半導(dǎo)體器件的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種半導(dǎo)體器件的制造方法。所述半導(dǎo)體器件的制造方法包括：提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底包括NM0S區(qū)和PM0S區(qū)，以及NM0S的柵極和PM0S的柵極；在所述半導(dǎo)體襯底上形成拉應(yīng)力層；對(duì)所述拉應(yīng)力層進(jìn)行原位等離子體處理；通過(guò)光刻刻蝕工藝去除PM0S區(qū)上的拉應(yīng)力層；在所述半導(dǎo)體襯底上形成壓應(yīng)力層；對(duì)所述壓應(yīng)力層進(jìn)行原位等離子體處理；通過(guò)光刻刻蝕工藝去除NM0S區(qū)上的壓應(yīng)力層。本發(fā)明在拉應(yīng)力層和壓應(yīng)力層進(jìn)行光刻之前，先進(jìn)行了原位等離子體處理，如此使得拉應(yīng)力層和壓應(yīng)力層的表面趨向于是氧化硅，降低了光阻被污染的幾率，從而提高了光刻性能，防止了光阻殘余的形成。
【專利說(shuō)明】半導(dǎo)體器件的制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種半導(dǎo)體器件的制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 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(lái) 提高載流子的電遷移率。通過(guò)在NM0S/PM0S上面淀積拉應(yīng)力和壓應(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(shí)提高NM0S/ PM0S的電遷移率，有時(shí)需要同時(shí)淀積拉應(yīng)力和壓應(yīng)力氮化硅于不同的M0S上。
[0003] 這種技術(shù)稱之為雙應(yīng)力層技術(shù)（Dual Stress Layer，DSL)。當(dāng)采用DSL技術(shù)時(shí)， 需要利用選擇性刻蝕技術(shù)將位于PM0S上面的拉應(yīng)力氮化硅、以及NM0S上面的壓應(yīng)力氮化 娃去除。
[0004] 典型的應(yīng)用DSL技術(shù)的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括半導(dǎo)體襯底10,該半導(dǎo) 體襯底10包括NM0S區(qū)和PM0S區(qū)，以及NM0S的柵極11和PM0S的柵極12,拉應(yīng)力層13覆 蓋在所述NM0S的柵極11上，壓應(yīng)力層14覆蓋在PM0S的柵極12上。
[0005] 但是在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，容易產(chǎn)生光阻殘余等缺陷，最終導(dǎo)致光阻定義出的尺寸不一 致而使得工藝達(dá)不到要求。如圖2所示，例如在對(duì)拉應(yīng)力層13進(jìn)行刻蝕時(shí)，光阻不會(huì)被完 全去除，會(huì)產(chǎn)生光阻殘余16,這勢(shì)必會(huì)影響PM0S區(qū)拉應(yīng)力層13的去除，進(jìn)而影響制得器件 的性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于，提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中在對(duì)應(yīng) 力層進(jìn)行刻蝕時(shí)容易出現(xiàn)光阻殘余的問(wèn)題。
[0007] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括：
[0008] 提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底包括NM0S區(qū)和PM0S區(qū)，以及NM0S的柵極和 PM0S的柵極；
[0009] 在所述半導(dǎo)體襯底上形成拉應(yīng)力層；
[0010] 對(duì)所述拉應(yīng)力層進(jìn)行原位等離子體處理；
[0011] 通過(guò)光刻刻蝕工藝去除PM0S區(qū)上的拉應(yīng)力層；
[0012] 在所述半導(dǎo)體襯底上形成壓應(yīng)力層；
[0013] 對(duì)所述壓應(yīng)力層進(jìn)行原位等離子體處理；
[0014] 通過(guò)光刻刻蝕工藝去除NM0S區(qū)上的壓應(yīng)力層。
[0015] 可選的，對(duì)于所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，所述原位等離子體處理為采用氧等 離子體進(jìn)行原位處理。
[0016] 可選的，對(duì)于所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，所述原位等離子體處理的條件為：溫 度 200°C -500°c，壓強(qiáng) 0· Oltorr-lOtorr，通入氧氣的流量為 10000sccm-20000sccm。
[0017] 可選的，對(duì)于所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，所述原位等離子體處理持續(xù)時(shí)間為 30s-360s〇
[0018] 可選的，對(duì)于所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，所述拉應(yīng)力層和壓應(yīng)力層的材料為 氮化硅。
[0019] 可選的，對(duì)于所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，所述NM0S區(qū)和PM0S區(qū)由淺溝槽隔離 結(jié)構(gòu)相隔離。
[0020] 可選的，對(duì)于所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，所述拉應(yīng)力層和壓應(yīng)力層在淺溝槽 隔離結(jié)構(gòu)中央?yún)^(qū)域相毗鄰。
