一种接触孔刻蚀阻挡层结构及其制备方法技术

本发明专利技术为一种接触孔刻蚀阻挡层结构及其制备方法，涉及半导体集成电路制造技术，尤其涉及一种接触孔刻蚀阻挡层结构及其制备方法，包括：一包含有源区的衬底，在衬底上设有栅极结构，所述有源区位于所述栅极结构的两侧，所述有源区和所述栅极结构上均设置有金属硅化物，所述金属硅化物的表面和所述栅极结构的侧表面均覆盖有一接触孔刻蚀阻挡层；其中，所述接触孔刻蚀阻挡层由下至上依次包括一第一氮化物应力薄膜和一第二氮化物应力薄膜，所述第一氮化物薄膜中的应力小于所述第二氮化物薄膜中的应力。本发明专利技术的一种接触孔刻蚀阻挡层结构及其制备方法在提高器件性能的同时，可以改善器件的负偏压温度不稳定性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术为，涉及半导体集成电路制造技术，尤其涉及，包括：一包含有源区的衬底，在衬底上设有栅极结构，所述有源区位于所述栅极结构的两侧，所述有源区和所述栅极结构上均设置有金属硅化物，所述金属硅化物的表面和所述栅极结构的侧表面均覆盖有一接触孔刻蚀阻挡层；其中，所述接触孔刻蚀阻挡层由下至上依次包括一第一氮化物应力薄膜和一第二氮化物应力薄膜，所述第一氮化物薄膜中的应力小于所述第二氮化物薄膜中的应力。本专利技术的在提高器件性能的同时，可以改善器件的负偏压温度不稳定性。【专利说明】
本专利技术涉及半导体集成电路制造技术，尤其涉及。
技术介绍
CMOS集成电路制造工艺的发展以及关键尺寸的缩小，很多新的方法被运用到器件制造工艺中，用以改善器件性能。高张应力氮化物薄膜由于能够有效提高MOS管载流子迁移率，进而提高器件运行速度，因此被引入到集成电路制造工艺中。PMOS沟道方向上的压应力能提高PMOS器件中空穴迁移率，而NMOS沟道方向上的张应力能提高NMOS器件中电子迁移率。图1所示为高应力氮化物薄膜在MOS器件中的位置示意图，其中，包括一衬底I’(衬底I’包括源区3’，漏区2’)，一栅氧层4’，一栅极层5’，二侧墙6’，一 NiSi层7’，一高应力氮化物薄膜9’。高张应力氮化娃薄膜(High Tensile Stress SiN)是在PECVD (等离子体增强化学气相沉积系统)中沉积得到的，反应物为甲烷(SiH4)和氨气(NH3),衬底温度一般低于400°C，需要利用射频激发等离子体维持反应的进行。由于这种方法形成的氮化硅薄膜中含有大量的H (氢原子)，结构疏松，其应力达不到要求，所以接下来还需要对薄膜进行紫外固化(UV cure)，利用紫外线破坏薄膜中的氢键，使氢原子形成氢气析出，而留下的悬挂键S1-与N-能形成S1-N键，氮化硅薄膜的空间网络结构发生变化，形成应力满足要求的氮化硅薄膜。目前，通过PECVD沉积得到的张应力氮化硅薄膜的应力极限为1.7Gpa左右(紫外固化之后)，能够显著提高NMOS性能。所以通常以这种氮化硅作为接触孔刻蚀阻挡层，厚度一般为300 A -600 A (例如300 Λ、400 A、500 Λ、 600 A等)。另外在实验过程中我们发现调整这一层氮化硅的生长条件，能够明显影响器件的负偏压温度不稳定性。最终我们得到了一种应力较低(约 1.3Gpa-l.4Gpa,例如 1.3Gpa、l.33Gpa、l.37Gpa、l.4Gpa 等)的张应力氮化硅，其特点是硅-氢键/氮-氢键比较低。中国专利(CN101740328A)公开了一种刻蚀方法，以提高刻蚀质量，该方法包括:提供基体；于基体上顺次形成遮挡层、底部抗反射层及光阻层，构成掩膜层；图案化所述掩膜层；以及基于图案化后的掩膜层刻蚀该基体。中国专利(CN102842569A)公开了一种用于铜互连的刻蚀阻挡层及其制造方法，该种制作方法采用一层超薄的经过氧气等离子体和紫外光照射处理的SiN刻蚀阻挡层和一层厚的介电常数值较小的碳含量丰富的SiCN刻蚀阻挡层来形成双层刻蚀阻挡层，不仅工艺过程简单，还可以改善目前刻蚀阻挡层的存在会影响整体介电常数值的现状，使得互连电路中的延迟减小、提升互连电路的可靠性，有望在未来铜互连的刻蚀阻挡层的制造中得到应用。上述两种方法均无法在提高NMOS器件性能的同时，改善器件的负偏压温度不稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述问题，使获得较低介电常数的同时增加了薄膜硬度，提高了器件稳定性。