專利名稱：一種應(yīng)變硅器件的制造方法
一種應(yīng)變硅器件的制造方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體集成電路制造工藝技術(shù)領(lǐng)域，一種應(yīng)變硅器件的制造方法。
背景技術(shù)：
MOS晶體管性能提升主要有二種途徑提聞CMOS的棚電容；提聞載流子遷移率； 以及減小器件溝道長度。傳統(tǒng)提升方法都在于減小溝道長度以及柵介電層的厚度，這種方法被稱為晶體管的尺寸縮小法。然而在小于IOOnm的溝道長度情況下，單純縮小尺寸已受到物理極限以及設(shè)備成本的限制而無法使器件達(dá)到預(yù)期性能，提高溝道載流子遷移率成為進(jìn)一步提高器件工作速度的主要途徑之一。
溝道載流子遷移率的提升可通過應(yīng)變硅的方法實(shí)現(xiàn)，即通過物理方法拉伸或是壓縮硅晶格來達(dá)到提高M(jìn)OS晶體管載流子遷移率以至提高晶體管性能。應(yīng)變硅的實(shí)現(xiàn)方法有很多種，按應(yīng)力方向可分為雙軸應(yīng)變和單軸應(yīng)變，按實(shí)現(xiàn)工藝分有應(yīng)力記憶技術(shù)(Stress Memorization Technique,簡稱SMT),刻蝕阻擋層應(yīng)變工藝,邊墻鄰近技術(shù)和嵌入式鍺娃源漏工藝等。
CMOS應(yīng)變硅工藝主要流程如下
在多晶硅柵極形成后，多晶硅柵極兩側(cè)的側(cè)墻形成前，完成源漏擴(kuò)展部分注入；
淀積介質(zhì)膜，介質(zhì)膜一般為薄氧化硅和氮化硅，通過刻蝕在多晶硅柵極兩側(cè)形成氮化硅側(cè)墻，并去除平面上的氮化硅；
源漏注入，此時(shí)源漏部分均為非晶硅；
淀積應(yīng)力膜,應(yīng)力膜通常為薄的氧化硅膜和高應(yīng)力氮化硅膜；
高溫快速退火，激活源漏注入雜質(zhì)。同時(shí)，受應(yīng)力膜的影響，源、漏和柵區(qū)的硅在重結(jié)晶的過程中將對溝道產(chǎn)生應(yīng)力，形成應(yīng)變硅；
退火完成后，將應(yīng)力膜去除，但應(yīng)力效果仍保留在溝道中，即產(chǎn)生應(yīng)力記憶效果；
淀積金屬硅化物阻擋層，一般為氧化硅和氮化硅；
通過光刻、刻蝕，使少部分無需金屬硅化物的器件(如高阻電阻，ESD器件等)上的金屬硅化物阻擋層被保留，其它區(qū)域的金屬硅化物阻擋層將被去除；
接著淀積金屬，退火硅化，在器件的源、漏和柵部分形成金屬硅化物，而側(cè)墻起到隔絕柵和源漏的作用。
然而由于側(cè)墻的存在，會影響到淀積的高應(yīng)力膜對溝道的應(yīng)變效果，且去除高應(yīng)力膜也需要一系列的光刻一蝕刻一清洗等步驟，增加了應(yīng)力記憶技術(shù)工藝實(shí)施的成本。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種實(shí)現(xiàn)應(yīng)變硅的方法，不僅應(yīng)力膜對溝道的應(yīng)變效果會更顯著，而且減少了工藝步驟，降低了生產(chǎn)成本。
為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種應(yīng)變硅器件的制造方法，包括如下步驟在襯底上形成多晶硅柵極，進(jìn)行源漏擴(kuò)展部分的雜質(zhì)注入；依次淀積氧化層及氮化硅層并反刻，形成所述多晶硅柵極的側(cè)墻；源漏雜質(zhì)注入；去除所述側(cè)墻的氮化硅層；淀積高應(yīng)力膜；對源漏進(jìn)行高溫快速退火，以激活注入雜質(zhì)；通過光刻、刻蝕所述高應(yīng)力膜，以形成金屬硅化物阻擋層及所述多晶硅柵極的側(cè)墻結(jié)構(gòu)。
可選的，去除所述側(cè)墻的氮化硅層的步驟包括去除部分所述氧化層以形成薄氧化層。
可選的，去除所述側(cè)墻的氮化硅層的步驟包括去除所述氧化層，并在上述步驟形成的結(jié)構(gòu)上方淀積一層的薄氧化層。
