專利名稱：具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件及
其形成方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體集成電路芯片的工藝制作利用批量處理技術(shù)，在同一硅襯底上形成大量各種類型的復(fù)雜器件，并將其互相連接以具有完整的電子功能。隨著超大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展，芯片的集成度越來越高，元器件的尺寸越來越小，因器件的高密度、小尺寸引發(fā)的各種效應(yīng)對半導(dǎo)體工藝制作結(jié)果的影響日益突出，這就對半導(dǎo)體工藝提出了更多、更高的要求。 隨著器件尺寸越來越小，操作速度越來越快，對電路中器件驅(qū)動電流的要求也越來越高。尤其在進(jìn)入65nm工藝節(jié)點以后，傳統(tǒng)的提高器件驅(qū)動電流的方法受到了諸多限制，通常需要在器件內(nèi)形成具有應(yīng)力的薄膜來改善器件的驅(qū)動電流?，F(xiàn)已證實，在器件形成過程中，在器件表面生長能引入應(yīng)力的薄膜層，可以達(dá)到改善器件性能的目的沿溝道方向的壓應(yīng)力(compressive strain)可以提高空穴的遷移率，能夠有效提高PM0S器件的性能；而沿溝道方向的張應(yīng)力(tensile strain)可以提高電子的遷移率，能夠提高NM0S器件的性能。 為了對溝道內(nèi)的載流子遷移率有明顯的改進(jìn)，該引入應(yīng)力的薄膜層應(yīng)該形成于接近溝道的表面。圖1為現(xiàn)有的MOS器件結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，在硅襯底101上形成了一個M0S器件，該器件具有多晶硅柵極104，該柵極下方為柵氧化層103 (Pad Oxide)，在柵極側(cè)壁上形成了柵極側(cè)壁層105 ;此外，在各器件的柵極兩側(cè)，還在襯底上以離子注入的方式形成了源/漏極摻雜區(qū)107和108。 該MOS器件形成后，為了實現(xiàn)其與上層器件間的隔離，還需要在其上生長接觸刻蝕停止層110和層間介質(zhì)層(圖中未示出)。現(xiàn)有方法中，在進(jìn)入65nm以下工藝節(jié)點后，為了增強(qiáng)該器件的載流子遷移率，提高器件電性能，通常會將該與器件相連接的接觸刻蝕停止層110生長為具有一定應(yīng)力的應(yīng)力層，其中，對于PM0S器件，會沉積一層具有壓應(yīng)力的接觸刻蝕停止層，以提高空穴的遷移率；對于NM0S器件，會沉積一層具有張應(yīng)力的接觸刻蝕停止層，以提高電子的遷移率，并最終達(dá)到改善器件電性能的目的。 圖2為現(xiàn)有的NM0S器件內(nèi)薄膜具有的應(yīng)力與器件性能之間的關(guān)系圖，如圖2所示，當(dāng)器件工藝節(jié)點為45nm時，在Vdd為IV的測試條件下，測得的器件內(nèi)薄膜層具有不同的厚度X應(yīng)力時，NMOS器件的電流特性變化情況。可以看出，對于NMOS器件，隨著其具有的張應(yīng)力的增大，器件電性能可以有明顯改善。 現(xiàn)有的半導(dǎo)體器件內(nèi)，形成具有應(yīng)力的薄膜為接觸刻蝕停止層。由于現(xiàn)有的工藝方法中形成的接觸刻蝕停止層的應(yīng)力是有限的，單純通過生長一層具有應(yīng)力的接觸刻蝕停止層來提高器件性能也是有限的。 為此，于2006年8月23日公開的公開號為CN1822337A的中國專利申請?zhí)岢隽艘环N新的結(jié)構(gòu)，其在襯底內(nèi)形成了具有應(yīng)力的鍺化硅材料，再將具有壓應(yīng)力的氮化硅形成于襯底上，達(dá)到了加大在溝道內(nèi)引入的應(yīng)力的目的。但該方法實現(xiàn)起來較為復(fù)雜，會延長工藝時間，加大工藝成本，不適宜在實際生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件及其形成方法，以改善現(xiàn)有半導(dǎo)體器件的電性能。 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出了一種具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件，包括襯底、在所述襯底上形成的柵極、位于所述柵極側(cè)壁處的柵極側(cè)壁層和位于所述柵極兩側(cè)的源/漏極，其中，所述半導(dǎo)體器件的柵極側(cè)壁層具有應(yīng)力。且所述半導(dǎo)體器件為NM0S器件時，所述柵極側(cè)壁層具有張應(yīng)力；所述半導(dǎo)體器件為PM0S器件時，所述柵極側(cè)壁層具有壓應(yīng)力。
