專利名稱：雙應(yīng)力氮化硅蝕刻阻擋層形成方法和半導(dǎo)體器件制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種雙應(yīng)力氮化硅蝕刻阻擋層形成方法、以及采用了該雙應(yīng)力氮化硅蝕刻阻擋層形成方法的半導(dǎo)體器件制造方法。
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NMOS和/或PMOS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(shí)提高NMOS和PMOS的電遷移率，有時(shí)需要同時(shí)沉積高拉和高壓應(yīng)力氮化硅于不同的MOS上。然而，就目前工藝集成來說，高拉和高壓應(yīng)力SiN薄膜的交疊區(qū)域處理是一個(gè)難點(diǎn)，很容易因?yàn)榻化B區(qū)域而造成良率的損失。具體地說，在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的雙應(yīng)力氮化硅蝕刻阻擋層形成方法中，首先提供一個(gè)具有NMOS晶體管NMl和PMOS晶體管PM2的半導(dǎo)體器件(例如CMOS器件)，并且在所述半導(dǎo)體器件上方沉積高拉應(yīng)力層(如圖I所示);此后，對(duì)該高拉應(yīng)力氮化硅層進(jìn)行紫外光照射(如圖I的箭頭所示)；隨后，利用第一光刻膠層PRl將NMOS晶體管匪I上方的高拉應(yīng)力層遮蔽，暴露出PMOS晶體管PM2的高拉應(yīng)力層(如圖2所示)；采用各向異性的干法蝕刻去除PMOS晶體管PM2上方的高拉應(yīng)力層(如圖2所示)，隨后去除第一光刻膠層PRl ;之后沉積高壓應(yīng)力層(如圖3所示)；利用第二光刻膠層PR2將PMOS晶體管PM2上方的高壓應(yīng)力層遮蔽，暴露出NMOS晶體管PMl上方的高壓應(yīng)力層(如圖4所示)；采用各向異性的干法蝕刻去除高壓應(yīng)力層(如圖5所示)；然后去除第二光刻膠層PR2 (如圖6所示)。但是，在上述方法中，在雙應(yīng)力氮化硅阻擋層形成以后，很容易在拉、壓應(yīng)力的交疊區(qū)域產(chǎn)生不規(guī)則的缺陷(如圖6中標(biāo)號(hào)Xl所示的橢圓形虛線框所示)。對(duì)于上述交疊的問題，目前已經(jīng)提出可以通過在版圖設(shè)計(jì)時(shí)候加以考量以盡量減少對(duì)良率的影響。具體地說，為了解決高拉、壓應(yīng)力交疊區(qū)域不規(guī)則圖形這一問題，常用的方法是在去除PMOS晶體管PM2之上的高拉應(yīng)力氮化硅薄膜這一工藝步驟時(shí)，在版圖設(shè)計(jì)時(shí)人為的讓高拉應(yīng)力氮化硅多去除一些(圖7中的虛線部分)。這樣在最終的雙應(yīng)力氮化硅工藝形成時(shí)，高壓應(yīng)力氮化硅就會(huì)多占據(jù)一些淺溝槽隔離的部分(如圖8的標(biāo)號(hào)X2所示)，從而避免了交疊區(qū)域不規(guī)則圖形的產(chǎn)生。但是，上述處理方法增加了工藝控制的難度，并且需要多增加一張額外的版圖，增加了產(chǎn)品的成本。因此急需找到一種和現(xiàn)有工藝兼容，并且不產(chǎn)生工藝缺陷的工藝方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在上述缺陷，提供一種現(xiàn)有工藝兼容、并且不產(chǎn)生工藝缺陷的雙應(yīng)力氮化硅蝕刻阻擋層形成方法、以及采用了該雙應(yīng)力氮化硅蝕刻阻擋層形成方法的半導(dǎo)體器件制造方法。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種雙應(yīng)力氮化硅蝕刻阻擋層形成方法，其包括提供具有NMOS晶體管和PMOS晶體管的半導(dǎo)體器件，并且在所述半導(dǎo)體器件上方形成拉應(yīng)力層；隨后，利用第一光刻膠層將NMOS晶體管上方的拉應(yīng)力層遮蔽，暴露出PMOS晶體管的拉應(yīng)力層；隨后，去除PMOS晶體管上方的拉應(yīng)力層；隨后，去除第一光刻膠層；在去除第一光刻膠層之后對(duì)所述拉應(yīng)力氮化硅層進(jìn)行紫外光照射；之后，在所述半導(dǎo)體器上方形成壓應(yīng)力層；此后，利用第二光刻膠層將PMOS晶體管上方的壓應(yīng)力層遮蔽，暴露出NMOS晶體管上方的壓應(yīng)力層；然后，去除NMOS晶體管上方的壓應(yīng)力層；此后，去除第二光刻膠層。優(yōu)選地，在上述雙應(yīng)力氮化硅蝕刻阻擋層形成方法中，在紫外光照射步驟中，拉應(yīng)力氮化硅在經(jīng)過紫外線的照射后產(chǎn)生收縮，從而使得去除了 PMOS晶體管上方的拉應(yīng)力層之后剩余的NMOS晶體管上方的拉應(yīng)力層向NMOS晶體管的方向收縮。