NMOS形成方法、CMOS形成方法技术

一种NMOS形成方法及CMOS形成方法，其中NMOS形成方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底表面依次形成有栅介质层和栅多晶硅层；所述半导体衬底表面、栅介质层和栅多晶硅层的两侧形成有侧墙；在半导体衬底表面形成金属层，所述金属层覆盖侧墙、栅多晶硅层；在所述金属层表面形成覆盖层；采用退火工艺在所述栅多晶硅层内形成金属硅化物层；去除覆盖层、未反应的金属层；对所述金属硅化物层进行退火。本发明专利技术实施例的NMOS形成方法及CMOS形成方法形成的产品质量优良。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，特别涉及一种NMOS形成方法、CMOS形成方法。
技术介绍
应变记忆技术(Stress Memorization Technique,简称SMT)以及应力刻蚀阻挡层技术(Stressd-CESL, contact etch stop layer)是现有的提高晶体管载流子迁移率的两种技术。通过上述两种技术，在晶体管的沟道区形成稳定应力，提高沟道中的载流子迁移率。所述应力平行于沟道长度方向，可以为延伸应力或压缩应力。通常拉伸应力可以使得沟道区域中的原子排列更加疏松，从而提高电子的迁移率，适用于NMOS晶体管；而压缩应力使得沟道区域内的原子排布更加紧密，有助于提高空穴的迁移率，适用于PMOS晶体管。请参考图1 图3，为现有技术的晶体管的制作方法剖面结构示意图。首先，参考图1，提供半导体衬底10，所述半导体衬底10上形成有NMOS晶体管和PMOS晶体管，所述NMOS晶体管和PMOS晶体管之间具有隔离结构11。所述匪OS晶体管包括P阱(未示出)、形成于P阱内的NMOS晶体管源/漏区12、位于源/漏区12之间半导体衬底上的NMOS晶体管栅极结构，所述栅极结构包括位于衬底10上的栅极氧化层17、位于栅极氧化层17上的栅极13、包围所述栅极氧化层17和栅极15的侧墙；所述PMOS晶体管包括:N阱(未示出)、形成于N阱内的PMOS晶体管的源/漏区14、位于源/漏区14之间的PMOS晶体管的栅极结构15。然后，参考图2，在所述NMOS晶体管以及PMOS晶体管表面形成覆盖源/漏区12、栅极结构以及半导体衬底10的应力层16，所述应力层16的材质可以为氮化硅。所述应力层16可以提供拉伸应力或压应力。假设所述应力层16提供拉伸应力，对NMOS晶体管产生有益影响。然后，参考图3，使用掩模层进行刻蚀，去除PMOS晶体管表面的应力层16，保留位于NMOS晶体管表面的应力层16。然后，进行退火，使得NMOS晶体管表面的应力层16诱发拉伸应力，所述拉伸应力保留在NMOS晶体管中，提高了 NMOS晶体管沟道区载流子(即电子)的迁移率。在退火之后，通常进行湿法刻蚀工艺去除位于NMOS晶体管的栅极13、源/漏区12以及半导体衬底10的应力层16，具体地，对于氮化硅材料的应力层16，所述湿法刻蚀采用的溶液包括热磷酸和低浓度的氢氟酸等。在公开号为CN101393894A的中国专利申请中可以发现更多关于现有的MOS晶体管的制作方法。但是，现有技术的采用应力层技术形成的产品性能仍不够好。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种形成产品性能优良的NMOS形成方法、CMOS形成方法。为解决上述问题，本专利技术提供一种NMOS形成方法，包括:提供半导体衬底，所述半导体衬底表面依次形成有栅介质层和栅多晶硅层，所述半导体衬底表面、栅介质层和栅多晶硅层的两侧形成有侧墙；在半导体衬底表面形成金属层，所述金属层覆盖侧墙、栅多晶硅层；在所述金属层表面形成覆盖层；采用退火工艺在所述栅多晶硅层内形成金属硅化物层；去除覆盖层、未反应的金属层；对所述金属硅化物层进行退火。