[0021] 本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件的制造方法中，在拉應(yīng)力層和壓應(yīng)力層進(jìn)行光刻之前， 先進(jìn)行了原位等離子體處理，如此使得拉應(yīng)力層和壓應(yīng)力層的表面趨向于是氧化硅。相比 現(xiàn)有技術(shù)，通過(guò)這一原位等離子體處理，降低了光阻被污染的幾率，從而提高了光刻性能， 防止了光阻殘余的形成。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中典型的應(yīng)用DSL技術(shù)的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的半導(dǎo)體器件產(chǎn)生光阻殘余的示意圖；
[0024] 圖3為本發(fā)明半導(dǎo)體器件的制造方法的流程圖；
[0025] 圖4-圖15為本發(fā)明實(shí)施例中半導(dǎo)體器件在制造過(guò)程中的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面將結(jié)合示意圖對(duì)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中表 示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明，而仍然 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列描述應(yīng)當(dāng)被理解為對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道，而 并不作為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0027] 為了清楚，不描述實(shí)際實(shí)施例的全部特征。在下列描述中，不詳細(xì)描述公知的功能 和結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗鼈儠?huì)使本發(fā)明由于不必要的細(xì)節(jié)而混亂。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為在任何實(shí)際實(shí)施例的開(kāi) 發(fā)中，必須做出大量實(shí)施細(xì)節(jié)以實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)者的特定目標(biāo)，例如按照有關(guān)系統(tǒng)或有關(guān)商業(yè)的 限制，由一個(gè)實(shí)施例改變?yōu)榱硪粋€(gè)實(shí)施例。另外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種開(kāi)發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗費(fèi) 時(shí)間的，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)僅僅是常規(guī)工作。
[0028] 在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。根據(jù)下面說(shuō)明和權(quán)利要 求書(shū)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非 精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
[0029] 發(fā)明人認(rèn)為，出現(xiàn)光阻殘余是由于應(yīng)力層中存在著游離的N元素，而光阻對(duì)于這 游離的N元素比較敏感，容易被N元素污染而導(dǎo)致光阻失效，從而出現(xiàn)曝光效率下降的情 況。于是經(jīng)過(guò)大量研究發(fā)現(xiàn)，利用原位氧等離子體對(duì)應(yīng)力層（氮化硅）進(jìn)行處理，能夠使得 應(yīng)力層的上表面趨近于是氧化硅，從而降低了表面游離的N元素，避免了光阻被污染。
[0030] 以下列舉所述半導(dǎo)體器件的制造方法及半導(dǎo)體生產(chǎn)方法的較優(yōu)實(shí)施例，以清楚說(shuō) 明本發(fā)明的內(nèi)容，應(yīng)當(dāng)明確的是，本發(fā)明的內(nèi)容并不限制于以下實(shí)施例，其他通過(guò)本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員的常規(guī)技術(shù)手段的改進(jìn)亦在本發(fā)明的思想范圍之內(nèi)。
[0031] 請(qǐng)參考圖3及圖4-圖15,對(duì)本發(fā)明實(shí)施例半導(dǎo)體器件的制造方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。 本方法包括：
[0032] 步驟S301 :提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底包括NM0S區(qū)和PM0S區(qū)，以及NM0S的 柵極和PM0S的柵極。具體的，請(qǐng)參考圖4，提供半導(dǎo)體襯底400，其包括用于形成NM0S器件 的NM0S區(qū)和PM0S器件的PM0S區(qū)，所述NM0S區(qū)和PM0S區(qū)由淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)（STI) 410進(jìn) 行隔離，以及在NM0S區(qū)上形成NM0S的柵極401，在PM0S區(qū)上形成PM0S的柵極402。
[0033] 所述半導(dǎo)體襯底400的材料可以是單晶硅、絕緣體上硅等，例如本實(shí)施例采用單 晶硅材料，并進(jìn)行各種阱的形成以及源漏極的形成。柵極401、402可以是多晶硅柵極，也可 以是金屬柵極，本實(shí)施例采用高K金屬柵極。上述半導(dǎo)體襯底400的結(jié)構(gòu)以及形成過(guò)程為 本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟悉，故不再進(jìn)行詳述。
[0034] 步驟S302 :在所述半導(dǎo)體襯底上形成拉應(yīng)力層。請(qǐng)參考圖5,拉應(yīng)力層403覆蓋在 襯底400上，該拉應(yīng)力層403的材料優(yōu)選為氮化硅，可以利用CVD工藝沉積而成。
[0035] 接下來(lái)進(jìn)行步驟S303 :對(duì)所述拉應(yīng)力層進(jìn)行原位等離子體處理。如圖6所示，此 為本發(fā)明的關(guān)鍵步驟，本實(shí)施例采用原位氧等離子體進(jìn)行處理，通過(guò)等離子態(tài)的氧與拉應(yīng) 力層403的作用，使得該拉應(yīng)力層403的上表面趨近于是氧化硅，降低了游離的N元素的含 量。