可選的，所述薄氧化層的厚度為50 150 A0
可選的，所述高應(yīng)力薄膜為氮化硅膜。
可選的，所述高應(yīng)力薄膜的應(yīng)力大于等于lGpa。
可選的,所述高應(yīng)力薄膜的厚度在為300..-1000 A
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于利用高應(yīng)力膜在多晶柵上形成側(cè)墻結(jié)構(gòu)并作為金屬硅化物阻擋層，省掉了額外的金屬硅化物阻擋層淀積和高應(yīng)力膜去除步驟，工藝簡便、更節(jié)省了材料，降低了應(yīng)力記憶技術(shù)工藝實(shí)施的成本。此外，由于高應(yīng)力膜淀積時(shí)，側(cè)墻已被去除，應(yīng)力膜對溝道的應(yīng)變效果會更顯著。


圖廣圖3所示為本發(fā)明的應(yīng)變硅器件的制造方法的各步驟結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說明。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
下面將參照圖f 3描述根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)變硅器件制造方法的一較佳實(shí)施例。
請參考圖1，按常規(guī)CMOS工藝流程在襯底上形成多晶硅柵極1，多晶硅柵極兩側(cè)的側(cè)墻2和源漏區(qū)3。半導(dǎo)體襯底的材料可為單晶硅材料，或是絕緣硅材料(S0I)，還可以是其他半導(dǎo)體材料等。多晶硅柵極，側(cè)墻以及源漏區(qū)采用常規(guī)工藝形成，簡單來說，其工藝步驟包括在襯底上生成柵氧化層，在柵氧化層上淀積多晶硅層，利用光刻、刻蝕工藝形成多晶硅柵極1，進(jìn)行源漏擴(kuò)展部分的雜質(zhì)注入；接著依次淀積氧化層及氮化硅層并反刻，在多晶硅柵極兩側(cè)形成側(cè)墻2。然后進(jìn)行源漏雜質(zhì)注入，形成多晶硅柵極的源漏區(qū)3，此時(shí)源漏為非晶硅。
請參考圖2，將側(cè)墻上的氮化硅層刻蝕掉，較佳的，在去除氮化硅層時(shí)一并去除部分的氧化層以保留一層薄氧化層，從而在隨后對高應(yīng)力膜刻蝕時(shí)，將停留在薄氧化層上而不會刻到硅，以保護(hù)多晶硅柵極。保留的薄氧化層厚度優(yōu)選為IW A。當(dāng)然在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，也可在刻蝕氮化硅層時(shí)將全部氧化層一并去除，之后再淀積一層薄氧化層，薄氧化層的厚度可為50'. 150 A
接著淀積高應(yīng)力薄膜4，如氮化硅膜，應(yīng)力在IGPa以上，厚度在30(Tl000A。之后， 按常規(guī)CMOS工藝進(jìn)行高溫快速退火，以激活源漏注 入雜質(zhì)，此時(shí)源漏3為單晶硅。同時(shí)，受高應(yīng)力膜的影響，在高溫快速退火后，源漏區(qū)3和柵區(qū)的硅在重結(jié)晶的過程中將對溝道產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力，從而使高應(yīng)力膜的應(yīng)力“記憶”于溝道中。
進(jìn)一步的，請參考圖3，退火完成后，通過光刻、刻蝕，使無需金屬硅化物的器件(如高阻電阻，ESD器件等)上的高應(yīng)力膜被保留，該部分高應(yīng)力膜即可作為金屬硅化物阻擋層 (圖中未示)，而在其它區(qū)域，高應(yīng)力膜則在多晶硅柵極上形成側(cè)墻結(jié)構(gòu)4’。之后再淀積金屬，退火硅化，在器件的源、漏和柵部分形成金屬硅化物，而高應(yīng)力膜所形成的側(cè)墻結(jié)構(gòu)則起到隔絕柵和源漏的作用。
