專利名稱：一種形成雙應(yīng)力層氮化硅薄膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域，且特別涉及一種形成雙應(yīng)力層氮化硅薄膜 的方法。
背景技術(shù)：
隨著集成電路特征線寬縮小到90nm以下，人們逐漸引入了高應(yīng)力氮化硅技術(shù)來提高載流子的電遷移率。通過在N/PM0S上面沉積高拉和高壓應(yīng)力氮化硅作為通孔刻蝕停止層(Contact Etch Stop Layer, CESL)。尤其是在65nm制程以下，為了同時提高N/PMOS的電遷移率，有時需要同時沉積高拉和高壓應(yīng)力氮化硅于不同的MOS上，而若NMOS之上有壓應(yīng)力層薄膜或者PMOS之上有拉應(yīng)力薄膜時，都會對N/PM0S的電遷移率產(chǎn)生不利的影響。因此需要對N/PM0S進(jìn)行選擇性的蝕刻，通常，為了蝕刻徹底，需要分別在兩次高應(yīng)力氮化硅沉積之前預(yù)先沉積二氧化硅緩沖層做為高應(yīng)力氮化硅的蝕刻阻擋層，并且會最終保留在半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)之中。雖然這兩層二氧化硅緩沖層薄膜厚度較薄，并且應(yīng)力也相對較小，但是由于這兩層薄膜離柵極最近，對于N/PM0S的電遷移率也是有一定的影響的。因此，需要對該方法進(jìn)行改善，盡可能的去除這兩層薄膜對N/PM0S不利的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種形成雙應(yīng)力層氮化硅薄膜的方法，采用本方法所制備的N/PM0S，與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)化了工藝以，減小成本，同時能夠更加進(jìn)一步的提高N/PM0S的性能。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種形成雙應(yīng)力層氮化硅薄膜的方法，所述方法包括下列步驟提供具有N/PM0S晶體管的襯底；在所述結(jié)構(gòu)上沉積具有高壓應(yīng)力的第一氮化硅應(yīng)力層；對PMOS區(qū)域進(jìn)行光刻以及蝕刻，去除該區(qū)域的第一氮化硅應(yīng)力層；在所述結(jié)構(gòu)上沉積具有高拉應(yīng)力的第二氮化硅應(yīng)力層；對NMOS區(qū)域進(jìn)行光刻以及蝕刻，去除該區(qū)域的第二氮化硅應(yīng)力層。進(jìn)一步的，所述沉積第一氮化硅應(yīng)力層和第二氮化硅應(yīng)力層的厚度為100-800A。進(jìn)一步的，所述沉積第一氮化硅應(yīng)力層和第二氮化硅應(yīng)力層的應(yīng)力范圍在500-4000MPa 之間。進(jìn)一步的，所述第一氮化硅應(yīng)力層包括兩層摻雜一定雜質(zhì)元素的氮化硅薄膜以及所述兩層薄膜之間的不摻雜的氮化硅薄膜。進(jìn)一步的，所述摻雜一定雜質(zhì)元素的氮化硅薄膜厚度在10-100A之間。進(jìn)一步的，所述雜質(zhì)元素為F、B、P元素。本發(fā)明給出了一種形成雙應(yīng)力層氮化硅薄膜的方法。形成雙應(yīng)力層氮化硅薄膜時需要對N/PM0S進(jìn)行選擇性的蝕刻，因此需要在沉積氮化硅薄膜之前分別沉積一定厚度的二氧化硅緩沖層，該二氧化硅緩沖層雖然厚度較薄，應(yīng)力也較低，但是由于其離柵極最近，其對器件的運(yùn)算速度也有一定程度的影響。本發(fā)明將高壓應(yīng)力氮化硅層的沉積分為三部分，其中第一和第三部分在沉積過程中摻入一定的雜質(zhì)，具有摻雜層的高應(yīng)力氮化硅層可以替代二氧化硅緩沖層，從而不需要額外的沉積步驟，優(yōu)化了工藝以，減小成本，同時由于在NMOS區(qū)域上面不會有二氧化硅緩沖層對柵極的影響，能夠改善器件性能。


圖I所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例的形成雙應(yīng)力層氮化硅薄膜的方法流程圖。圖2 圖6所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例的形成雙應(yīng)力層氮化硅薄膜的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了更了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉具體實(shí)施例并配合所附圖式說明如下。請參考圖1，圖I所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例的形成雙應(yīng)力層氮化硅薄膜的方法流程圖。本發(fā)明提出一種形成雙應(yīng)力層氮化硅薄膜的方法，所述方法包括下列步驟步驟SlOO :提供具有N/PM0S晶體管的襯底；步驟S200 :在所述結(jié)構(gòu)上沉積具有高壓應(yīng)力的第一氮化硅應(yīng)力層；步驟S300 :對PMOS區(qū)域進(jìn)行光刻以及蝕刻，去除該區(qū)域的第一氮化硅應(yīng)力層；步驟S400 :在所述結(jié)構(gòu)上沉積具有高拉應(yīng)力的第二氮化娃應(yīng)力層；步驟S500 :對NMOS區(qū)域進(jìn)行光刻以及蝕刻，去除該區(qū)域的第二氮化硅應(yīng)力層。