为达到上述目的，具体技术方案如下:一种接触孔刻蚀阻挡层结构，包括:一包含有源区的衬底，在衬底上设有栅极结构，所述有源区位于所述栅极结构的两侧，所述有源区和所述栅极结构上均设置有金属硅化物，所述金属硅化物的表面和所述栅极结构的侧表面均覆盖有一接触孔刻蚀阻挡层；其中，所述接触孔刻蚀阻挡层由下至上依次包括一第一氮化物应力薄膜和一第二氮化物应力薄膜，所述第一氮化物应力薄膜中的应力小于所述第二氮化物应力薄膜中的应力。优选的，所述栅极结构包括一栅氧层、一栅极层和侧墙，所述栅氧层在所述衬底上方，所述栅极层在所述栅氧层上方，所述侧墙位于所述栅氧层、所述栅极层、位于所述栅极层上方的部分所述金属硅化物的两侧。优选的，所述金属硅化物层为NiSi。优选的，所述接触孔刻蚀阻挡层厚度力300 A -600 L.优选的,所述第一氮化物应力薄膜的应力为张应力，该张应力为1.3Gpa-l.4Gpa,厚度为 150 A-300 A。优选的,所述第二氮化物应力薄膜的应力为张应力，该张应力为1.6Gpa_l.8Gpa，厚度为 150 A-300 A。一种接触孔刻蚀阻挡层的制备方法，主要包括以下步骤:提供一半导体结构，所述半导体结构包括包含有源区的衬底、栅极结构和金属硅化物；制备一接触孔刻蚀阻挡层覆盖所述半导体结构的表面，所述接触孔刻蚀阻挡层由下至上一次包括一第一氮化物应力薄膜和一第二氮化物应力薄膜，所述第一氮化物应力薄膜中的应力小于所述第二氮化物应力薄膜中的应力；紫外线固化所述第二氮化物应力薄膜。优选的，在制备所述接触孔刻蚀阻挡层之前，还包括对所述金属硅化物进行退火工艺处理。优选的，通过PECVD生长所述第一氮化物应力薄膜和所述第二氮化物应力薄膜。本专利技术的技术方案 相比传统的接触孔刻蚀阻挡层结构及其制备方法来说，额外加入了一层氮化物薄膜，使接触孔刻蚀阻挡层结构同时具有一高应力氮化物薄膜和一低应力氮化物薄膜，且对高应力氮化物薄膜进行紫外固化，提高其应力。本专利技术的在提高NMOS器件性能的同时，可以改善器件的负偏压温度不稳定性。【专利附图】【附图说明】构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中:图1是高应力氮化硅薄膜在MOS器件中的位置示意图；图2是本专利技术方法一实施例的结构示意图。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，显然，所描述的实例仅仅是本专利技术一部分实例，而不是全部的实例。基于本专利技术汇总的实例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有实例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实例及实例中的特征可以相互自由组合。一种接触孔刻蚀阻挡层结构，包括:一包含有源区的衬底，在衬底上设有栅极结构，所述有源区位于所述栅极结构的两侧，所述有源区和所述栅极结构上均设置有金属硅化物，所述金属硅化物的表面和所述栅极结构的侧表面均覆盖有一接触孔刻蚀阻挡层；其中，所述接触孔刻蚀阻挡层由下至上依次包括一第一氮化物应力薄膜和一第二氮化物应力薄膜，所述第一氮化物应力薄膜中的应力小于所述第二氮化物应力薄膜中的应力。一种接触孔刻蚀阻挡层的制备方法，主要包括以下步骤:提供一半导体结构，所述半导体结构包括包含有源区的衬底、栅极结构和金属硅化物；制备一接触孔刻蚀阻挡层覆盖所述半导体结构的表面，所述接触孔刻蚀阻挡层由下至上一次包括一第一氮化物应力薄膜和一第二氮化物应力薄膜，所述第一氮化物应力薄膜中的应力小于所述第二氮化物应力薄膜中的应力；紫外线固化所述第二氮化物应力薄膜。以下将结合附图对本专利技术的实例做具体阐释。如图2所示，本专利技术的实例是，其结构包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种接触孔刻蚀阻挡层结构，其特征在于，包括：一包含有源区的衬底，在衬底上设有栅极结构，所述有源区位于所述栅极结构的两侧，所述有源区和所述栅极结构上均设置有金属硅化物，所述金属硅化物的表面和所述栅极结构的侧表面均覆盖有一接触孔刻蚀阻挡层；其中，所述接触孔刻蚀阻挡层由下至上依次包括一第一氮化物应力薄膜和一第二氮化物应力薄膜，所述第一氮化物应力薄膜中的应力小于所述第二氮化物应力薄膜中的应力。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：雷通，桑宁波，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31