本發(fā)明具有相同或相應(yīng)技術(shù)特征的一種具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件的形成方法，包括步驟 提供已形成柵極的襯底；
將所述襯底放置于沉積室中； 向所述沉積室內(nèi)通入反應(yīng)氣體及輔助氣體，沉積具有張應(yīng)力的柵極側(cè)壁薄膜；
取出已形成所述柵極側(cè)壁薄膜的所述襯底； 利用光刻膠保護(hù)所述襯底的NM0S器件所在區(qū)域的所述柵極側(cè)壁薄膜；
去除未被所述光刻膠保護(hù)的所述柵極側(cè)壁薄膜；
去除所述光刻膠； 刻蝕所述NM0S器件所在區(qū)域的所述柵極側(cè)壁薄膜，在所述NM0S器件的柵極側(cè)壁處形成柵極側(cè)壁層。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點 本發(fā)明的具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件及其形成方法，在生長距離溝道較近的柵極側(cè)壁層時，選用了能產(chǎn)生較大應(yīng)力的工藝條件，形成了具有較大應(yīng)力的柵極側(cè)壁層，有效地改善了器件的電性能。
圖1為現(xiàn)有的M0S器件結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為現(xiàn)有的NM0S器件內(nèi)薄膜具有的應(yīng)力與器件性能之間的關(guān)系 圖3為本發(fā)明具體實施例的具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件形成方法的流程 圖4至圖9為說明本發(fā)明具體實施例的具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件形成方法的器件剖面示意圖； 圖10為采用本發(fā)明具體實施例方法形成的具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件的剖面示意圖； 圖11為采用傳統(tǒng)方法與采用本發(fā)明具體實施例方法形成的氮化硅薄膜的應(yīng)力測試結(jié)果比較圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細(xì)的說明。 本發(fā)明的處理方法可以被廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域中，并且可利用許多適當(dāng)?shù)牟牧?br>
制作，下面是通過具體的實施例來加以說明，當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實施例，本領(lǐng)域
內(nèi)的普通技術(shù)人員所熟知的一般的替換無疑地涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。 其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行了詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實施例時，為了便于說
明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會不依一般比例作局部放大，不應(yīng)以此作為對本發(fā)明的限定，此