可选的，所述栅多晶硅层120的厚度为800埃至1200埃。可选的，所述金属层的材料为镍、钴、钛、或钼。可选的，所述金属层的厚度为400埃至800埃。可选的，所述覆盖层材料为氮化硅或氧化硅。可选的，所述覆盖层的厚度为100埃至500埃。可选的，当所述金属层的材料为镍时，所述金属硅化物层的材料为NiSi。可选的，形成金属硅化物层的退火工艺为快速热退火。可选的，形成金属硅化物层的退火工艺参数为:采用快速热退火炉，退火温度为200 °C 至 350 °C。可选的，对所述金属硅化物层进行退火工艺为高温热退火。可选的，对所述金属硅化物层进行退火工艺参数为:采用快速热退火炉，退火温度为 300 °C 至 600 °C。可选的，还包括，在半导体衬底表面形成金属层步骤之前，执行去除部分栅多晶硅层，形成开口的步骤。可选的，所述去除部分栅多晶硅层的厚度为150埃至250埃。可选的，所述去除工艺为干法或者湿法去除工艺。可选的，所述栅介质层和栅多晶硅层的两侧的所述半导体衬底内形成有源极区和漏极区；所述金属层覆盖源极区和漏极区，采用退火工艺在所述栅多晶硅层内形成金属硅化物层的同时，在所述源极区和漏极区形成金属硅化物。本专利技术还提供一种CMOS形成方法，包括:提供半导体衬底，所述半导体衬底具有第一区域和第二区域；在所述第一区域和第二区域的所述半导体衬底表面形成有栅极结构，所述栅极结构包括:依次形成在半导体衬底表面的栅介质层和栅多晶硅层，形成在所述半导体衬底表面、栅介质层和栅多晶硅层的两侧的侧墙；在半导体衬底表面形成金属层，所述金属层覆盖第一区域和第二区域的侧墙、栅多晶硅层；在第一区域的所述金属层表面形成覆盖层；采用退火工艺在所述栅多晶硅层内形成金属硅化物层；去除覆盖层、未反应的金属层；对所述金属硅化物层进行退火。可选的，所述栅多晶硅层的厚度为800埃至1200埃。可选的，所述金属层的材料为镍、钴、钛、或钼。可选的，所述金属层的厚度为400埃至800埃。可选的，所述覆盖层材料为氮化硅或氧化硅。可选的，所述覆盖层的厚度为100埃至500埃。可选的，当所述金属层的材料为镍时，所述金属硅化物层的材料为NiSi。可选的，形成金属硅化物层的退火工艺为快速热退火。可选的，形成金属硅化物层的退火工艺参数为:采用快速热退火炉，退火温度为200 °C 至 350 °C。可选的，对所述金属硅化物层进行退火工艺为高温热退火。可选的，对所述金属硅化物层进行退火工艺参数为:采用快速热退火炉，退火温度为 300 °C 至 600 °C。可选的，还包括，在半导体衬底表面形成金属层步骤之前，执行去除部分栅多晶硅层，形成开口的步骤。可选的，所述去除部分栅多晶硅层的厚度为150埃至250埃。可选的，所述去除工艺为干法或者湿法去除工艺。可选的，所述栅介质层和栅多晶硅层的两侧的所述半导体衬底内形成有源极区和漏极区；所述金属层覆盖源极区和漏极区，采用退火工艺在所述栅多晶硅层内形成金属硅化物层的同时，在所述源极区和漏极区形成金属硅化物。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点:本专利技术实施例的NMOS的形成方法在所述栅多晶硅层内形成金属硅化物的同时，利用形成金属硅化物231体积膨胀，形成对沟道区的应力，从而较佳地提高NMOS晶体管沟道区载流子的迁移率，且应力只需要通过所述栅介质层220传递，损耗较小。 进一步的，本专利技术实施例的NMOS的形成方法利用覆盖在金属层230表面的覆盖层240和金属层230两侧的侧墙221定向应力的传递方向，应力损耗小，较佳地提高NMOS晶体管沟道区载流子的迁移率。