[0036] 所述原位氧等離子體處理的條件為：溫度200°C -500°C，例如200°C、300°C、 450 °C 等，壓強(qiáng) 0· Oltorr-lOtorr，例如 0· ltorr、ltorr、lOtorr 等，通入氧氣的流量為 10000sccm-20000sccm，例如是lOOOOsccm、18000sccm等。優(yōu)選的，保持上述條件持續(xù) 30s-360s的時(shí)間。
[0037] 步驟S304 :通過(guò)光刻刻蝕工藝去除PM0S區(qū)上的拉應(yīng)力層。請(qǐng)參考圖7和圖8,圖 7示出了在經(jīng)過(guò)處理后的拉應(yīng)力層403的表面涂敷光阻404。圖8則是示出了對(duì)光阻404 進(jìn)行曝光顯影后將PM0S區(qū)上的光阻去除。由圖8可知，在PM0S區(qū)上的光阻去除干凈，沒(méi)有 光阻殘余形成。這是由于經(jīng)過(guò)原位氧等離子體的處理后，降低了游離的N元素的含量，防止 了游離的N元素對(duì)光阻的污染，避免了光阻失效。那么這在后續(xù)去除PM0S區(qū)上的拉應(yīng)力層 403時(shí)，就變得容易。如圖9所示，去除了 PM0S區(qū)上的拉應(yīng)力層，僅保留NM0S區(qū)上的拉應(yīng)力 層 403。
[0038] 步驟S305 :在所述半導(dǎo)體襯底上形成壓應(yīng)力層。如圖10所示，所述壓應(yīng)力層405 覆蓋在PM0S區(qū)及PM0S區(qū)的柵極402上，并且覆蓋在拉應(yīng)力層403上。所述壓應(yīng)力層405 的材料也為氮化硅，通常可以采用CVD工藝沉積形成。
[0039] 接下來(lái)進(jìn)行步驟S306 :對(duì)所述壓應(yīng)力層進(jìn)行原位等離子體處理。如圖11所示，此 為本發(fā)明的關(guān)鍵步驟，本實(shí)施例采用原位氧等離子體進(jìn)行處理，通過(guò)等離子態(tài)的氧與壓應(yīng) 力層405的作用，使得該壓應(yīng)力層405的上表面趨近于是氧化硅，降低了游離的N元素的含 量。
[0040] 本步驟中的原位氧等離子體處理的條件可以與步驟S303中的原位氧等離子體處 理?xiàng)l件相同。
[0041] 步驟S307 :通過(guò)光刻刻蝕工藝去除PM0S區(qū)上的拉應(yīng)力層。請(qǐng)參考圖12和圖13， 圖12示出了在經(jīng)過(guò)處理后的壓應(yīng)力層405的表面涂敷光阻406。圖13則是示出了對(duì)光阻 406進(jìn)行曝光顯影后將NM0S區(qū)上的光阻去除。由圖13可知，在NM0S區(qū)上的光阻去除干凈， 沒(méi)有光阻殘余形成。這是由于經(jīng)過(guò)原位氧等離子體的處理后，降低了游離的N元素的含量， 防止了游離的N元素對(duì)光阻的污染，避免了光阻失效。那么這在后續(xù)去除NMOS區(qū)上的壓應(yīng) 力層405時(shí)，就變得容易。如圖14所示，去除了 NM0S區(qū)上的壓應(yīng)力層，僅保留PM0S區(qū)上的 壓應(yīng)力層405。
[0042] 請(qǐng)繼續(xù)參考圖14,可見(jiàn)所述拉應(yīng)力層403和壓應(yīng)力層405在淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)410 中央?yún)^(qū)域相毗鄰，從而保證對(duì)NM0S區(qū)和PM0S區(qū)形成較佳的應(yīng)力。
[0043] 在上述過(guò)程中，拉應(yīng)力層403與壓應(yīng)力層405可以先形成任意一個(gè)。
[0044] 在NM0S區(qū)和PM0S區(qū)的應(yīng)力層分別形成后，如圖15所示，繼續(xù)形成金屬前介質(zhì)層 (pre-metal dielectics，PMD)，以進(jìn)行后續(xù)工藝。
[0045] 顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括： 提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底包括NMOS區(qū)和PMOS區(qū)，以及NMOS的柵極和PMOS的 柵極； 在所述半導(dǎo)體襯底上形成拉應(yīng)力層； 對(duì)所述拉應(yīng)力層進(jìn)行原位等離子體處理； 通過(guò)光刻刻蝕工藝去除PMOS區(qū)上的拉應(yīng)力層； 在所述半導(dǎo)體襯底上形成壓應(yīng)力層； 對(duì)所述壓應(yīng)力層進(jìn)行原位等離子體處理； 通過(guò)光刻刻蝕工藝去除NMOS區(qū)上的壓應(yīng)力層。
2. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述原位等離子體處理 為采用氧等離子體進(jìn)行原位處理。
3. 如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述原位等離子 體處理的條件為：溫度200°C _500°C，壓強(qiáng)0. Oltorr-lOtorr，通入氧氣的流量為 10000sccm-20000sccm〇
4. 如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述原位等離子體處理 持續(xù)時(shí)間為30s-360s。
5. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述拉應(yīng)力層和壓應(yīng)力 層的材料為氮化娃。
6. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述NMOS區(qū)和PMOS區(qū)由 淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)相隔離。
7. 如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述拉應(yīng)力層和壓應(yīng)力 層在淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)中央?yún)^(qū)域相毗鄰。
【文檔編號(hào)】H01L21/311GK104217944SQ201410468359
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】張文廣, 鄭春生 申請(qǐng)人:上海華力微電子有限公司