互补型金属氧化物半导体管的形成方法技术

一种互补型金属氧化物半导体管的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底具有相邻的第一区域和第二区域；在所述半导体衬底的第一区域表面形成第一栅极结构；在所述半导体衬底的第二区域表面形成第二栅极结构；在所述半导体衬底、第一栅极结构和第二栅极结构表面形成第一应力氧化层、以及位于所述第一应力氧化层表面的第一应力氮化层，并进行第一次热退火；在第一次热退火后，去除第一应力氮化层，以及所述第一栅极结构和第二栅极结构顶部表面的第一应力氧化层；之后，在所述半导体衬底、第一栅极结构和第二栅极结构表面形成第三掩膜层，以形成应力层。所形成的半导体器件性能稳定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种。
技术介绍
互补型金属氧化物半导体管(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor,CMOS)已成为集成电路中常用的半导体器件。所述CMOS管包括:P型金属氧化物半导体管(PM0S)和N型金属氧化物半导体管(NM0S)。随着半导体器件的元件密度和集成度的提高，PM0S管或NM0S管的栅极尺寸变得比以往更短；然而，PM0S管或NM0S管的栅极尺寸变短会产生短沟道效应，进而产生漏电流，影响CMOS管的电学性能。现有技术主要通过提高晶体管沟道区的应力，以提高载流子迁移，进而提闻晶体管的驱动电流，减少晶体管中的漏电流。现有技术提高PM0S管或NM0S管沟道区的应力的方法为，在PM0S管或NM0S管的源/漏区形成应力层；其中，PM0S晶体管的应力层的材料为硅锗(SiGe)，硅和硅锗之间因晶格失配形成的压应力，从而提高PM0S晶体管的性能；NM0S管的应力层的材料为碳化硅(SiC)，娃和碳化娃之间因晶格失配形成的拉应力，从而提闻NM0S晶体管的性能。然而，在NM0S管的源/漏区形成应力层而提高的拉应力有限，对CMOS性能的提高较小，因此，现有技术又在NM0S管区域应用应力记忆技术(Stress MemoriztionTechnique, SMT)，使NM0S管在形成过程中，在沟道区内留存应力。然而，在CMOS管的NM0S区域采用应力记忆技术时，所形成的CMOS管性能不稳定，容易产生漏电流。更多互补型金属氧化物半导体管及其形成工艺请参考专利号为US8101480B1的美国专利文件。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种，使所形成的互补型金属氧化物半导体管的性能稳定。为解决上述问题，本专利技术提供一种，包括:提供半导体衬底，所述半导体衬底具有相邻的第一区域和第二区域；在所述半导体衬底的第一区域表面形成第一栅极结构，所述第一栅极结构的表面具有第一掩膜层；在所述半导体衬底的第二区域表面形成第二栅极结构，所述第二栅极结构的表面具有第二掩膜层；在所述半导体衬底、第一栅极结构和第二栅极结构表面形成第一应力氧化层、以及位于所述第一应力氧化层表面的第一应力氮化层；在形成第一应力氧化层和第一应力氮化层后，进行第一次热退火；在第一次热退火后，去除第一应力氮化层；在去除第一应力氮化层后，去除所述第一栅极结构和第二栅极结构顶部表面的第一应力氧化层，并暴露出第一掩膜层；在暴露出第一掩膜层后，在所述半导体衬底、第一栅极结构和第二栅极结构表面形成第三掩膜层，所述第三掩膜层暴露出第二栅极结构两侧的半导体衬底表面；以所述第三掩膜层为掩膜，在所述第二栅极结构两侧的半导体衬底内形成应力层；在形成应力层后，去除第一掩膜层、第二掩膜层和第三掩膜层。可选地，所述去除第一栅极结构顶部表面的第一应力氧化层的方法为:在去除第一应力氮化层后，在所述第一应力氧化层表面形成光刻胶层；回刻蚀所述光刻胶层，直至暴露出第一栅极结构和第二栅极结构顶部表面的第一应力氧化层；在回刻蚀后，以所述光刻胶层为掩膜，去除所述第一栅极结构和第二栅极结构顶部表面的第一应力氧化层；在去除所述第一栅极结构和第二栅极结构顶部表面的第一应力氧化层后，去除光刻胶层。