優(yōu)選地，在上述雙應(yīng)力氮化硅蝕刻阻擋層形成方法中，所述拉應(yīng)力氮化硅薄膜通過紫外光照射增強(qiáng)了應(yīng)力。優(yōu)選地，在上述雙應(yīng)力氮化硅蝕刻阻擋層形成方法中，通過調(diào)整所述紫外光照射的強(qiáng)度和/或時(shí)間以使得所述拉應(yīng)力氮化硅薄膜的最終應(yīng)力范圍為I. 2-1. 7GPa。優(yōu)選地，在上述雙應(yīng)力氮化硅蝕刻阻擋層形成方法中，所述紫外光照射的波長(zhǎng)范·圍為320-400nm，所述紫外光照射的照射溫度范圍為300°C -500°C，所述紫外光照射的照射時(shí)間為2-7分鐘。優(yōu)選地，在上述雙應(yīng)力氮化硅蝕刻阻擋層形成方法中，所述壓應(yīng)力氮化硅薄膜的應(yīng)力范圍為-2. 5 — -4. OGPa0優(yōu)選地，在上述雙應(yīng)力氮化硅蝕刻阻擋層形成方法中，采用各向異性的干法蝕刻來去除PMOS晶體管上方的拉應(yīng)力層和/或NMOS晶體管上方的所述拉應(yīng)力層。優(yōu)選地，在上述雙應(yīng)力氮化硅蝕刻阻擋層形成方法中，通過沉積形成壓應(yīng)力層和/或所述拉應(yīng)力層，并且壓應(yīng)力層沉積的溫度為300°C — 500°C。優(yōu)選地，在上述雙應(yīng)力氮化硅蝕刻阻擋層形成方法中，所述半導(dǎo)體器件是CMOS器件。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種采用了根據(jù)本發(fā)明的第一方面所述的雙應(yīng)力氮化硅蝕刻阻擋層形成方法的半導(dǎo)體器件制造方法。根據(jù)本發(fā)明，


結(jié)合附圖，并通過參考下面的詳細(xì)描述，將會(huì)更容易地對(duì)本發(fā)明有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優(yōu)點(diǎn)和特征，其中圖I至圖6示意性地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的雙應(yīng)力氮化硅蝕刻阻擋層形成方法的各個(gè)步驟。圖7至圖8示意性地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)的雙應(yīng)力氮化硅蝕刻阻擋層形成方法。圖9至圖12示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙應(yīng)力氮化硅蝕刻阻擋層形成方法。需要說明的是，附圖用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。注意，表示結(jié)構(gòu)的附圖可能并非按比例繪制。并且，附圖中，相同或者類似的元件標(biāo)有相同或者類似的標(biāo)號(hào)。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚和易懂，下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)描述。本申請(qǐng)的發(fā)明人有利地發(fā)現(xiàn)，拉應(yīng)力氮化硅(例如高拉應(yīng)力氮化硅)在經(jīng)過紫外線的照射后會(huì)產(chǎn)生收縮，根據(jù)薄膜沉積的溫度以及紫外光照射的條件不同，其薄膜收縮率在2% — 20%之間。在本發(fā)明實(shí)施例中，由于高拉應(yīng)力氮化硅在紫外光的照射以后會(huì)產(chǎn)生收縮，去除PMOS晶體管PM2之上的高拉應(yīng)力氮化硅以后再進(jìn)行紫外光的照射，該薄膜產(chǎn)生收縮，從而起到了現(xiàn)有方法中重新設(shè)計(jì)版圖的效果。具體地說，圖9至圖12示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙應(yīng)力氮化硅蝕刻阻擋層形成方法。如圖9至圖12所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙應(yīng)力氮化硅蝕刻阻擋層形成方法包括 首先，提供一個(gè)具有NMOS晶體管匪I和PMOS晶體管PM2的半導(dǎo)體器件，例如CMOS器件，并且在所述半導(dǎo)體器件上方形成高拉應(yīng)力層(作為本發(fā)明的拉應(yīng)力層的具體示例)，如圖9所示；例如，通過沉積形成高拉應(yīng)力層，并且高拉應(yīng)力層沉積的溫度為300°C —500。。。隨后，利用第一光刻膠層PRl將NMOS晶體管匪I上方的高拉應(yīng)力層遮蔽，暴露出PMOS晶體管PM2的高拉應(yīng)力層，如圖10所示。