外，在實際的制作中，應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。 為了進(jìn)一步改善器件的性能，除了可以與傳統(tǒng)方法一樣將接觸刻蝕停止層生長為具有應(yīng)力的介質(zhì)層外，本發(fā)明的具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件及其形成方法還將形成于柵極側(cè)壁處的柵極側(cè)壁層設(shè)計為具有應(yīng)力的介質(zhì)層，如氮化硅層。 由圖2中可以看出，當(dāng)薄膜具有的應(yīng)力大小相同時，增大薄膜的厚度也能改善器件的性能。但是，對于小尺寸器件，其內(nèi)各薄膜層的厚度均受到限制，尤其是柵極側(cè)壁層的厚度會直接影響到器件尺寸，不可能過厚。因此，本發(fā)明改善的方向是在柵極側(cè)壁層厚度不變的情況下，加大柵極側(cè)壁層所具有的應(yīng)力。 為此，本發(fā)明提出了一種具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件，包括襯底、在所述襯底上形成的柵極、位于所述柵極側(cè)壁處的柵極側(cè)壁層和位于所述柵極兩側(cè)的源/漏極，所述半導(dǎo)體器件的柵極側(cè)壁層具有應(yīng)力。其中，所述半導(dǎo)體器件為NMOS器件時，所述柵極側(cè)壁層具有張應(yīng)力；所述半導(dǎo)體器件為PM0S器件時，所述柵極側(cè)壁層具有壓應(yīng)力。
其中，所述柵極側(cè)壁層包括厚度在50A至200A之間的氮化硅層，且所述氮化硅層具有的應(yīng)力的絕對值大于1. 22GPa。 其中，所述氮化硅層利用流量比在IO : 1至50 : l之間的氨氣與HCD形成，或利用流量比在O. 5 : l至5 : 1之間的氨氣與BTBAS形成。 本發(fā)明還相應(yīng)提出一種具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件的形成方法，包括步驟
提供已形成柵極的襯底；
將所述襯底放置于沉積室中； 向所述沉積室內(nèi)通入反應(yīng)氣體及輔助氣體，沉積具有張應(yīng)力的柵極側(cè)壁薄膜；
取出已形成所述柵極側(cè)壁薄膜的所述襯底； 利用光刻膠保護(hù)所述襯底的NMOS器件所在區(qū)域的所述柵極側(cè)壁薄膜；
去除未被所述光刻膠保護(hù)的所述柵極側(cè)壁薄膜；
去除所述光刻膠； 刻蝕所述NMOS器件所在區(qū)域的所述柵極側(cè)壁薄膜，在所述NMOS器件的柵極側(cè)壁處形成柵極側(cè)壁層。 其中，所述反應(yīng)氣體包含氨氣和HCD，且所述氨氣與HCD的流量比在10 : l至50 : 1之間。所述HCD的流量在5sccm至200sccm之間。 其中，所述沉積的溫度設(shè)置在40(TC至60(TC之間，所述沉積室的壓力在0. 1Torr至5Torr之間。 其中，所述反應(yīng)氣體包括氨氣和BTBAS，且所述氨氣與BTBAS的流量比在O. 5 : 1
6至5 : i之間。 其中，所述柵極側(cè)壁層具有的應(yīng)力大于1. 22GPa。 另外，在所述NM0S器件的柵極側(cè)壁處形成柵極側(cè)壁層之后，還可以包括步驟
沉積具有壓應(yīng)力的柵極側(cè)壁薄膜； 利用光刻膠保護(hù)所述襯底的PM0S器件所在區(qū)域的所述具有壓應(yīng)力的柵極側(cè)壁薄膜；
去除未被所述光刻膠保護(hù)區(qū)域的所述具有壓應(yīng)力的柵極側(cè)壁薄膜；
去除所述光刻膠； 刻蝕所述PM0S器件所在區(qū)域的所述具有壓應(yīng)力的柵極側(cè)壁薄膜，在所述PM0S器件的柵極側(cè)壁處形成具有壓應(yīng)力的柵極側(cè)壁層。 本發(fā)明在形成柵極側(cè)壁層時改用HCD (Si2Cl6)或BTBAS代替?zhèn)鹘y(tǒng)的DCS (Si2H2Cl2)作為反應(yīng)氣體，避免了在生長薄膜時因氫氣的釋放而在薄膜內(nèi)形成空隙、使薄膜無法具有較高應(yīng)力的問題，在厚度不變的情況下，增大了薄膜所具有的應(yīng)力。 本發(fā)明通過具體實施例介紹了一種新的具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件的形成方法，圖3為本發(fā)明具體實施例的具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件形成方法的流程圖，圖4至圖9為說明本發(fā)明具體實施例的具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件形成方法的器件剖面示意圖，下面結(jié)合圖3至圖9對本發(fā)明具體實施例進(jìn)行詳細(xì)介紹。