可选地，以所述光刻胶层为掩膜，所述去除第一栅极结构和第二栅极结构顶部表面的第一应力氧化层的工艺为干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺。可选地，所述去除光刻胶层的工艺为灰化工艺和刻蚀工艺中的一种或两种组合使用。可选地，在形成光刻胶层之前，在所述第一应力氧化层表面形成抗反射层。可选地，所述第一次热退火包括快速热退火、热炉退火或激光脉冲退火，所述第一次热退火的温度为600摄氏度-1200摄氏度。可选地，所述第一应力氧化层的材料为氧化硅或氮氧化硅，所述第一应力氮化层的材料为氮化硅。可选地，还包括:在第一次热退火之前，去除第二区域的半导体衬底和第二栅极结构表面的第一应力氧化层和第一应力氮化层。可选地，还包括:在去除第一掩膜层、第二掩膜层和第三掩膜层后，在所述第一栅极结构两侧的半导体衬底表面形成第三侧墙，在所述第二栅极结构两侧的半导体衬底表面形成第四侧墙；在所述第三侧墙两侧的半导体衬底内形成第一源/漏区；在所述第四侧墙两侧的半导体衬底内形成第二源/漏区；在形成第一源/漏区和第二源/漏区后，在所述半导体衬底、第一栅极结构和第二栅极结构表面形成第二应力氧化层、以及位于所述第二应力氧化层表面的第二应力氮化层；在形成第二应力氧化层和第二应力氮化层后，进行第二次热退火；在第二次热退火后，去除第二应力氧化层和第二应力氮化层。可选地，所述第一源/漏区为η型，所述第二源/漏区为ρ型。可选地，所述第二应力氧化层的材料为氧化硅或氮氧化硅，所述第二应力氮化层的材料为氮化硅。可选地，所述形成应力层的方法为:以所述第三掩膜层为掩膜，在所述第二栅极结构两侧的半导体衬底内采用刻蚀工艺形成开口 ；在所述开口内采用选择性外延沉积工艺形成应力层，所述应力层的材料为硅锗。可选地，所述开口的侧壁与半导体衬底表面呈“ Σ ”形。可选地，所述第一掩膜层、第二掩膜层和第三掩膜层的材料为氮化硅。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点:当在所述第一栅极结构表面形成第一应力氧化层和第一应力氮化层，并进行第一次热退火之后，去除第一应力氮化层，以及第一栅极结构顶部表面的第一应力氧化层，能够使后续形成的第三掩膜层直接形成于第一掩膜层和第二掩膜层表面，而半导体衬底与所述第三掩膜层之间通过第一应力氧化层相互隔离；在后续去除第三掩膜层的同时，所述第一掩膜层和第二掩膜层能够同时被去除，而所述半导体衬底在工艺过程中得到所述第一应力氧化层的保护而不会受到损伤；所形成的互补型金属氧化物半导体管的性能稳定，且形成工艺简单。【附图说明】图1至图5是现有技术中NM0S区域采用应力记忆技术的CMOS管的形成过程的剖面结构示意图；图6至图17为本专利技术实施例所述互补型金属氧化物半导体管的形成过程的剖面结构示意图。【具体实施方式】如
技术介绍
所述，在CMOS管的NM0S区域采用应力记忆技术时，所形成的CMOS管性能不稳定，容易产生漏电流。现有在NM0S区域采用应力记忆技术的CMOS管的形成过程请参考图1至图5所示，包括:请参考图1，提供半导体衬底100，所述半导体衬底100具有相邻的NM0S区域101和PM0S区域102，所述NM0S区域101和PM0S区域102之间具有浅沟槽隔离结构103，所述NM0S区域101表面具有第一栅极结构104，所述PM0S区域表面具有第二栅极结构105 ;在所述第一栅极结构104两侧的半导体衬底100内进行η型轻掺杂。请参考图2，在η型轻掺杂后，在所述半导体衬底100、第一栅极结构104和第二栅极结构105表面形成第一应力氧化层106、以及位于所述第一应力氧化层106表面的第一应力氮化层107，并进行第一次热退火。请参考图3，在第一次热退火后，去除第一应力氮化层107 (如图2所示)和第一应力氧化层106 (如图2所示);所述形成第一应力氧化层106和第一应力氮化层107、第一次热退火、以及去除第一应力氧化层106和第一应力氮化层107的过程，即为应力记忆技术。