CMOS形成方法技术

一种CMOS形成方法，包括：在所述第一区域和第二区域的半导体衬底表面形成栅介质层；在所述第一区域的栅介质层表面形成第一多晶硅层，在所述第二区域的栅介质层表面形成第二多晶硅层；在所述半导体衬底表面形成与所述第一多晶硅层和所述第二多晶硅层表面齐平的介质层；在所述第二多晶硅层内形成中间金属硅化物层；在所述介质层表面形成覆盖金属层，且所述覆盖金属层覆盖所述第一多晶硅层和所述第二多晶硅层；采用退火工艺在第一多晶硅层内形成第一金属硅化物层，在第二多晶硅层内形成第二金属硅化物层，且第一金属硅化物层的金属摩尔百分比小于第二金属硅化物层的金属摩尔百分比。本实施例不需要多步沉积和刻蚀，节约了工艺步骤。

【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CMOS形成方法。
技术介绍
互补式金属氧化物半导体(CMOS)晶体管是现代逻辑电路中的基本单元，其中包含PMOS与NM0S，而每一个PMOS (NMOS)晶体管都位于掺杂阱上，且都由栅极(Gate)两侧衬底中P型(η型)极/漏极区以及源极区与漏极区间的通道(Channel)构成。随着CMOS技术的不断进步，金属栅电极技术应用于CMOS制造以克服掺杂多晶硅产生的负面影响，所述负面影响包括:栅电极的损耗、高阻抗、以及栅电极与高k值栅电介质的不相容性。由于每种金属应于在MOS器件中都会有独特的功函数，所述功函数是影响器件阈值电压的关键材料参数。所述功函数是指将固相原子中电子从费米能级移动到价带所需的能级。理想地，在NMOS区域中金属栅的费米能级值在娃的导带附近,而在PMOS区域中的金属栅的费米能级值在硅的价带附近。因此，现有技术通常使用含有不同金属的双金属栅极。但是，双金属栅极需要对NMOS和PMOS采用不同的金属，工艺复杂，为此，在公开号为CN 10149654A的中国专利文件中，披露一种全硅化栅电极形成方法，该方法采用不同的硅化物相态以控制PMOS和NMOS晶体管的有效功函数，从而得到对NMOS和PMOS均适合的阈值电压。但上述的全硅化栅电极形成方法工艺复杂且形成的产品良率低、产品性能低下。
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良率高且产品性能好的CMOS形成方法。为解决上述问题，本专利技术提供一种CMOS形成方法，包括:提供半导体衬底，所述半导体衬底包括第一区域和与第一区域相对的第二区域；在所述第一区域和第二区域的所述半导体衬底表面形成栅介质层；在所述第一区域的栅介质层表面形成第一多晶硅层，在所述第二区域的栅介质层表面形成第二多晶硅层；在所述半导体衬底表面形成与所述第一多晶硅层和所述第二多晶硅层表面齐平的介质层；在所述第二多晶硅层内形成中间金属硅化物层；在所述介质层表面形成覆盖金属层，且所述覆盖金属层覆盖所述第一多晶硅层和所述第二多晶硅层；采用退火工艺在第一多晶硅层内形成第一金属硅化物层，在第二多晶硅层内形成第二金属硅化物层，且第一金属硅化物层的金属摩尔百分比小于第二金属硅化物层的金属摩尔百分比。可选的，所述覆盖金属层材料为镍、钴、钛、或钼。可选的，所述覆盖金属层厚度为400埃至800埃。可选的，所述第一金属娃化物层材料为NiSi。可选的，所述第二金属硅化物层材料为Ni2Si或Ni3Si。可选的，所述第一多晶硅层的厚度为800埃至1200埃，所述第二多晶硅层的厚度为800埃至1200埃。可选的，在所述第二多晶硅层内形成中间金属硅化物层的工艺步骤包括:在第一区域的介质层表面形成保护层，且所述保护层覆盖所述第一多晶硅层；在所述第二区域的介质层表面形成第一金属层，采用退火工艺在所述第二多晶硅层内形成中间金属硅化物层。可选的，所述第一金属层的材料为镍、钴、钛、或钼。可选的，所述第一金属层的厚度为400埃至800埃。可选的，所述保护层的材料为氮化硅或氮氧化硅。可选的，形成中间金属硅化物层的退火工艺为快速热退火工艺。可选的，形成中间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 0C M 350 0C O可选的，所述中间金属硅化物层的金属的摩尔百分比至少大于或等于50%。可选的，在第一多晶硅层内形成第一金属硅化物层，在第二多晶硅层内形成第二金属硅化物层的退火工艺为快速热退火工艺。可选的，在第一多晶硅层内形成第一金属硅化物层，在第二多晶硅层内形成第二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，还包括:去除未反应的覆盖金属层；对第一金属娃化物层和第二金属娃化物层退火。可选的，对第一金属硅化物层和第二金属硅化物层退火工艺参数为:采用快速热退火炉，退火温度为300°C至600°C。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点:本专利技术的实施例先在所述第二多晶硅层内形成中间金属硅化物层，之后，形成覆盖所述第一多晶硅层和所述第二多晶硅层的覆盖金属层，采用一次退火，分别第一多晶硅层内形成第一金属娃化物层和在第二金属多晶娃层内形成第二金属娃化物层，且第一金属硅化物层的金属摩尔百分比小于第二金属硅化物层的金属摩尔百分比。本实施例不需要多步沉积和刻蚀，节约了工艺步骤，并且保护了产品不受过多的损伤，形成的产品性能优良。进一步的，本实施例中，采用先形成中间金属硅化物层，并采用保护层保护第一多晶娃层，然后在一步退火中，同时形成第一金属娃化物层和第二金属娃化物层，且第一金属硅化物层的金属摩尔百分比小于第二金属硅化物层的金属摩尔百分比。本实施例具有第一金属硅化物层和第二金属硅化物层元素配比可调空间大，能够形成较优的匹配NMOS和PMOS功函数的材料。附图说明图1是本专利技术一实施例的CMOS形成方法的过程示意图；图2是本专利技术另一实施例的CMOS形成方法的过程示意图；图3至图11是本专利技术一实施例的CMOS形成方法的剖面过程示意图。具体实施例方式现有技术中，采用不同的硅化物相态以控制PMOS和NMOS晶体管的有效功函数，来取代NMOS和PMOS的金属栅极采用不同的金属；但是，本专利技术的专利技术人对现有技术形成不同的硅化物相态的工艺进行研究，发现:现有技术通常先在某一区域(NM0S或PM0S)形成第一相态硅化物，然后在另一区域(PM0S或NM0S)形成第二相态硅化物，由于在形成不同的硅化物相态需要进行多次的沉积刻蚀工艺，比如在形成第一相态硅化物时需要对多余的第一相态硅化物进行刻蚀去除，在形成第二相态硅化物需要对多余的第二相态硅化物进行刻蚀去除，在上述的多次刻蚀去除工艺中较易对产品形成刻蚀损伤。为此，本专利技术的专利技术人提出一种CMOS形成方法，请参考图1，包括如下步骤:步骤S101，提供半导体衬底，所述半导体衬底包括第一区域和与第一区域相对的第二区域；步骤S102，在所述第一区域和第二区域的所述半导体衬底表面形成栅介质层；在所述第一区域的栅介质层表面形成第一多晶硅层，在所述第二区域的栅介质层表面形成第二多晶硅层；步骤S103，在所述半导体衬底表面形成与所述第一多晶硅层和所述第二多晶硅层表面齐平的介质层；步骤S104，在所述第二多晶硅层内形成中间金属硅化物层；步骤S105，在所述介质层表面形成覆盖金属层，且所述覆盖金属层覆盖所述第一多晶硅层和所述第二多晶硅层；步骤S106，采用退火工艺在第一多晶硅层内形成第一金属硅化物层，在第二多晶硅层内形成第二金属硅化物层，且第一金属硅化物层的金属摩尔百分比小于第二金属硅化物层的金属摩尔百分比；步骤S107,去除未反应的覆盖金属层；对第一金属娃化物层和第二金属娃化物层退火。具体地，所述第一区域为NMOS或PMOS区域，所述第二区域为PMOS或NMOS区域，所述第一区域与第二区域相邻或间隔。所述中间金属硅化物层的金属摩尔百分比对应于后续形成的第一金属硅化物层和第二金属硅化物层的金属摩尔百分比，其中，金属硅化物层的金属摩尔百分比为金属硅化物层中的金属与硅的摩尔百分比。所述覆盖金属层材料为镍、钴、钛、或钼。优选地，所述第一金属娃化物层材料为NiSi,所述第二金属娃化物层材料为Ni2Si或 Ni3Si。本专利技术的实施例先在所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种CMOS形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括第一区域和与第一区域相对的第二区域；在所述第一区域和第二区域的所述半导体衬底表面形成栅介质层；在所述第一区域的栅介质层表面形成第一多晶硅层，在所述第二区域的栅介质层表面形成第二多晶硅层；在所述半导体衬底表面形成与所述第一多晶硅层和所述第二多晶硅层表面齐平的介质层；在所述第二多晶硅层内形成中间金属硅化物层；在所述介质层表面形成覆盖金属层，且所述覆盖金属层覆盖所述第一多晶硅层和所述第二多晶硅层；采用退火工艺在第一多晶硅层内形成第一金属硅化物层，在第二多晶硅层内形成第二金属硅化物层，且第一金属硅化物层的金属摩尔百分比小于第二金属硅化物层的金属摩尔百分比。