再請參考圖2 圖6，圖2 圖6所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例的形成雙應(yīng)力層氮化硅薄膜的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，本發(fā)明提供具有NMOS和PMOS晶體管的襯底，并在所述結(jié)構(gòu)上沉積具有高壓應(yīng)力的第一氮化硅應(yīng)力層100，所述沉積第一氮化硅應(yīng)力層100的厚度為100-800A，所述沉積第一氮化硅應(yīng)力層100的應(yīng)力范圍在500-4000MPa之間。所述第一氮化硅應(yīng)力層100包括兩層摻雜一定雜質(zhì)元素的氮化硅薄膜以及所述兩層薄膜之間的不摻雜的氮化硅薄膜，所述摻雜一定雜質(zhì)元素的氮化硅薄膜厚度在10-100A之間，進(jìn)一步的，所述雜質(zhì)元素為F、B、P元素。具有高壓應(yīng)力的摻雜一定雜質(zhì)元素的氮化硅薄膜，其可以取代兩次二氧化硅緩沖層薄膜，由于該薄膜具有元素?fù)诫s，使得其在選擇性蝕刻過程中很容易控制，而不需要額外的二氧化硅阻擋層。再請參考圖3，在NMOS區(qū)域上方的結(jié)構(gòu)上設(shè)置第一掩模200，并對PMOS區(qū)域進(jìn)行光刻以及蝕刻，依次去除該區(qū)域的第一氮化硅應(yīng)力層100。請參考圖4，接著在所述結(jié)構(gòu)上沉積具有高拉應(yīng)力的第二氮化硅應(yīng)力層300，所述沉積第二氮化硅應(yīng)力層300的厚度為100-800A，所述沉積第二氮化硅應(yīng)力層300的應(yīng)力范圍在500-4000MPa之間。請參考圖5，在PMOS區(qū)域上方的結(jié)構(gòu)上設(shè)置第二掩模400，并對NMOS區(qū)域進(jìn)行光刻以及蝕刻，去除該區(qū)域的第二氮化硅應(yīng)力層300，最終形成如圖6所示的雙應(yīng)力層氮化硅
薄膜結(jié)構(gòu)。綜上所述，本發(fā)明給出了一種形成雙應(yīng)力層氮化硅薄膜的方法。形成雙應(yīng)力層氮 化硅薄膜時需要對N/PM0S進(jìn)行選擇性的蝕刻，因此需要在沉積氮化硅薄膜之前分別沉積一定厚度的二氧化硅緩沖層，該二氧化硅緩沖層雖然厚度較薄，應(yīng)力也較低，但是由于其離柵極最近，其對器件的運(yùn)算速度也有一定程度的影響。本發(fā)明將高壓應(yīng)力氮化硅層的沉積分為三部分，其中第一和第三部分在沉積過程中摻入一定的雜質(zhì)，具有摻雜層的高應(yīng)力氮化硅層可以替代二氧化硅緩沖層，從而不需要額外的沉積步驟，優(yōu)化了工藝以，減小成本，同時由于在NMOS區(qū)域上面不會有二氧化硅緩沖層對柵極的影響，能夠改善器件性能。 雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種形成雙應(yīng)力層氮化硅薄膜的方法，其特征在于，所述方法包括下列步驟 提供具有N/PMOS晶體管的襯底； 在所述結(jié)構(gòu)上沉積具有高壓應(yīng)力的第一氮化硅應(yīng)力層； 對PMOS區(qū)域進(jìn)行光刻以及蝕刻，去除該區(qū)域的第一氮化硅應(yīng)力層； 在所述結(jié)構(gòu)上沉積具有高拉應(yīng)力的第二氮化硅應(yīng)力層； 對NMOS區(qū)域進(jìn)行光刻以及蝕刻，去除該區(qū)域的第二氮化硅應(yīng)力層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的形成雙應(yīng)力層氮化硅薄膜的方法，其特征在于，所述沉積第一氮化硅應(yīng)力層和第二氮化硅應(yīng)力層的厚度為100-800A。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的形成雙應(yīng)力層氮化硅薄膜的方法，其特征在于，所述沉積第一氮化硅應(yīng)力層和第二氮化硅應(yīng)力層的應(yīng)力范圍在500-4000MPa之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的形成雙應(yīng)力層氮化硅薄膜的方法，其特征在于，所述第一氮化硅應(yīng)力層包括兩層摻雜一定雜質(zhì)元素的氮化硅薄膜以及所述兩層薄膜之間的不摻雜的氮化硅薄膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的形成雙應(yīng)力層氮化硅薄膜的方法，其特征在于，所述摻雜一定雜質(zhì)元素的氮化硅薄膜厚度在10-100A之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的形成雙應(yīng)力層氮化硅薄膜的方法，其特征在于，所述雜質(zhì)元素為F、B、P元素。
全文摘要
本發(fā)明給出了一種形成雙應(yīng)力層氮化硅薄膜的方法。形成雙應(yīng)力層氮化硅薄膜時需要對N/PMOS進(jìn)行選擇性的蝕刻，因此需要在沉積氮化硅薄膜之前分別沉積一定厚度的二氧化硅緩沖層，該二氧化硅緩沖層雖然厚度較薄，應(yīng)力也較低，但是由于其離柵極最近，其對器件的運(yùn)算速度也有一定程度的影響。本發(fā)明將高壓應(yīng)力氮化硅層的沉積分為三部分，其中第一和第三部分在沉積過程中摻入一定的雜質(zhì)，具有摻雜層的高應(yīng)力氮化硅層可以替代二氧化硅緩沖層，從而不需要額外的沉積步驟，優(yōu)化了工藝以，減小成本，同時由于在NMOS區(qū)域上面不會有二氧化硅緩沖層對柵極的影響，能夠改善器件性能。
文檔編號H01L21/8238GK102623408SQ20121011371
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月17日
發(fā)明者徐強(qiáng) 申請人:上海華力微電子有限公司