半導(dǎo)體器件有源區(qū)結(jié)構(gòu)的制造方法及用該方法制造的產(chǎn)品的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制造領(lǐng)域，尤其涉及用于制造半導(dǎo)體器件有源區(qū)結(jié)構(gòu)的方法及通過該方法制造的產(chǎn)品。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著納米加工技術(shù)的迅速發(fā)展，晶體管的特征尺寸已進(jìn)入納米級。通過等比例縮小的方法提高當(dāng)前主流硅CMOS器件的性能受到越來越多物理、工藝的限制。為了使集成電路技術(shù)能延續(xù)摩爾定律所揭示的發(fā)展速度，必須開發(fā)與硅工藝兼容的新材料、新結(jié)構(gòu)和新性質(zhì)。近年來，應(yīng)變娃(Strained Si)技術(shù)由于在提高CMOS器件性能方面的卓越表現(xiàn)而備受關(guān)注。例如，通過在溝道中引入適當(dāng)?shù)膲簯?yīng)力和張應(yīng)力能分別提高PMOS的空穴遷移率和NMOS的電子遷移率。典型的PMOS應(yīng)變硅器件可通過外延SiGe源漏引入溝道壓應(yīng)力，利用源漏和溝道的晶格常數(shù)失配控制應(yīng)變大小，進(jìn)而改善空穴遷移率；而對于NMOS應(yīng)變硅器件則可通過淀積SiN薄膜弓I入溝道張應(yīng)力，利用SiN薄膜的高本征應(yīng)力控制應(yīng)變大小，進(jìn)而改善電子遷移率。因此，通過工藝、材料、結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，研究半導(dǎo)體納米器件中應(yīng)力、應(yīng)變的控制有重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)提供一種用于增加張應(yīng)力的方法。該方法主要包括兩個(gè)階段:沉積階段和鍵重構(gòu)階段。在沉積階段中，通過高密度等離子體化學(xué)氣相沉積(HDPCVD)在襯底上形成氧化硅層，所沉積的氧化硅層的厚度在1000埃至7000埃之間。所產(chǎn)生的氧化硅層的張應(yīng)力在O至500MPa之間。在鍵重構(gòu)階段，利用紫外線(UV)處理氧化硅層，從氧化硅層中去除H2O或OH基團(tuán)，從而在膜中引起高的張應(yīng)力。
[0004]圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的利用張應(yīng)力氧化物填充隔離溝槽的CMOS器件100。隔離溝槽110和120分別包括高張應(yīng)力氧化物。
[0005]圖2A至圖2C中具體地示出了在隔離溝槽中形成張應(yīng)力層的過程的剖面示意圖。如圖2A所示，通過高密度等離子體化學(xué)氣相沉積(HDP CVD)在隔離溝槽上形成氧化硅層203，該氧化硅層203的厚度約為6000埃。然后，如圖2B所示，通過化學(xué)機(jī)械拋光對沉積在隔離溝槽上的氧化硅層203進(jìn)行拋光減薄，直至氮化硅層201停止。最后，除去SiN層201和氧化硅層202，得到如圖2C所示的被完全填充的隔離溝槽210。
[0006]在形成氧化硅層203之后，可對其進(jìn)行紫外線輻射處理，以增強(qiáng)該層中的張應(yīng)力。然而，由于上述處理過程中，所生成的氧化硅層203的厚度太厚，約為6000埃，特別是中間部分，紫外線處理可能無法完全穿透進(jìn)入溝槽，從而無法充分改變溝槽中膜的特性。另一方面，當(dāng)前的很多種半導(dǎo)體器件中，隔離溝槽在側(cè)壁上形成，在這種隔離溝槽中通過HDP CVD形成致密無孔的氧化硅結(jié)構(gòu)是困難的，并且這種結(jié)構(gòu)還會(huì)阻礙紫外線處理，使得紫外線難以穿過所有的氧化硅結(jié)構(gòu)，從而無法獲得理想的膜特性。
[0007]因此，需要一種改進(jìn)的增強(qiáng)半導(dǎo)體器件有源區(qū)中的張應(yīng)力的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供了一種用于提高半導(dǎo)體器件有源區(qū)應(yīng)力的方法，該方法能夠增強(qiáng)半導(dǎo)體器件有源區(qū)中的張應(yīng)力，提高器件的電子遷移率。該方法包括:
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于制造半導(dǎo)體器件有源區(qū)結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括:在襯底上依次形成氧化硅層和氮化硅層；刻蝕所述氮化硅層，氧化硅層以及襯底，形成隔離溝槽；在所述隔離溝槽內(nèi)壁沉積張應(yīng)力氧化物層，所述張應(yīng)力氧化物層的厚度小于隔離溝槽的深度；對所述張應(yīng)力氧化物層進(jìn)行紫外線輻射處理，以形成張應(yīng)力增強(qiáng)的氧化物層。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，前述方法中，張應(yīng)力氧化物層通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積、旋涂沉積、快速氣相沉積或可流動(dòng)膜沉積來形成。