【技术特征摘要】
1.一种CMOS形成方法，其特征在于，包括: 提供半导体衬底，所述半导体衬底包括第一区域和与第一区域相对的第二区域； 在所述第一区域和第二区域的所述半导体衬底表面形成栅介质层；在所述第一区域的栅介质层表面形成第一多晶硅层，在所述第二区域的栅介质层表面形成第二多晶硅层； 在所述半导体衬底表面形成与所述第一多晶硅层和所述第二多晶硅层表面齐平的介质层； 在所述第二多晶硅层内形成中间金属硅化物层； 在所述介质层表面形成覆盖金属层，且所述覆盖金属层覆盖所述第一多晶硅层和所述第二多晶硅层； 采用退火工艺在第一多晶硅层内形成第一金属硅化物层，在第二多晶硅层内形成第二金属硅化物层，且第一金属硅化物层的金属摩尔百分比小于第二金属硅化物层的金属摩尔百分比。2.按权利要求1所述的CMOS形成方法，其特征在于，所述覆盖金属层材料为镍、钴、钛、或钼。3.按权利要求1所述的CMOS形成方法，其特征在于，所述覆盖金属层厚度为400埃至800 埃。4.按权利要求1所述的CMOS形成方法，其特征在于，所述第一金属硅化物层材料为NiSi05.按权利要求1所述的CMOS形成方法，其特征在于，所述第二金属硅化物层材料为Ni2Si 或 Ni3Si。6.按权利要求1所述的CMOS形成方法，其特征在于，所述第一多晶硅层的厚度为800埃至1200埃，所述第二多晶硅层的厚度为800埃至1200埃。7.按权利要求1所述的CMOS形成方法，其特征在于，在所述第二多晶硅层内形成中间金属硅化物层的工艺步骤包括: 在第一区域的介质层表面形成保护层，且所述保护层覆盖所述第一多晶硅层； 在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍宇，
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：