步驟301 :提供已形成柵極的襯底。 圖4為本發(fā)明具體實施例中提供襯底的剖面示意圖，如圖4所示，在硅襯底401上形成了淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)402，及柵氧化層403，在柵氧化層403上形成了多晶硅柵極404。
步驟302 :對所述柵極進(jìn)行氧化處理。 為了令其與柵極之間具有較好的粘附性，同時又確保其對柵極具有良好的保護(hù)作用，本實施例中的柵極側(cè)壁層由氧化硅層和氮化硅層組成。其中緊鄰柵極側(cè)壁的氧化硅層可以通過對多晶硅柵極的氧化而形成。 圖5為本發(fā)明具體實施例中柵極氧化后的器件剖面示意圖，如圖5所示，通過氧化處理，在多晶硅柵極404外形成了一層氧化層406。 在本發(fā)明的其它實施例中，考慮到一方面該柵極側(cè)壁層具有較大的應(yīng)力時，其與
下層材料間的粘附性會較好；另一方面，器件尺寸較小時，柵極側(cè)壁層的厚度也受到限制，
不能過厚；當(dāng)該柵極側(cè)壁層具有較大的應(yīng)力時，也可以直接生長單層的具有應(yīng)力的氮化硅
層或氮氧化硅層來作為柵極側(cè)壁層。 步驟303 :將襯底放置于沉積室中。 本發(fā)明中所用的沉積設(shè)備可以為低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備(LPCVD)或等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)設(shè)備等沉積設(shè)備。本實施例中所用的是低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備，對應(yīng)的，本步中所指的沉積室是低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備的沉積室。 步驟304 :向所述沉積室內(nèi)通入反應(yīng)氣體及輔助氣體，沉積具有張應(yīng)力的柵極側(cè)
壁薄膜。 本步中利用HCD(Si2Cl6)和氨氣(NH3)作為反應(yīng)氣體在該氧化層外生長柵極側(cè)壁薄膜一氮化硅薄膜(本實施例中，在生長氮化硅薄膜前已利用氧化工藝在多晶硅柵極外包圍了一層氧化層)。由于Si2Cl6中不含有氫氣，避免了在生長氮化硅薄膜時因氫氣的釋放而在薄膜內(nèi)形成空隙，相對于傳統(tǒng)利用DCS(Si2H2Cl2)和氨氣形成的氮化硅薄膜而言，其形成的氮化硅薄膜具有更大的張應(yīng)力。 本實施例中，為得到較大的張應(yīng)力，對氮化硅薄膜的沉積條件進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)置將 沉積室的壓力設(shè)置在O. l至5Torr之間，如為0. 1Torr、0. 5Torr、 1Torr、2Torr、3Torr、4Torr 或5Torr等。將反應(yīng)氣體中的氨氣與Si2Cl6的流量比設(shè)置在10 : 1至50 : l之間，如為
io : i、20 : 1、30 : 1、40 : 1或50 : i等。具體地，可將si2ci6的流量設(shè)置在5sccm至
200sccm之間，如為5sccm、 10sccm、50sccm、80sccm、 100sccm、 120sccm、 150sccm、 180sccm或 200sccm等；將NH3的流量設(shè)置在50sccm至5000sccm之間，如為50sccm、 100sccm、500sccm、 800sccm、1000sccm、2000sccm、3000sccm、4000sccm或5000sccm等。 本實施例中，由于Si2Cl6在低溫下更活躍，其可以在較低的沉積溫度下實現(xiàn)氮化
硅薄膜的生長。傳統(tǒng)的利用Si2H^l2形成氮化硅薄膜所需的沉積溫度通常要在63(TC以上，
而利用本實施例中選用的Si^le反應(yīng)氣體后，所需的沉積溫度可以設(shè)置在40(TC至60(rC之
間，如為400。C、45(TC、50(rC、55(rC或60(rC等。因此，本實施例中選用Si^le為反應(yīng)氣體
形成氮化硅薄膜，還可以有效降低器件的熱預(yù)算，這對小尺寸器件尤為關(guān)鍵。 本實施例中采用Si^le作為反應(yīng)氣體后，氮化硅的沉積速度明顯加快。傳統(tǒng)的利