并且，去除PMOS晶體管PM2上方的高拉應(yīng)力層，如圖10所示，例如在具體實(shí)施例中，可采用各向異性的干法蝕刻來去除PMOS晶體管PM2上方的高拉應(yīng)力層。隨后，去除第一光刻膠層PRl ；此后，在去除第一光刻膠層PRl之后對(duì)該高拉應(yīng)力氮化硅層進(jìn)行紫外光照射，如圖11的箭頭所示。在該步驟中，所述高拉應(yīng)力氮化硅薄膜實(shí)際上通過紫外光照射增強(qiáng)了應(yīng)力。并且，高拉應(yīng)力氮化硅在經(jīng)過紫外線的照射后會(huì)產(chǎn)生收縮，從而使得去除PMOS晶體管PM2上方的高拉應(yīng)力層之后剩余的NMOS晶體管匪1上方的高拉應(yīng)力層向NMOS晶體管匪1的方向收縮。并且，優(yōu)選地，通過調(diào)整所述紫外光照射的強(qiáng)度和/或時(shí)間以使得所述高拉應(yīng)力氮化硅薄膜的最終應(yīng)力范圍為I. 2-1. 7GPa。當(dāng)然，所述應(yīng)力范圍值是優(yōu)選的，在某些具體應(yīng)用也可以采用其它合適的應(yīng)力值。并且，優(yōu)選地，在另一實(shí)施例中，所述紫外光照射的波長(zhǎng)范圍為320_400nm，所述紫外光照射的照射溫度范圍為300°C -500°C，所述紫外光照射的照射時(shí)間為2-7分鐘。之后，在NMOS晶體管匪I上方以及PMOS晶體管PM2上方形成高壓應(yīng)力層(作為本發(fā)明的壓應(yīng)力層的具體示例)；例如，通過沉積形成高壓應(yīng)力層，并且高壓應(yīng)力層沉積的溫度為 300°C— 500°C。此后，利用第二光刻膠層PR2將PMOS晶體管PM2上方的高壓應(yīng)力層遮蔽，暴露出NMOS晶體管PMl上方的高壓應(yīng)力層(未示出)。然后，去除NMOS晶體管PMl上方的高壓應(yīng)力層(未示出);例如在具體實(shí)施例中，可采用各向異性的干法蝕刻去除NMOS晶體管PMl上方的高壓應(yīng)力層。優(yōu)選地，高壓應(yīng)力氮化硅薄膜的應(yīng)力范圍為-2. 5 - -4. OGPa,當(dāng)然，所述應(yīng)力范圍值是優(yōu)選的，在某些具體應(yīng)用也可以采用其它合適的應(yīng)力值。然后去除第二光刻膠層PR2。最后得到的結(jié)構(gòu)如圖12所示，其中標(biāo)號(hào)X3示出了高拉應(yīng)力層與高壓應(yīng)力層之間的邊界，可以看出，該邊界相對(duì)于PMOS晶體管PM2更靠近NMOS晶體管匪I。也就是說，由于高拉應(yīng)力氮化硅在紫外光的照射以后會(huì)產(chǎn)生收縮，去除PMOS晶體管PM2之上的高拉應(yīng)力氮化硅以后再進(jìn)行紫外光的照射，該薄膜產(chǎn)生收縮，從而起到了現(xiàn)有方法中重新設(shè)計(jì)版圖的效果。上述雙應(yīng)力氮化硅蝕刻阻擋層形成方法調(diào)整了高拉應(yīng)力氮化硅沉積之后的紫外光照射這一工序，從原來的沉積之后直接進(jìn)行照射改為對(duì)PMOS晶體管選擇性蝕刻之后再進(jìn)行照射。由于高拉應(yīng)力氮化硅薄膜在進(jìn)行紫外光照射之后會(huì)產(chǎn)生收縮，并且可以通過調(diào) 整紫外光照射的工藝條件來控制氮化硅薄膜的收縮率，這樣就會(huì)在不額外增加版圖的情況下使得拉應(yīng)力氮化硅(高壓應(yīng)力氮化硅)、壓應(yīng)力氮化硅(高應(yīng)力氮化硅)交疊區(qū)域的狀況有所改善。由此，本發(fā)明的上述實(shí)施例提供了一種形成雙應(yīng)力氮化硅蝕刻阻擋層的方法。本發(fā)明實(shí)施例的上述方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，僅僅通過工藝步驟順序的調(diào)整就可以減小雙應(yīng)力氮化硅蝕刻阻擋層在拉壓應(yīng)力交界處的疊加狀況。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明還提供了一種采用了上述雙應(yīng)力氮化硅蝕刻阻擋層形成方法的半導(dǎo)體器件制造方法。可以理解的是，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而上述實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明。