进一步的，所述金属层表面覆盖有覆盖层，能够定向形成金属硅化物层时产生的应力，提高应力改善NMOS晶体管沟道区载流子的迁移率的效果，且所述金属层本身在同一退火工艺中也能够产生应力，进一步改善NMOS晶体管沟道区载流子的迁移率的效果。进一步的，当所述金属层的材料为镍，本实施例的退火工艺能够将所述栅多晶硅层转变为NiSi，材料为NiSi的全金属硅化物(Full Silicidation, FUSI)是符合NMOS功函数要求的全金属硅化物，能较大幅度地提高NMOS的电学性能。本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种NMOS形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底表面依次形成有栅介质层和栅多晶硅层，所述半导体衬底表面、栅介质层和栅多晶硅层的两侧形成有侧墙；在半导体衬底表面形成金属层，所述金属层覆盖侧墙、栅多晶硅层；在所述金属层表面形成覆盖层；采用退火工艺在所述栅多晶硅层内形成金属硅化物层；去除覆盖层、未反应的金属层之后，对所述金属硅化物层进行退火。

【技术特征摘要】
1.一种NMOS形成方法，其特征在于，包括: 提供半导体衬底，所述半导体衬底表面依次形成有栅介质层和栅多晶硅层，所述半导体衬底表面、栅介质层和栅多晶硅层的两侧形成有侧墙； 在半导体衬底表面形成金属层，所述金属层覆盖侧墙、栅多晶硅层； 在所述金属层表面形成覆盖层； 采用退火工艺在所述栅多晶硅层内形成金属硅化物层； 去除覆盖层、未反应的金属层之后，对所述金属硅化物层进行退火。2.按权利要求1所述的NMOS形成方法，其特征在于，所述栅多晶硅层120的厚度为800埃至1200埃。3.按权利要求1所述的NMOS形成方法，其特征在于，所述金属层的材料为镍、钴、钛、或钼。4.按权利要求1所述的NMOS形成方法，其特征在于，所述金属层的厚度为400埃至800埃。5.按权利要求1所述的NMOS形成方法，其特征在于，所述覆盖层材料为氮化硅或氧化硅。6.按权利要求1所述的NMOS形成方法，其特征在于，所述覆盖层的厚度为100埃至500埃。7.按权利要求3所述的NMOS形成方法，其特征在于，当所述金属层的材料为镍时，所述金属硅化物层的材料为NiSi。8.按权利要求1所述的NMOS形成方法，其特征在于，形成金属硅化物层的退火工艺为快速热退火。9.按权利要求8所述的NMOS形成方法，其特征在于，形成金属硅化物层的退火工艺参数为:采用快速热退火炉，退火温度为200°C至350°C。10.按权利要求1所述的NMOS形成方法，其特征在于，对所述金属硅化物层进行退火工艺为高温热退火。11.按权利要求10所述的NMOS形成方法，其特征在于，对所述金属硅化物层进行退火工艺参数为:采用快速热退火炉，退火温度为300°C至600°C。12.按权利要求1所述的NMOS形成方法，其特征在于，还包括，在半导体衬底表面形成金属层步骤之前，执行去除部分栅多晶硅层，形成开口的步骤。13.按权利要求12所述的NMOS形成方法，其特征在于，所述去除部分栅多晶硅层的厚度为150埃至250埃。14.按权利要求13所述的NMOS形成方法，其特征在于，所述去除工艺为干法或者湿法去除工艺。15.按权利要求1所述的NMOS形成方法，其特征在于，所述栅介质层和栅多晶硅层的两侧的所述半导体衬底内形成有源极区和漏极区；所述金属层覆盖源极区和漏极区，采用退火工艺在所述栅多晶硅层内 形成金属硅化物层的同时，在所述源极区和漏极区形成金属硅化物。16.一种CMOS形成方法，其特征在于，包括: 提供半导体衬底，所述半导体衬底具有第一区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍宇，平延磊，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：