化学成分梯度分布的应力薄膜、半导体器件及其形成方法技术

本发明专利技术提供一种化学成分梯度分布的应力薄膜的形成方法、半导体器件及其形成方法，所述方法至少包含以下步骤：在半导体衬底上形成晶体管；以及在所述半导体衬底上形成应力薄膜层；其中，在形成所述应力薄膜层的过程中调节生长氛围气体中O、N和H的含量使得最终得到的所述应力薄膜层具有沿厚度方向梯度分布的化学成分。通过在形成应力薄膜层的过程中调节生长氛围气体中O、N和H的含量使得最终得到的应力薄膜层具有沿厚度方向梯度分布的化学成分，从而使得衬底与应力薄膜层的界面之间的应力变化较为平缓，应力薄膜层与衬底之间的结合力增加，避免了在应力薄膜层中形成缺陷或应力薄膜层从衬底上脱落，进一步加强了器件的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
化学成分梯度分布的应力薄膜、半导体器件及其形成方法
本专利技术涉及采用了应力记忆技术(StressMemorizationTechnology，SMT)的半导体
，具体涉及一种化学成分梯度分布的应力薄膜、半导体器件及其形成方法。
技术介绍
随着半导体工艺进入亚微米时代，MOS器件的驱动电流提升问题日趋得到重视，驱动电流的提升将大大改善元件的延迟时间、提高元件的响应速率。操控应力是改善MOS器件、尤其是场效应晶体管中载流子迁移率以及增大MOS器件的跨导(或者减小串连电阻)，进而提高驱动电流的有效方式。在具有应力的沟道中的载流子相对于正常的载流子而言，具有更小的有效质量及散射几率。当在MOS器件的制备过程中引入应力薄膜时，应力薄膜的可靠性就是关系到MOS器件质量的重要因素。但是当应力薄膜的应力较大时，尤其是应力薄膜的热膨胀系数相对于衬底而言差异较大时，应力薄膜非常容易从衬底上脱落。图1(a)所示为在衬底上形成的应力薄膜的照片，应力薄膜容易产生脱落部分101。图1(b)所示应力薄膜产生脱落的原理示意图，在衬底103上沉积应力薄膜102，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化学成分梯度分布的应力薄膜的形成方法，其特征在于，所述方法至少包含以下步骤：/n提供半导体衬底；/n在所述半导体衬底上形成晶体管；以及/n在所述半导体衬底上形成应力薄膜层；/n其中，所述应力薄膜层包括化学成分梯度分布的应力薄膜层；在形成所述应力薄膜层的过程中调节生长氛围气体中O、N和H的含量使得最终得到的所述应力薄膜层具有沿厚度方向梯度分布的化学成分；/n在形成所述应力薄膜层的过程中，所述生长氛围气体中O的含量逐渐降低、N的含量逐渐增加且H的含量逐渐降低，从而使得所述应力薄膜层沿着厚度方向向上O的含量逐渐降低而N的含量逐渐增加。/n

【技术特征摘要】
1.一种化学成分梯度分布的应力薄膜的形成方法，其特征在于，所述方法至少包含以下步骤：
提供半导体衬底；
在所述半导体衬底上形成晶体管；以及
在所述半导体衬底上形成应力薄膜层；
其中，所述应力薄膜层包括化学成分梯度分布的应力薄膜层；在形成所述应力薄膜层的过程中调节生长氛围气体中O、N和H的含量使得最终得到的所述应力薄膜层具有沿厚度方向梯度分布的化学成分；
在形成所述应力薄膜层的过程中，所述生长氛围气体中O的含量逐渐降低、N的含量逐渐增加且H的含量逐渐降低，从而使得所述应力薄膜层沿着厚度方向向上O的含量逐渐降低而N的含量逐渐增加。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括在所述半导体衬底上形成应力薄膜层之前还形成有缓冲层。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述缓冲层的材料包括SiO2或掺杂的SiO2。


4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，形成所述应力薄膜层的方法包括PECVD或热CVD。


5.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，在同一腔室原位形成所述晶体管和形成所述应力薄膜层，或在同一机台的不同腔室分别形成所述晶体管和形成所述应力薄膜层，或在不同机台的不同腔室分别形成所述晶体管和形成所述应力薄膜层。


6.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述应力薄膜层的厚度为


7.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，在20℃-600℃的温度下形成所述应力薄膜层。


8.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，在形成所述应力薄膜层的过程中调节所述生长氛围气体中O、N和H的含量的次数为3-300次。


9.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述应力薄膜层包括化学成分梯度分布的多个子层，每个所述子层内的化学成分相同，而每个子层与其相邻的所述子层的化学成分相近但是不同，并且沿着厚度方向向上，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘一剑，
申请(专利权)人：芯恩青岛集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37