本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種半導(dǎo)體器件的制造方法。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)代CMOS器件的制造中，尤其是針對(duì)90nm以下薄膜技術(shù)工藝，人們引入了很多方法用于提高載流子的電遷移率。其中對(duì)于NMOS器件制造工藝中，通常采用高拉應(yīng)力的氮化硅作為接觸孔刻蝕停止層(Contact Etch Stop Layer，簡(jiǎn)稱CESL)，通過其高拉應(yīng)力來改變NMOS溝道中的應(yīng)力狀況，從而提高其電子遷移率。

為了能夠獲得更高拉應(yīng)力的氮化硅(Si₃N₄)薄膜，目前通常采用多次循環(huán)執(zhí)行薄氮化硅沉積和紫外線照射固化的方法來制備高拉應(yīng)力的氮化硅薄膜以作為層間介電層(Inter-Layer Dielectric，簡(jiǎn)稱ILD)的接觸孔刻蝕停止層。然而，上述多次循環(huán)工藝容易遭受微小的顆粒雜質(zhì)的影響，而使得制備形成的氮化硅薄膜上形成有顆粒雜質(zhì)，如圖1所示，圖1中箭頭所指的即為微小的顆粒雜質(zhì)。微小的顆粒雜質(zhì)可能會(huì)對(duì)后續(xù)的刻蝕和接觸孔性能產(chǎn)生負(fù)面影響。另外，沉積和紫外線照射固化在不同的腔室內(nèi)進(jìn)行，因此需要將晶片在沉積腔室和紫外線照射固化腔室之間進(jìn)行傳輸，在該傳輸過程中頻繁的開啟和關(guān)閉真空閥門是導(dǎo)致微小的顆粒雜質(zhì)產(chǎn)生的根本原因。

現(xiàn)有的等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(Plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition，簡(jiǎn)稱PECVD)工藝沉積氮化硅薄膜時(shí)，往往通過沉積后的反應(yīng)氣體射頻凈化和/或泵送惰性氣體等常用方法來減少微小的顆粒雜質(zhì)，然而，對(duì)于拉應(yīng)力氮化硅薄膜，這些常規(guī)的方法都會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力的損失。

因此，有必要提出一種新的半導(dǎo)體器件的制造方法，以解決上述技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡(jiǎn)化形式的概念，這將在具體實(shí)施方式部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，所述方法包括：

提供基底，在所述基底上形成預(yù)定厚度的高拉應(yīng)力薄膜，其中，形成所述高拉應(yīng)力薄膜的方法包括以下步驟：

步驟S1：將所述基底放入沉積腔室，在所述基底上沉積形成至少部分所述預(yù)定厚度的所述高拉應(yīng)力薄膜；

步驟S2：采用原位氮?dú)馍漕l等離子體處理所述高拉應(yīng)力薄膜；

步驟S3：將所述基底傳送進(jìn)入紫外線固化腔室，對(duì)所述高拉應(yīng)力薄膜進(jìn)行紫外線固化處理，以提高所述高拉應(yīng)力薄膜的拉應(yīng)力；

步驟S4：多次循環(huán)執(zhí)行所述步驟S1至步驟S3直到形成預(yù)定厚度的高拉應(yīng)力薄膜。

可選地，所述高拉應(yīng)力薄膜為接觸孔刻蝕停止層。

可選地，所述接觸孔刻蝕停止層的材料包括氮化硅。

可選地，在所述步驟S1中，沉積形成所述高拉應(yīng)力薄膜之前，還包括進(jìn)行氮?dú)獯祾叩牟襟E。

可選地，在所述步驟S3中，在所述紫外線固化處理之前和/或之后還包括進(jìn)行氮?dú)獯祾叩牟襟E。

可選地，在所述步驟S1中，所述沉積采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝。

可選地，在所述步驟S2中還包括向所述沉積腔室內(nèi)通入惰性氣體的步驟。

可選地，所述原位氮?dú)馍漕l等離子體處理的工藝參數(shù)包括：氮?dú)饬髁糠秶鸀?0000～15000sccm，惰性氣體流量范圍為10000～15000sccm，溫度范圍為350～450℃，所述沉積腔室內(nèi)壓力范圍為6～10Torr，射頻功率范圍為50～150watt，射頻時(shí)間范圍為5～15s。