用Si2H2Cl2沉積氮化硅的速度通常在1.3A/min左右，而本實施例中氮化硅薄膜的沉積速度 可達(dá)5A/min以上，大大節(jié)約了生產(chǎn)時間。如，當(dāng)所需生長的氮化硅薄膜厚度為100A時，采
用傳統(tǒng)方法需要費時60分鐘以上，而采用本實施例的方法僅需不到20分鐘。通常柵極側(cè)壁
薄膜的厚度在50 A至200 A之間，如為50 A、 80 A、 100 A、 120 A、150 A或200 A等，
采用Si2Cl6作為反應(yīng)氣體后，可以有效縮短生產(chǎn)周期。 圖11為采用傳統(tǒng)方法與采用本發(fā)明具體實施例方法形成的氮化硅薄膜的應(yīng)力 測試結(jié)果比較圖，如圖ll所示，圖中1101為采用傳統(tǒng)的DCS與氨氣作為反應(yīng)氣體形成的 氮化硅薄膜具有的應(yīng)力測試結(jié)果，圖中1102為采用本發(fā)明具體實施例方法，當(dāng)氨氣與HCD 的流量比為l : 45時，形成的氮化硅薄膜具有的應(yīng)力測試結(jié)果。前者為1.22GPa，后者為 1. 34GPa。可見，與采用傳統(tǒng)的DCS與氨氣作為反應(yīng)氣體形成的氮化硅薄膜相比，采用本實 施例方法形成的氮化硅薄膜的應(yīng)力提高了 10%以上，具有了更大的張應(yīng)力。
在本發(fā)明的其它實施例中，在形成氮化硅薄膜的過程中，除了通入HCD和氨 氣(NH3)作為反應(yīng)氣體外，還可以同時加入CA氣體以實現(xiàn)原位摻雜。實驗測得當(dāng) HCD : NH3 : C2H4 = 1 : 30 : 25時，形成的摻碳的氮化硅薄膜具有的應(yīng)力達(dá)1. 23GPa，與 傳統(tǒng)方法相比也有所提高。 在本發(fā)明的其它實施例中，還可以利用氨氣和BTBAS作為反應(yīng)氣體。其工藝條件 的優(yōu)化設(shè)置如下沉積溫度可以設(shè)置在500至60(TC之間，如為500°C、520°C、55(rC、58(rC 或600。C等；沉積室壓力可以設(shè)置在O. 05至3Torr之間，如為0. 05Torr、0. 1Torr、0. 5Torr、 1Torr、2Torr或3Torr等。 所述氨氣與BTBAS的流量比可以設(shè)置在O. 5 : l至5 : l之間，如為O. 5 : 1、 1 : 1、2 : 1、3 : 1、4 : l或5 : l等。具體地，可將BTBAS的流量設(shè)置在25sccm至500sccm 之間，如為25sccm、50sccm、100sccm、200sccm、250sccm、300sccm、350sccm、400sccm或 500sccm等；將NH3的流量設(shè)置在50sccm至1000sccm之間，如為50sccm、 100sccm、200sccm、 300sccm、400sccm、500sccm、600sccm、700sccm、800sccm、900sccm或1000sccm等。
對利用氨氣和BTBAS作為反應(yīng)氣體形成的氮化硅薄膜具有的應(yīng)力同樣進(jìn)行了測試，結(jié)果表明當(dāng)二者流量比在4 : l時，形成的氮化硅薄膜具有的應(yīng)力可達(dá)1.48GPa;當(dāng)二 者流量比在2 : l時，形成的氮化硅薄膜具有的應(yīng)力可達(dá)1.42GPa;當(dāng)二者流量比在0.5 : 1 時，形成的氮化硅薄膜具有的應(yīng)力可達(dá)1. 29GPa等。 本實施例中形成的所述柵極側(cè)壁層包括了厚度在50A至200A之間的氮化硅層， 且所述柵極側(cè)壁層具有的應(yīng)力的絕對值大于了 1. 22GPa。
步驟305 :取出已形成所述柵極側(cè)壁薄膜的所述襯底。 圖6為本發(fā)明具體實施例中形成柵極側(cè)壁薄膜后的器件剖面示意圖，如圖6所示， 本實施例中利用化學(xué)氣相沉積方法形成了一層具有張應(yīng)力的氮化硅薄膜作為柵極側(cè)壁薄 膜405。 本實施例中，為了更好地提高器件性能，還可以僅將該具有張應(yīng)力的柵極側(cè)壁薄 膜405僅形成于NMOS器件的柵極側(cè)壁上。 步驟306 :利用光刻膠保護(hù)所述襯底的NMOS器件所在區(qū)域的所述柵極側(cè)壁薄膜。