所述第一应力氮化层107、第一应力氧化层106本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种互补型金属氧化物半导体管的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底具有相邻的第一区域和第二区域；在所述半导体衬底的第一区域表面形成第一栅极结构，所述第一栅极结构的表面具有第一掩膜层；在所述半导体衬底的第二区域表面形成第二栅极结构，所述第二栅极结构的表面具有第二掩膜层；在所述半导体衬底、第一栅极结构和第二栅极结构表面形成第一应力氧化层、以及位于所述第一应力氧化层表面的第一应力氮化层；在形成第一应力氧化层和第一应力氮化层后，进行第一次热退火；在第一次热退火后，去除第一应力氮化层；在去除第一应力氮化层后，去除所述第一栅极结构和第二栅极结构顶部表面的第一应力氧化层，并暴露出第一掩膜层；在暴露出第一掩膜层后，在所述半导体衬底、第一栅极结构和第二栅极结构表面形成第三掩膜层，所述第三掩膜层暴露出第二栅极结构两侧的半导体衬底表面；以所述第三掩膜层为掩膜，在所述第二栅极结构两侧的半导体衬底内形成应力层；在形成应力层后，去除第一掩膜层、第二掩膜层和第三掩膜层。

【技术特征摘要】
1.一种互补型金属氧化物半导体管的形成方法，其特征在于，包括:提供半导体衬底，所述半导体衬底具有相邻的第一区域和第二区域；在所述半导体衬底的第一区域表面形成第一栅极结构，所述第一栅极结构的表面具有第一掩膜层；在所述半导体衬底的第二区域表面形成第二栅极结构，所述第二栅极结构的表面具有第二掩膜层；在所述半导体衬底、第一栅极结构和第二栅极结构表面形成第一应力氧化层、以及位于所述第一应力氧化层表面的第一应力氮化层；在形成第一应力氧化层和第一应力氮化层后，进行第一次热退火；在第一次热退火后，去除第一应力氮化层；在去除第一应力氮化层后，去除所述第一栅极结构和第二栅极结构顶部表面的第一应力氧化层，并暴露出第一掩膜层；在暴露出第一掩膜层后，在所述半导体衬底、第一栅极结构和第二栅极结构表面形成第三掩膜层，所述第三掩膜层暴露出第二栅极结构两侧的半导体衬底表面； 以所述第三掩膜层为掩膜，在所述第二栅极结构两侧的半导体衬底内形成应力层；在形成应力层后，去除第一掩膜层、第二掩膜层和第三掩膜层。2.如权利要求1所述互补型金属氧化物半导体管的形成方法，其特征在于，所述去除第一栅极结构顶部表面的第一应力氧化层的方法为:在去除第一应力氮化层后，在所述第一应力氧化层表面形成光刻胶层；回刻蚀所述光刻胶层，直至暴露出第一栅极结构和第二栅极结构顶部表面的第一应力氧化层；在回刻蚀后，以所述光刻胶层为掩膜，去除所述第一栅极结构和第二栅极结构顶部表面的第一应力氧化层；在去除所述第一栅极结构和第二栅极结构顶部表面的第一应力氧化层后，去除光刻胶层。3.如权利要求2所述互补型金属氧化物半导体管的形成方法，其特征在于，以所述光刻胶层为掩膜，所述去除第一栅极结构和第二栅极结构顶部表面的第一应力氧化层的工艺为干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺。4.如权利要求2所述互补型金属氧化物半导体管的形成方法，其特征在于，所述去除光刻胶层的工艺为采用灰化工艺和刻蚀工艺中的一种或两种组合使用。5.如权利要求2所述互补型金属氧化物半导体管的形成方法，其特征在于，在形成光刻胶层之前，在所述第一应力氧化层表面形成抗反射层。6.如权利要求1所述互补型金属氧化物半导体管的形成方法，其特征在于，所述第一次热退火包括快速热退火、热炉退火或激光脉冲退火，所述第一次热退火的温度为600摄氏度-1200摄氏度。7.如权利要求1所述互补型金属氧化物半导体管的形成方法，其特征在于，所述第一应力氧化层的材料为氧化娃或氮氧化娃，所述第一应力氮化层的材料为氮化娃。8.如权利要求1所述互补型金属氧化物半导体管的形成方法，其特征在于，还包括:在第一次热退火之前，去除第二区域的半导体衬底和第二栅极结构表面的第一应力氧化层和第一应力氮化层。9.如权利要求1所述互补型金属氧化物半导体管的形成方法，其特征在于，还包括:在去除第一掩膜层、第二掩膜层和第三掩膜层后，在所述第一栅极结构两侧的半导体衬底表面形成第三侧墙，在所述第二栅极结构两侧的半导体衬底表面形成第四侧墙...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈振兴，叶彬，何凤英，
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：