可選地，所述惰性氣體選自氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣、氡 氣中的一種或幾種。

可選地，所述紫外線固化處理的溫度范圍為320～430℃。

綜上所述，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法通過多次循環(huán)執(zhí)行沉積、氮?dú)馍漕l等離子體處理、紫外線固化以及氮?dú)獯祾撸芍谱鞒鼍哂懈呃瓚?yīng)力的接觸孔刻蝕停止層，且該接觸孔刻蝕停止層的表面上很少甚至沒有其他微小的顆粒雜質(zhì)沉積，因此，采用本發(fā)明的制造方法可顯著提高器件的性能和良率。

附圖說明

本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。

附圖中：

圖1為現(xiàn)有接觸孔刻蝕停止層上形成的微小的顆粒雜質(zhì)的示意圖；

圖2為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一種高拉應(yīng)力薄膜的制造方法的示意性流程圖。

具體實(shí)施方式

在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明能夠以不同形式實(shí)施，而不應(yīng)當(dāng)解釋為局限于這里提出的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例將使公開徹底和完全，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚，層和區(qū)的尺寸以及相對(duì)尺寸可能被夸大。自始至終相同附圖標(biāo)記表示相同的元件。

應(yīng)當(dāng)明白，當(dāng)元件或?qū)颖环Q為“在...上”、“與...相鄰”、“連接到”或“耦合到”其它元件或?qū)訒r(shí)，其可以直接地在其它元件或?qū)由?、與之相鄰、連接或耦合到其它元件或?qū)?，或者可以存在居間的元件或?qū)印Ｏ喾?，?dāng)元件被稱為“直接在...上”、“與...直接相鄰”、“直接連接到” 或“直接耦合到”其它元件或?qū)訒r(shí)，則不存在居間的元件或?qū)?。?yīng)當(dāng)明白，盡管可使用術(shù)語第一、第二、第三等描述各種元件、部件、區(qū)、層和/或部分，這些元件、部件、區(qū)、層和/或部分不應(yīng)當(dāng)被這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅僅用來區(qū)分一個(gè)元件、部件、區(qū)、層或部分與另一個(gè)元件、部件、區(qū)、層或部分。因此，在不脫離本發(fā)明教導(dǎo)之下，下面討論的第一元件、部件、區(qū)、層或部分可表示為第二元件、部件、區(qū)、層或部分。

空間關(guān)系術(shù)語例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在這里可為了方便描述而被使用從而描述圖中所示的一個(gè)元件或特征與其它元件或特征的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)明白，除了圖中所示的取向以外，空間關(guān)系術(shù)語意圖還包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附圖中的器件翻轉(zhuǎn)，然后，描述為“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征將取向?yàn)樵谄渌蛱卣鳌吧稀?。因此，示例性術(shù)語“在...下面”和“在...下”可包括上和下兩個(gè)取向。器件可以另外地取向(旋轉(zhuǎn)90度或其它取向)并且在此使用的空間描述語相應(yīng)地被解釋。

在此使用的術(shù)語的目的僅在于描述具體實(shí)施例并且不作為本發(fā)明的限制。在此使用時(shí)，單數(shù)形式的“一”、“一個(gè)”和“所述/該”也意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚指出另外的方式。還應(yīng)明白術(shù)語“組成”和/或“包括”，當(dāng)在該說明書中使用時(shí)，確定所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個(gè)或更多其它的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或組的存在或添加。在此使用時(shí)，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)所列項(xiàng)目的任何及所有組合。

