一种半导体器件及其制造方法，采用PECVD在NMOS器件上覆盖一层具有高紫外光吸收系数的氮化硅膜，该氮化硅膜在受激激光表面退火处理时，能很好地吸收紫外光，从而获得良好的去氢效果，并在去氢后，氮化硅膜具有很高的张应力；由于氮化硅膜的紫外光吸收系数高，因此不需要对衬底进行加热，避免了由于需要加热衬底去氢而给器件带来的不良影响，保存了PECVD工艺带来的热预算。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及领域，特别地，涉及一种提高MOS器件薄膜张应力的结构与方法。
技术介绍
从90nm CMOS集成电路工艺起，随着器件特征尺寸的不断缩小，以提高沟道载流子迁移率为目的应变沟道工程(Strain Channel Engineering)起到了越来越重要的作用。多种单轴工艺诱致应力被集成到器件工艺中去。在NMOS和PMOS上覆盖不同性质的应力薄膜，以提高沟道中载流子迁移率。参见附图1，半导体衬底I上具有NM0S2和PM0S3，STI将在NM0S2和PM0S3隔离。NM0S2上覆盖具有张应力的薄膜5，而在PM0S3上覆盖具有压应力的薄膜6，通常，应力薄膜为氮化硅。氮化硅薄膜中的本征应力主要是由于三角形平面内以氮为中心的网络结构单元趋向于形成具有低能量价键的以硅为中心的四面体网络结构的固有本性造成的。由于这两类原子化合价的不同，就会存在应变。在氨气-硅烷为反应混合物的PECVD法SiNxHy张应力产生机理中，主要包括乙硅烷和氨基硅烷基团的气相形成、这些等离子体产物的表面反应以及随后的通过氢气和氨气的剔除反应而在次表面进行的多余氢的释放等过程。在这一致密工艺中形成的被拉伸的S1-N键会被周围的网状结构所限制，从而被有效地冻结为张应力状态。与LPCVD相比较，由于PECVD工艺中衬底的温度较低，则剔除反应也较少。从而导致薄膜中含氢的组合较多，增强了网状结构的灵活性，降低了薄膜应力。因此需要进行高温表面退火处理(cure)工艺产生去氢致密过程，以增强薄膜应力。较高温度的表面退火处理排出更多含量的氢元素因而导`致较高的薄膜应力。但是过高温将使得PECVD工艺带来的低温优势特点散失，对已形成的MOSFET硅化物、源漏掺杂等工艺结构不利。因而一种紫外线辅助热处理(UVTP)的技术被用于处理PECVD氮化硅来提高薄膜应力。该技术利用紫外线的光子能量可以帮助打开薄膜中的S1-H键和N-H键。相邻断裂键中的氢原子相结合形成分子形式的氢气，氢气从薄膜中扩散出来，从而在薄膜中形成悬挂键和微孔。悬挂键相互交联，使得这些微孔收缩以得到最小的表面能。常规氮化硅薄膜在UVTP系统吸收系数较小，仍然需要衬底加热来提高薄膜去氢效果。因此，需要提供一种新的半导体器件和制造方法，能够在UVTP系统中获得良好的去氢效果而不需要对衬底进行加热。
技术实现思路
首先，本专利技术提供一种半导体器件的制造方法，其中，包括提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成NMOS器件；通过PECVD工艺在所述NMOS器件上覆盖高紫外光吸收系数氮化硅膜，其中，对于λ <410nm的紫外光，所述高紫外光吸收系数氮化硅膜的紫外光吸收系数为a > 500^1 ；采用受激激光表面退火对所述高紫外光吸收系数氮化硅膜进行处理，去除所述高紫外光吸收系数氮化硅膜中的氢；经过受激激光表面退火处理之后的所述高紫外光吸收系数氮化硅膜具有大于IGPa的张应力，用以提高NMOS器件的沟道载流子迁移率。在本专利技术提供的方法中，采用受激激光退火处理所述高紫外光吸收系数氮化硅膜时，所述半导体衬底温度不高于300°C。在本专利技术提供的方法中，所述高紫外光吸收系数氮化硅膜为富硅氮化硅，即其化学式 SUx 中，X < 0. 5。在本专利技术提供的方法中，其特征在于，所述高紫外光吸收系数氮化硅膜中掺杂有碳、硼、锗中至少一种。在本专利技术提供的方法中，其特征在于，所述高紫外光吸收系数氮化硅膜包括多层结构，其中所述多层结构具有碳、硼、锗、类金刚石碳(DLC)紫外光吸收层中至少一种。在本专利技术提供的方法中，所述受激激光为准分子激光，包括Arl26nm，Kr 146nm，Xe172nm, ArF 193nm, KrF 248nm，XeBr 282nm，XeCl 308nm，XeF 351nm。在本专利技术提供的方法中，所述受激激光为调制的气体、固体激光。在本专利技术提供的方法中，所述受激激光表面退火处理中采用脉冲激光，其脉冲宽度在Ins Ims之间，能量密度大于150mJ/cm2。接着，本专利技术 还提供一种半导体器件，其中包括 半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有NMOS器件； 高紫外光吸收系数氮化硅膜，通过PECVD工艺覆盖在所述NMOS器件上，其中，对于入<410nm的紫外光，所述高紫外光吸收系数氮化硅膜的紫外光吸收系数为a > 500^1 ；在经过受激激光表面退火处理以去除氢之后的所述高紫外光吸收系数氮化硅膜具有大于IGPa的张应力，用以提高NMOS器件的沟道载流子迁移率。在本专利技术提供的器件中，所述高紫外光吸收系数氮化硅膜为富硅氮化硅，即其化学式 SUx 中，X < 0. 5。