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，前述方法中，張應(yīng)力氧化物層是共形氧化物層。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，前述方法中，張應(yīng)力氧化物層是氧化硅層。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，前述方法中，紫外線輻射處理的時(shí)間是2秒至10分鐘。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，前述方法還包括:在所述張應(yīng)力增強(qiáng)的氧化物層上沉積填充氧化物層，以填充隔離溝槽。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，前述方法中，填充氧化物層是通過旋涂工藝形成的旋涂氧化物。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，前述方法中，填充氧化物層通過可溶于水的石墨烯氧化物來形成。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，前述方法中，在襯底中形成隔離溝槽之后，還包括:去除隔離溝槽開口處的部分氧化硅層和部分氮化硅層；在所述隔離溝槽的表面上形成氧化物襯墊。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，前述方法中，氧化物襯墊通過爐管加熱氧化形成。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括:
[0020]本發(fā)明的工藝簡單，通過在隔離溝槽的表面上沉積張應(yīng)力氧化物層并且對該張應(yīng)力氧化物層進(jìn)行紫外線輻射處理，可形成張應(yīng)力增強(qiáng)的氧化物層，從而在半導(dǎo)體器件的有源區(qū)中形成張應(yīng)力，而不會(huì)對制造效率造成不利影響。張應(yīng)力氧化物層厚度小于隔離溝槽的深度，這減少了形成較厚張應(yīng)力氧化物層所需的處理時(shí)間。在美國專利US7622162B1中，所形成的張應(yīng)力氧化物層的厚度約為6000埃，因此該氧化物層已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了溝槽頂端的氮化硅層。與之相反，本發(fā)明的張應(yīng)力氧化物層的厚度僅為100埃至900埃，小于隔離溝槽的深度。僅形成較薄的張應(yīng)力氧化物層不僅可降低由HDP CVD工藝導(dǎo)致的高成本問題還有助于提高UV輻射的效率，因?yàn)閺垜?yīng)力氧化物層的厚度較薄，UV輻射能夠容易地穿過整個(gè)氧化物層，從而獲得良好、可控的應(yīng)力層。此外，由于在隔離溝槽中沉積的張應(yīng)力氧化物層很薄，因此不需要在沉積之后對該氧化物層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光過程，從而避免化學(xué)機(jī)械拋光對芯片造成的不利影響，并且簡化了工藝步驟。
【附圖說明】
[0021]為了進(jìn)一步闡明本發(fā)明的各實(shí)施例的以上和其他優(yōu)點(diǎn)和特征，將參考附圖來呈現(xiàn)本發(fā)明的各實(shí)施例的更具體的描述?？梢岳斫?，這些附圖只描繪本發(fā)明的典型實(shí)施例，因此將不被認(rèn)為是對其范圍的限制。在附圖中，為了清楚明了，放大了層和區(qū)域的厚度。相同或相應(yīng)的部件將用相同或類似的標(biāo)記表示。
[0022]圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的利用張應(yīng)力氧化物填充隔離溝槽的CMOS器件。
[0023]圖2A至圖2C中示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的在隔離溝槽中形成張應(yīng)力層的過程的剖面示意圖。
[0024]圖3A至圖3F示出根據(jù)本發(fā)明的在隔離溝槽中形成張應(yīng)力層的過程的剖面示意圖。
[0025]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的在隔離溝槽中形成張應(yīng)力層的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]在以下的描述中，參考各實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行描述。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到可在沒有一個(gè)或多個(gè)特定細(xì)節(jié)的情況下或者與其它替換和/或附加方法、材料或組件一起實(shí)施各實(shí)施例。在其它情形中，未示出或未詳細(xì)描述公知的結(jié)構(gòu)、材料或操作以免使本發(fā)明的各實(shí)施例的諸方面晦澀。類似地，為了解釋的目的，闡述了特定數(shù)量、材料和配置，以便提供對本發(fā)明的實(shí)施例的全面理解。然