這里參考作為本發(fā)明的理想實(shí)施例(和中間結(jié)構(gòu))的示意圖的橫截面圖來描述發(fā)明的實(shí)施例。這樣，可以預(yù)期由于例如制造技術(shù)和/或容差導(dǎo)致的從所示形狀的變化。因此，本發(fā)明的實(shí)施例不應(yīng)當(dāng)局限于在此所示的區(qū)的特定形狀，而是包括由于例如制造導(dǎo)致的形狀偏差。例如，顯示為矩形的注入?yún)^(qū)在其邊緣通常具有圓的或彎曲特征和/或注入濃度梯度，而不是從注入?yún)^(qū)到非注入?yún)^(qū)的二元改變。同樣，通過注入形成的埋藏區(qū)可導(dǎo)致該埋藏區(qū)和注入進(jìn)行時(shí)所經(jīng)過的表面之間的區(qū)中的一些注入。因此，圖中顯示的區(qū)實(shí)質(zhì)上是示意性的，它 們的形狀并不意圖顯示器件的區(qū)的實(shí)際形狀且并不意圖限定本發(fā)明的范圍。

為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的步驟，以便闡釋本發(fā)明提出的技術(shù)方案。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。

下面，參照?qǐng)D2來描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提出的一種半導(dǎo)體器件的制造方法。圖2為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一種高拉應(yīng)力薄膜的制造方法的示意性流程圖。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，所述方法包括：

首先，提供基底，所述基底可以是以下所提到的材料中的至少一種：硅、絕緣體上硅(SOI)、絕緣體上層疊硅(SSOI)、絕緣體上層疊鍺化硅(S-SiGeOI)、絕緣體上鍺化硅(SiGeOI)以及絕緣體上鍺(GeOI)等。在所述基底上至少形成有一個(gè)晶體管。本實(shí)施例中，所述晶體管為NMOS晶體管，包括柵極結(jié)構(gòu)和位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源極/漏極，以及位于柵極結(jié)構(gòu)上的金屬硅化物層。

接著，在所述基底上形成預(yù)定厚度的高拉應(yīng)力薄膜。本實(shí)施例中，所述高拉應(yīng)力薄膜為接觸孔刻蝕停止層。接觸孔刻蝕停止層可以為氮化硅、氧化硅或氮氧化硅等材料。本實(shí)施例中，接觸孔刻蝕停止層的材料包括氮化硅。

在一個(gè)示例中，如圖2所示，形成所述高拉應(yīng)力薄膜的方法包括以下步驟：

首先，執(zhí)行步驟S201，將所述基底放入沉積腔室，在所述基底上沉積形成至少部分所述預(yù)定厚度的所述高拉應(yīng)力薄膜。

本實(shí)施例中，采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積PECVD工藝進(jìn)行高拉應(yīng)力薄膜的沉積。PECVD工藝具有低溫、低壓、高沉積速率以及能控制沉積薄膜的應(yīng)力等優(yōu)點(diǎn)。示例性地，采用PECVD工藝沉積高拉應(yīng)力的氮化硅薄膜作為接觸孔刻蝕停止層，其所用的反應(yīng)氣體包括硅烷(SiH₄)和氨氣(NH₃)，其中，硅烷的流量可以設(shè)置在20至200sccm之間，氨氣的流量可以設(shè)置在50至300sccm之間，沉積溫度可以設(shè)置在350至450℃之間，射頻功率為500～2000W。然后，啟 動(dòng)設(shè)置好的射頻電源，開始沉積一層比較薄的氮化硅層。

在一個(gè)示例中，在開始沉積之前還包括采用氮?dú)獯祾哌M(jìn)行吹掃的步驟，在沉積之前采用氮?dú)獯祾叱练e腔室，可凈化沉積腔室內(nèi)的環(huán)境，將一些雜質(zhì)顆粒或氣體排出，有利于后續(xù)沉積的進(jìn)行，同時(shí)還有助于避免雜質(zhì)顆粒等沉積在高拉應(yīng)力薄膜上。

接著，執(zhí)行步驟S202，采用原位氮?dú)馍漕l等離子體處理所述高拉應(yīng)力薄膜。

在本步驟中，通過向沉積腔室內(nèi)通入氮?dú)夂投栊詺怏w的混合氣體之后，開啟射頻電源，產(chǎn)生氮的等離子體來對(duì)步驟S1中沉積形成的氮化硅薄膜進(jìn)行處理，氮的等離子體與氮化硅薄膜中的H-和HO-懸掛鍵反應(yīng)，以增強(qiáng)氮化硅薄膜的拉應(yīng)力，同時(shí)還可顯著減少微小的顆粒雜質(zhì)在氮化硅薄膜上的沉積。

