵極103兩側(cè)的半導(dǎo)體 器件襯底101進(jìn)行摻雜，形成漏極301和源極302。在圖中，為了使得簡(jiǎn)化且易于表示，省略了氮化層201以及再氧化層202，由于氧 化層和氮氧化層可以作為氮化物側(cè)墻的一部分。步驟310，參見(jiàn)圖4h，采用SAB的方法沉積鈦，形成鈦化硅層401，然后進(jìn)行快速退 火處理后，采用化學(xué)方法刻蝕掉未反應(yīng)的鈦。本步驟是為了形成接觸孔，可以使得有源區(qū)形成金屬接觸。在該步驟中，也可以采用其他金屬進(jìn)行該反應(yīng)。這樣，就完成了半導(dǎo)體器件的器件層制作。從圖如可以看出，由于氮化層在柵極側(cè)壁的存在，能夠保護(hù)柵極103，在后續(xù)再氧 化過(guò)程中，不會(huì)將柵氧化層周圍的柵極103邊緣氧化，從而使得最終得到的半導(dǎo)體器件的 柵氧化層厚度均勻并可控。以上舉較佳實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所 應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的 精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之 內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件的器件層制作方法，該方法包括在半導(dǎo)體器件襯底上形成柵極后，在柵極側(cè)壁形成氮化層；在所述柵極表面及半導(dǎo)體襯底表面沉積再氧化層后，對(duì)柵極和半導(dǎo)體襯底進(jìn)行輕摻雜；形成所述柵極的氮氧化物側(cè)墻后，對(duì)柵極和半導(dǎo)體器件襯底進(jìn)行摻雜，在半導(dǎo)體器件 沉積形成漏極和源極；采用自對(duì)準(zhǔn)硅化物方法在柵極表面和半導(dǎo)體襯底沉積金屬，形成金屬化硅層，然后進(jìn) 行快速退火處理后，刻蝕掉未反應(yīng)的金屬。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成的氮化層厚度為10埃 20埃。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述在柵極側(cè)壁形成氮化層的過(guò)程為 在半導(dǎo)體器件襯底及柵極表面采用化學(xué)氣相沉積方法沉積氮化層后，刻蝕柵極頂部表面及半導(dǎo)體襯底表面形成的氮化層，在柵極側(cè)壁留下氮化硅層。
4.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述再氧化層的厚度為10埃 20埃。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述在對(duì)柵極和半導(dǎo)體襯底進(jìn)行輕摻雜之 前，該方法還包括在柵極上形成偏移側(cè)墻。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種半導(dǎo)體器件的器件層制作方法，該方法包括在半導(dǎo)體器件襯底上形成柵極后，在柵極側(cè)壁形成氮化層；在所述柵極表面及半導(dǎo)體襯底表面沉積再氧化層后，對(duì)柵極和半導(dǎo)體襯底進(jìn)行輕摻雜；形成所述柵極的氮氧化物側(cè)墻后，對(duì)柵極和半導(dǎo)體器件襯底進(jìn)行摻雜，在半導(dǎo)體器件沉積形成漏極和源極；采用自對(duì)準(zhǔn)硅化物方法在柵極表面和半導(dǎo)體襯底沉積金屬，形成金屬化硅層，然后進(jìn)行快速退火處理后，刻蝕掉未反應(yīng)的金屬。本發(fā)明提供的方法消除了因“微笑”型氧化現(xiàn)象而造成的對(duì)器件性能變化范圍及開(kāi)關(guān)性能產(chǎn)生影響。
文檔編號(hào)H01L21/28GK102054697SQ200910198098
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2009年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月29日
發(fā)明者趙猛 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司