對(duì)于任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種雙應(yīng)力氮化硅蝕刻阻擋層形成方法，其特征在于包括 提供具有NMOS晶體管和PMOS晶體管的半導(dǎo)體器件，并且在所述半導(dǎo)體器件上方形成拉應(yīng)力層； 隨后，利用第一光刻膠層將NMOS晶體管上方的拉應(yīng)力層遮蔽，暴露出PMOS晶體管的拉應(yīng)力層； 隨后，去除PMOS晶體管上方的拉應(yīng)力層； 隨后，去除第一光刻膠層； 在去除第一光刻膠層之后對(duì)所述拉應(yīng)力氮化硅層進(jìn)行紫外光照射； 之后，在所述半導(dǎo)體器上方形成壓應(yīng)力層； 此后，利用第二光刻膠層將PMOS晶體管上方的壓應(yīng)力層遮蔽，暴露出NMOS晶體管上方的壓應(yīng)力層； 然后，去除NMOS晶體管上方的壓應(yīng)力層； 此后，去除第二光刻膠層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙應(yīng)力氮化硅蝕刻阻擋層形成方法，其特征在于，在紫外光照射步驟中，拉應(yīng)力氮化硅在經(jīng)過紫外線的照射后產(chǎn)生收縮，從而使得去除了 PMOS晶體管上方的拉應(yīng)力層之后剩余的NMOS晶體管上方的拉應(yīng)力層向NMOS晶體管的方向收縮。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的雙應(yīng)力氮化硅蝕刻阻擋層形成方法，其特征在于，所述拉應(yīng)力氮化硅薄膜通過紫外光照射增強(qiáng)了應(yīng)力。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的雙應(yīng)力氮化硅蝕刻阻擋層形成方法，其特征在于，通過調(diào)整所述紫外光照射的強(qiáng)度和/或時(shí)間以使得所述拉應(yīng)力氮化硅薄膜的最終應(yīng)力范圍為I. 2-1. 7GPa。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的雙應(yīng)力氮化硅蝕刻阻擋層形成方法，其特征在于，所述紫外光照射的波長(zhǎng)范圍為320-400nm，所述紫外光照射的照射溫度范圍為300°C _500°C，所述紫外光照射的照射時(shí)間為2-7分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的雙應(yīng)力氮化硅蝕刻阻擋層形成方法，其特征在于，所述壓應(yīng)力氮化硅薄膜的應(yīng)力范圍為-2. 5—4. OGPa0
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的雙應(yīng)力氮化硅蝕刻阻擋層形成方法，其特征在于，采用各向異性的干法蝕刻來去除PMOS晶體管上方的拉應(yīng)力層和/或NMOS晶體管上方的所述拉應(yīng)力層。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的雙應(yīng)力氮化硅蝕刻阻擋層形成方法，其特征在于，通過沉積形成壓應(yīng)力層和/或所述拉應(yīng)力層，并且壓應(yīng)力層沉積的溫度為300°C — 500°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的雙應(yīng)力氮化硅蝕刻阻擋層形成方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體器件是CMOS器件。
10.一種采用了根據(jù)權(quán)利要求I至9之一所述的雙應(yīng)力氮化硅蝕刻阻擋層形成方法的半導(dǎo)體器件制造方法。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種雙應(yīng)力氮化硅蝕刻阻擋層形成方法和半導(dǎo)體器件制造方法。根據(jù)本發(fā)明的雙應(yīng)力氮化硅蝕刻阻擋層形成方法包括提供具有NMOS晶體管和PMOS晶體管的半導(dǎo)體器件，并且在所述半導(dǎo)體器件上方形成拉應(yīng)力層；隨后，利用第一光刻膠層將NMOS晶體管上方的拉應(yīng)力層遮蔽，暴露出PMOS晶體管的拉應(yīng)力層；隨后，去除PMOS晶體管上方的拉應(yīng)力層；隨后，去除第一光刻膠層；在去除第一光刻膠層之后對(duì)所述拉應(yīng)力氮化硅層進(jìn)行紫外光照射；之后，在所述半導(dǎo)體器上方形成壓應(yīng)力層；此后，利用第二光刻膠層將PMOS晶體管上方的壓應(yīng)力層遮蔽，暴露出NMOS晶體管上方的壓應(yīng)力層；然后，去除NMOS晶體管上方的壓應(yīng)力層；隨后，去除第二光刻膠層。
文檔編號(hào)H01L21/318GK102709179SQ201210208909
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月21日
發(fā)明者徐強(qiáng) 申請(qǐng)人:上海華力微電子有限公司