示例性地，所述原位氮?dú)馍漕l等離子體處理的工藝參數(shù)包括：氮?dú)饬髁糠秶鸀?0000～15000sccm，惰性氣體流量范圍為10000～15000sccm，溫度范圍為350～450℃，所述沉積腔室內(nèi)壓力范圍為6～10Torr，射頻功率范圍為50～150watt，射頻時(shí)間范圍為5～15s。

其中，所述惰性氣體可以選自氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣、氡氣中的一種或幾種，本實(shí)施例中，較佳地惰性氣體選用氬氣。

接著，執(zhí)行步驟S203，將所述基底傳送進(jìn)入紫外線固化腔室，對(duì)所述高拉應(yīng)力薄膜進(jìn)行紫外線固化處理，其中，在所述紫外線固化處理之前和/或之后還包括進(jìn)行氮?dú)獯祾叩牟襟E。

仍然以沉積高拉應(yīng)力的氮化硅接觸孔刻蝕停止層為例，將所述基底傳送進(jìn)入紫外線固化腔室，對(duì)所述接觸孔刻蝕停止層進(jìn)行紫外線固化處理，其中，在所述紫外線固化處理之前和/或之后還包括進(jìn)行氮?dú)獯祾叩牟襟E。本實(shí)施例中，較佳地為在所述紫外線固化處理之前和之后均進(jìn)行氮?dú)獯祾?。氮?dú)獯祾叱丝梢詢艋贤饩€固化腔室內(nèi)的工作環(huán)境外，還可以減少接觸孔刻蝕停止層上的微小顆粒雜質(zhì)的沉積。

本實(shí)施例中，采用波長(zhǎng)范圍320nm～400nm的紫外線照射以固化氮化硅薄膜，將氮化硅薄膜轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂懈呃瓚?yīng)力的氮化硅薄膜，紫外 線固化處理的溫度范圍為320～430℃，紫外線固化的時(shí)間以實(shí)際工藝進(jìn)行確定，例如時(shí)間可以為5至20min。利用紫外線固化可以去除氮化硅薄膜中的氫，形成新的高拉應(yīng)力的Si-N膜，產(chǎn)生高拉應(yīng)力的氮化硅薄膜。

最后，執(zhí)行步驟S204，多次循環(huán)執(zhí)行所述步驟S201至步驟S203直到形成預(yù)定厚度的高拉應(yīng)力薄膜。本步驟中，根據(jù)實(shí)際工藝需要沉積的高拉應(yīng)力薄膜的厚度設(shè)定需要循環(huán)多少次，例如，可循環(huán)執(zhí)行1次、2次、3次、4次、5次等，在此不作具體限制。高拉應(yīng)力的接觸孔刻蝕停止層可提高NMOS的電子遷移率，進(jìn)而提高器件的性能。

上述步驟僅僅示出了高拉應(yīng)力接觸孔刻蝕停止層的制作步驟，之后還包括其他一些半導(dǎo)體器件的制作步驟，例如，在接觸孔刻蝕停止層的表面上形成層間介電層，在對(duì)層間介電層和接觸孔刻蝕停止層進(jìn)行刻蝕形成接觸孔，采用金屬填充該接觸孔形成金屬接觸等步驟。

上述形成高拉應(yīng)力薄膜的方法不僅僅適應(yīng)于由氮化硅薄膜構(gòu)成的接觸孔刻蝕停止層的制作，對(duì)于其它需要使用具有高拉應(yīng)力氮化硅薄膜的器件也可適用。

綜上所述，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法通過多次循環(huán)執(zhí)行沉積、氮?dú)馍漕l等離子體處理、紫外線固化以及氮?dú)獯祾?，可制作出具有高拉?yīng)力的接觸孔刻蝕停止層，且該接觸孔刻蝕停止層的表面上很少甚至沒有其他微小的顆粒雜質(zhì)沉積，因此，采用本發(fā)明的制造方法可顯著提高器件的性能和良率。

本發(fā)明已經(jīng)通過上述實(shí)施例進(jìn)行了說明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實(shí)施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍由附屬的權(quán)利要求書及其等效范圍所界定。