在本专利技术提供的器件中，其特征在于，所述高紫外光吸收系数氮化硅膜中掺杂有碳、硼、锗中至少一种。在本专利技术提供的器件中，其特征在于，所述高紫外光吸收系数氮化硅膜包括多层结构，其中所述多层结构具有碳、硼、锗、类金刚石碳(DLC)紫外光吸收层中至少一种。本专利技术提出了一种，在NMOS器件上覆盖一层具有高紫外光吸收系数的氮化硅膜，该氮化硅膜在受激激光表面退火处理时，能很好地吸收紫外光，从而获得良好的去氢效果，并在去氢后，氮化硅膜具有很高的张应力；由于氮化硅膜的紫外光吸收系数高，因此不需要对衬底进行加热，避免了由于需要加热衬底去氢而给器件带来的不良影响，保存了 PECVD工艺带来的热预算。附图说明图1常见应变沟道工程结构；图2在半导体衬底上形成NMOS并覆盖氮化硅膜；图3采用受激激光表面退火处理去除氢；图4完成NMOS器件。具体实施例方式以下，通过附图中示出的具体实施例来描述本专利技术。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。本专利技术提供一种半导体器件的制造方法，参见附图2-4。首先，参见附图2，提供半导体衬底10，在半导体衬底10上形成NMOS器件20以及STI结构30。其中，半导体衬底10是单晶硅衬底或SOI。NMOS器件20以及STI结构30采用本领域标准CMOS工艺形成。接着，采用PECVD工艺在衬底10上沉积一层具有高紫外光吸收系数的氮化硅膜，通过光刻，使高紫外光吸收系数氮化硅膜40仅覆盖在NMOS器件20上。所述的高紫外光吸收系数氮化硅膜是指对于λ <410nm的紫外光，其吸收系数a > 500^1.高紫外光吸收系数氮化硅膜40可以是富硅的氮化硅膜，也即其化学式SihNx中，X < O. 5高紫外光吸收系数氮化硅膜40还可以是通过掺杂碳、硼、锗中至少一种来获得高紫外光吸收特性。另外，高紫外光吸收系数氮化硅膜40包括多层结构，其中所述多层结构具有碳、硼、锗、类金刚石碳(DLC)紫外光吸收层中至少一种 ，这有助于提高氮化硅膜40对紫外光的吸收。在形成覆盖NMOS器件20的高紫外光吸收系数氮化硅膜40之后，采用受激激光表面退火对高紫外光吸收系数氮化硅膜40进行处理，去除高紫外光吸收系数氮化硅膜40中的氢，参见附图3，图中箭头表示受激激光表面退火处理。如前所述，之所以采用PECVD工艺形成高紫外光吸收系数氮化硅膜40，是因为PECVD所需温度较低，不会对已形成的器件产生不良影响。然而，由于工艺温度较低，PECV本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体器件制造方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成NMOS器件；通过PECVD工艺在所述NMOS器件上覆盖高紫外光吸收系数氮化硅膜，其中，对于λ＜410nm的紫外光，所述高紫外光吸收系数氮化硅膜的紫外光吸收系数为α＞500cm?1；采用受激激光表面退火对所述高紫外光吸收系数氮化硅膜进行处理，去除所述高紫外光吸收系数氮化硅膜中的氢；经过受激激光表面退火处理之后的所述高紫外光吸收系数氮化硅膜具有大于1GPa的张应力，用以提高NMOS器件的沟道载流子迁移率。
【技术特征摘要】
1.一种半导体器件制造方法，其特征在于，包括 提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成NMOS器件； 通过PECVD工艺在所述NMOS器件上覆盖高紫外光吸收系数氮化硅膜，其中，对于入<410nm的紫外光，所述高紫外光吸收系数氮化硅膜的紫外光吸收系数为a > 500^1 ； 采用受激激光表面退火对所述高紫外光吸收系数氮化硅膜进行处理，去除所述高紫外光吸收系数氮化硅膜中的氢； 经过受激激光表面退火处理之后的所述高紫外光吸收系数氮化硅膜具有大于IGPa的张应力，用以提高NMOS器件的沟道载流子迁移率。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用受激激光退火处理所述高紫外光吸收系数氮化硅膜时，所述半导体衬底温度不高于300°C。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高紫外光吸收系数氮化硅膜为富硅氮化娃，即其化学式Si1Jx中，X < 0. 5。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高紫外光吸收系数氮化硅膜中掺杂有碳、硼、锗中至少一种。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高紫外光吸收系数氮化硅膜包括多层结构，其中所述多层结构具有碳、硼、锗、类金刚石碳(DLC)紫外光吸收层中至少一种。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述受激激光为准分子激光，包括Ar126nm，Kr 146nm，Xe ...
【专利技术属性】
技术研发人员：殷华湘，徐秋霞，陈大鹏，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：
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