圖7為本發(fā)明具體實施例中圖形化柵極側(cè)壁薄膜后的器件剖面示意圖，如圖7所 示，由于形成的是具有張應(yīng)力的氮化硅薄膜，本實施例中利用光刻技術(shù)將所述襯底的NMOS 器件所在區(qū)域的所述柵極側(cè)壁薄膜用光刻膠408保護(hù)起來，將除NMOS器件所在區(qū)域之外的 其它區(qū)域，如PMOS器件等所在區(qū)域的所述柵極側(cè)壁薄膜曝露出來。
步驟307 :去除未被所述光刻膠保護(hù)區(qū)域的所述柵極側(cè)壁薄膜。
步驟308 :去除所述光刻膠。 圖8為本發(fā)明具體實施例中去除柵極側(cè)壁薄膜后的器件剖面示意圖，如圖8所示， 本實施例中利用干法刻蝕或濕法腐蝕方法將未被光刻膠保護(hù)的區(qū)域的柵極側(cè)壁薄膜405 去除。 步驟309 :刻蝕所述NMOS器件所在區(qū)域的所述柵極側(cè)壁薄膜，在所述NMOS器件的 柵極側(cè)壁處形成柵極側(cè)壁層。 圖9為本發(fā)明具體實施例中形成柵極側(cè)壁層后的器件剖面示意圖，如圖9所示，利 用干法刻蝕方法對留下的柵極側(cè)壁薄膜進(jìn)行刻蝕，僅在NMOS器件柵極的側(cè)壁處留下部分 具有張應(yīng)力的氮化硅薄膜，形成了具有張應(yīng)力的柵極側(cè)壁層，改善了NMOS器件的電性能。
本實施例中的器件為NMOS器件，要求所用的柵極側(cè)壁薄膜具有張應(yīng)力，在本發(fā)明 的其他實施例中，也可以將本實施例中的方法應(yīng)用于PMOS器件中，只是此時要將對應(yīng)的柵 極側(cè)壁薄膜的材料制作成為具有壓應(yīng)力的材料。在本實施例的啟示下，本領(lǐng)域的技術(shù)人中 員應(yīng)該可以通過調(diào)整反應(yīng)氣體的種類、流量等工藝條件來實現(xiàn)，在此不再贅述。
另外，在本發(fā)明的其它實施例中，還可以在所述NMOS器件的柵極側(cè)壁處形成具有 張應(yīng)力的柵極側(cè)壁層之后，再在PMOS器件的柵極側(cè)壁處再形成具有壓應(yīng)力的柵極側(cè)壁層， 以同時改善同一襯底上具有的NMOS器件及PMOS器件的電性能，具體可以包括步驟
A、沉積具有壓應(yīng)力的柵極側(cè)壁薄膜； B、利用光刻膠保護(hù)所述襯底的PMOS器件所在區(qū)域的所述具有壓應(yīng)力的柵極側(cè)壁 薄膜； C、去除未被所述光刻膠保護(hù)區(qū)域的所述具有壓應(yīng)力的柵極側(cè)壁薄膜；
D、去除所述光刻膠； E、刻蝕所述PMOS器件所在區(qū)域的所述具有壓應(yīng)力的柵極側(cè)壁薄膜，在所述PMOS
9器件的柵極側(cè)壁處形成具有壓應(yīng)力的柵極側(cè)壁層。 圖10為采用本發(fā)明具體實施例方法形成的具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件的剖面 示意圖，如圖10所示，該半導(dǎo)體器件包括襯底401、在所述襯底401上形成的柵極404、位于 所述柵極404側(cè)壁處的柵極側(cè)壁層405和位于所述柵極404兩側(cè)的源/漏極407、408，其 中，所述半導(dǎo)體器件為NMOS器件時的柵極側(cè)壁層405具有張應(yīng)力，所述半導(dǎo)體器件為PMOS 器件時的柵極側(cè)壁層405'具有壓應(yīng)力。 其中，所述NMOS器件的柵極側(cè)壁層405包括厚度在50A至200A之間的氮化硅層， 所述PMOS器件的柵極側(cè)壁層405'可以包括厚度在50A至200A之間的氮化硅層或氧化硅 層。且所述柵極側(cè)壁層具有的應(yīng)力的絕對值大于1.22GPa。 其中，所述氮化硅層可以利用流量比在IO : 1至50 : l之間的氨氣與HCD形成， 或利用流量比在O. 5 : l至5 : 1之間的氨氣與BTBAS形成。 本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技 術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改，因此本發(fā)明的保 護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件，包括襯底、在所述襯底上形成的柵極、位于所述柵極側(cè)壁處的柵極側(cè)壁層和位于所述柵極兩側(cè)的源/漏極，其特征在于所述半導(dǎo)體器件的柵極側(cè)壁層具有應(yīng)力。
2. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所述半導(dǎo)體器件為NM0S器件時，所 述柵極側(cè)壁層具有張應(yīng)力。
3. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所述半導(dǎo)體器件為PM0S器件時，所述柵極側(cè)壁層具有壓應(yīng)力。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所述柵極側(cè)壁層包括厚度在50A至200A之間的氮化硅層。
5. 如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所述氮化硅層具有的應(yīng)力的絕對值大于1. 22GPa。
6. 如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所述氮化硅層利用流量比在10 : 1 至50 : l之間的氨氣與HCD形成，或利用流量比在O. 5 : l至5 : 1之間的氨氣與BTBAS 形成。
7. —種具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件的形成方法，其特征在于，包括步驟 提供已形成柵極的襯底；將所述襯底放置于沉積室中；向所述沉積室內(nèi)通入反應(yīng)氣體及輔助氣體，沉積具有張應(yīng)力的柵極側(cè)壁薄膜； 取出已形成所述柵極側(cè)壁薄膜的所述襯底；利用光刻膠保護(hù)所述襯底上NMOS器件所在區(qū)域的所述柵極側(cè)壁薄膜； 去除未被所述光刻膠保護(hù)的所述柵極側(cè)壁薄膜； 去除所述光刻膠；刻蝕所述NMOS器件所在區(qū)域的所述柵極側(cè)壁薄膜，在所述NMOS器件的柵極側(cè)壁處形 成柵極側(cè)壁層。
8. 如權(quán)利要求7所述的形成方法，其特征在于所述反應(yīng)氣體包含氨氣和HCD。
9. 如權(quán)利要求8所述的形成方法，其特征在于所述氨氣與HCD的流量比在10 : l至 50 : l之間。
10. 如權(quán)利要求8或9所述的形成方法，其特征在于所述HCD的流量在5sccm至 200sccm之間。
11. 如權(quán)利要求7或8所述的形成方法，其特征在于所述沉積的溫度設(shè)置在40(TC至 600。C之間。
12. 如權(quán)利要求11所述的形成方法，其特征在于所述沉積室的壓力在0. 1Torr至 5Torr之間。
13. 如權(quán)利要求7所述的形成方法，其特征在于所述反應(yīng)氣體包括氨氣和BTBAS。
14. 如權(quán)利要求13所述的形成方法，其特征在于所述氨氣與BTBAS的流量比在0. 5 : 1至5 : 1之間。
15. 如權(quán)利要求7所述的形成方法，其特征在于所述柵極側(cè)壁層具有的張應(yīng)力大于1. 22GPa。
16. 如權(quán)利要求7所述的形成方法，其特征在于，在所述NMOS器件的柵極側(cè)壁處形成柵極側(cè)壁層之后，還包括步驟沉積具有壓應(yīng)力的柵極側(cè)壁薄膜；利用光刻膠保護(hù)所述襯底的PMOS器件所在區(qū)域的所述具有壓應(yīng)力的柵極側(cè)壁薄膜； 去除未被所述光刻膠保護(hù)的所述具有壓應(yīng)力的柵極側(cè)壁薄膜； 去除所述光刻膠；刻蝕所述PMOS器件所在區(qū)域的所述具有壓應(yīng)力的柵極側(cè)壁薄膜，在所述PMOS器件的 柵極側(cè)壁處形成具有壓應(yīng)力的柵極側(cè)壁層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件，包括襯底，以及在所述襯底上形成的柵極、柵極側(cè)壁層和源/漏極，其中，所述半導(dǎo)體器件的柵極側(cè)壁層具有應(yīng)力。本發(fā)明還相應(yīng)地公開了一種具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件的形成方法。采用本發(fā)明的具有柵極側(cè)壁層的半導(dǎo)體器件及其形成方法，形成了具有較大應(yīng)力的柵極側(cè)壁層，有效地改善了器件的電性能。
文檔編號H01L29/66GK101740620SQ20081022717
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月24日
發(fā)明者何有豐, 吳永玉 申請人:中芯國際集成電路制造(北京)有限公司