綜上所述，本發(fā)明利用高應(yīng)力膜在多晶柵上形成側(cè)墻結(jié)構(gòu)并作為金屬硅化物阻擋層，省掉了額外的金屬硅化物阻擋層淀積和高應(yīng)力膜去除步驟，工藝簡便、更節(jié)省了材料， 降低了應(yīng)力記憶技術(shù)工藝實(shí)施的成本。此外，由于高應(yīng)力膜淀積時(shí)，側(cè)墻已被去除，應(yīng)力膜對溝道的應(yīng)變效果會更顯著。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然所述諸多實(shí)施例僅為了便于說明而舉例而已，并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下可作若干的更動與潤飾，本發(fā)明所主張的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書所述為準(zhǔn)?！?br> 權(quán)利要求
1.一種應(yīng)變硅器件的制造方法，其特征在于，包括以下步驟在襯底上形成多晶硅柵極，進(jìn)行源漏擴(kuò)展部分的雜質(zhì)注入；依次淀積氧化層及氮化硅層并反刻，形成所述多晶硅柵極的側(cè)墻；源漏雜質(zhì)注入；去除所述側(cè)墻的氮化硅層；在上述步驟形成的結(jié)構(gòu)上方淀積高應(yīng)力膜；對源漏進(jìn)行高溫快速退火，以激活注入雜質(zhì)；通過光刻、刻蝕所述高應(yīng)力膜，以形成金屬硅化物阻擋層及所述多晶硅柵極的側(cè)墻結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)變硅器件的制造方法，其特征在于，去除所述側(cè)墻的氮化硅層的步驟包括去除部分所述氧化層以形成薄氧化層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)變硅器件的制造方法，其特征在于，去除所述側(cè)墻的氮化硅層的步驟包括去除所述氧化層，并在上述步驟形成的結(jié)構(gòu)上方淀積一層薄氧化層。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的應(yīng)變硅器件的制造方法，其特征在于，所述薄氧化層的厚度為50~150 A0
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)變硅器件的制造方法，其特征在于，所述高應(yīng)力薄膜為氮化娃膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)變硅器件的制造方法，其特征在于，所述高應(yīng)力薄膜的應(yīng)力大于等于lGpa。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)變硅器件的制造方法，其特征在于，所述高應(yīng)力薄膜的厚度在為300 1000 A
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)變硅器件的制造方法，包括在襯底上形成多晶硅柵極，進(jìn)行源漏擴(kuò)展部分的雜質(zhì)注入；依次淀積氧化層及氮化硅層并反刻，形成所述多晶硅柵極的側(cè)墻；源漏雜質(zhì)注入；去除所述側(cè)墻的氮化硅層并保留部分氧化層；淀積高應(yīng)力膜；對源漏進(jìn)行高溫快速退火，以激活注入雜質(zhì)；通過光刻、刻蝕所述高應(yīng)力膜，以形成金屬硅化物阻擋層，且所述高應(yīng)力膜在所述多晶硅柵極上形成側(cè)墻結(jié)構(gòu)。本發(fā)明工藝簡便，成本低廉，且所制造的應(yīng)變硅器件具有更佳的應(yīng)力效果。
文檔編號H01L21/336GK103065970SQ201210545579
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者李銘 申請人:上海集成電路研發(fā)中心有限公司