本發(fā)明涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種改善應(yīng)力記憶工藝效果的方法。

背景技術(shù)：

應(yīng)力記憶技術(shù)(SMT)工藝對于提升NMOS器件速度起著重要的作用，該技術(shù)憑借大于1Gpa拉應(yīng)力可以改變溝道內(nèi)電子遷移率，從而提高NMOS器件的驅(qū)動電流。目前成熟的SMT工藝是在側(cè)墻沉積完之后，對源、漏極進行非晶化離子注入，生長完一層很薄的二氧化硅緩沖層后，會在整個晶圓上采用PECVD沉積高應(yīng)力氮化硅，然后通過一次光刻和干法刻蝕去掉PMOS區(qū)域的氮化硅，同時酸槽還不可避免的洗掉露出來的二氧化硅緩沖層，接下來就是高溫退火處理。

通常高應(yīng)力氮化硅的制備是采用SiH₄，NH₃和N₂通過等離子增強氣相沉積工藝來實現(xiàn)，制備初期可以通過改變反應(yīng)溫度(400-500℃)、氣體流量、射頻功率等參數(shù)，來改變高應(yīng)力氮化硅中的H原子含量及拉應(yīng)力大小，通常高應(yīng)力氮化硅中的H原子含量低，拉應(yīng)力高。但是針對28nm及以下CMOS芯片，Poly/SiON和HKMG的制程對SMT工藝技術(shù)提出了更高的要求，因此為了進一步降低H含量，提高拉應(yīng)力，需要沉積加紫外光照射復(fù)雜工藝。紫外光照射工藝的引進可以打斷氮化硅中原有的Si-H鍵和N-H鍵，形成更強的硅氮鍵，但是紫外光照射工藝會帶來風險，這種處理會使高應(yīng)力氮化硅薄膜體積收縮，如果高應(yīng)力氮化硅薄膜所覆蓋的區(qū)域有較大的凸起或者凹陷，很容易在后續(xù)熱處理工藝中這些凸起或者凹陷處會形成裂紋，一旦酸槽洗掉SMT的高應(yīng)力氮化硅薄膜，酸會通過這些裂紋進入側(cè)墻(Spacer)區(qū)域，進而造成側(cè)墻剝落等問題出現(xiàn)，進而影響先進制程的器件穩(wěn)定和工藝制程。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服以上問題，本發(fā)明旨在提供一種改善應(yīng)力記憶工藝效果的方法，來避免高應(yīng)力氮化硅薄膜的收縮。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種改善應(yīng)力記憶工藝效果的方法，包括：

步驟01：提供一圖形化半導(dǎo)體襯底；所述圖形化半導(dǎo)體襯底上形成有柵極和側(cè)墻；

步驟02：采用原子層沉積工藝在所述圖形化半導(dǎo)體襯底表面形成一層過渡氮化硅薄膜；

步驟03：在所述過渡氮化硅薄膜上形成應(yīng)力記憶氮化硅層。

優(yōu)選地，所述過渡氮化硅薄膜的厚度小于所述應(yīng)力記憶氮化硅層的厚度。

優(yōu)選地，所述過渡氮化硅薄膜的厚度為

優(yōu)選地，所述過渡氮化硅薄膜的反應(yīng)溫度高于或等于所述應(yīng)力記憶氮化硅層的反應(yīng)溫度。

優(yōu)選地，所述過渡氮化硅薄膜的反應(yīng)溫度為400～600℃。

優(yōu)選地，所述過渡氮化硅薄膜所受到的拉應(yīng)力小于所述應(yīng)力記憶氮化硅層所受到的拉應(yīng)力。

優(yōu)選地，所述過渡氮化硅薄膜中的Si-H鍵和N-H鍵的含量少于所述應(yīng)力記憶氮化硅層中的Si-H鍵和N-H鍵的含量。

優(yōu)選地，所述步驟02中，所采用的射頻功率為90～120W。

優(yōu)選地，所述步驟02具體包括：交替通入二氯硅烷和氨氣，多次循環(huán)原位反應(yīng)從而在半導(dǎo)體襯底上生成過渡氮化硅薄膜。

優(yōu)選地，在所述步驟02中，在所述半導(dǎo)體襯底表面形成一層過渡氮化硅薄膜之前，還包括：在所述圖形化半導(dǎo)體襯底表面形成一層二氧化硅過渡層。

本發(fā)明的改善應(yīng)力記憶工藝效果的方法，通過采用原子層原位沉積工藝來在圖形化半導(dǎo)體襯底表面形成過渡氮化硅薄膜，充分利用原子層原位沉積技術(shù)的表面飽和反應(yīng)、以及厚度可控和高度穩(wěn)定的特點，從而制備出具有高純度和高密度的過渡氮化硅薄膜，即便針對縱寬比高的結(jié)構(gòu)也可實現(xiàn)良好的階梯覆蓋，我們發(fā)現(xiàn)，采用原子層原位沉積技術(shù)得到的過渡氮化硅薄膜具有較高的應(yīng)力，該過渡氮化硅薄膜不會受到后期熱處理(RTA)的影響而改變應(yīng)力值，從而避免了現(xiàn)有的應(yīng)力記憶氮化硅層在熱處理之后由于大幅度收縮所造成的裂縫，進而酸通過裂縫孔將側(cè)墻剝落的問題。進一步的，過渡氮化硅薄膜基本都在400-600℃之間進行，一方面減小工業(yè)的熱預(yù)算，第二方面在該溫度范圍內(nèi)原位沉積的過渡氮化硅薄膜所受到的應(yīng)力為拉應(yīng)力，第三方面使得所得到的過渡氮化硅薄膜有較少的Si-H鍵和N-H鍵，從而進一步避免上述問題的發(fā)生。因此，過渡氮化硅薄膜能夠與應(yīng)力記憶氮化硅薄膜相輔相成，用于改善應(yīng)力記憶技術(shù)，解決裂紋問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一個較佳實施例的改善應(yīng)力記憶工藝效果的方法的流程示意圖

圖2-4為本發(fā)明的一個較佳實施例的改善應(yīng)力記憶工藝效果的方法的各制備步驟示意圖

具體實施方式

為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明的內(nèi)容作進一步說明。當然本發(fā)明并不局限于該具體實施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。

以下結(jié)合附圖1-4和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式、使用非精準的比例，且僅用以方便、清晰地達到輔助說明本實施例的目的。

請參閱圖1，本實施例的一種改善應(yīng)力記憶工藝效果的方法，包括：

步驟01：請參閱圖2，提供一圖形化半導(dǎo)體襯底01；

具體的，圖形化半導(dǎo)體襯底01上形成有柵極02和側(cè)墻03；柵極02底部還具有柵氧層04。圖形化半導(dǎo)體襯底01可以包括NMOS和PMOS。

步驟02：請參閱圖3，采用原子層沉積工藝在圖形化半導(dǎo)體襯底01表面形成一層過渡氮化硅薄膜05；

具體的，在半導(dǎo)體襯底01表面形成一層過渡氮化硅薄膜05之前，首先，在圖形化半導(dǎo)體襯底01表面形成一層二氧化硅過渡層(未示出)，然后再形成過渡氮化硅薄膜05。

這里，交替向反應(yīng)腔中通入二氯硅烷和氨氣，多次循環(huán)原位反應(yīng)從而在半導(dǎo)體襯底01上生成過渡氮化硅薄膜05，過渡氮化硅薄膜05，覆蓋于柵極02頂部和側(cè)墻03表面以及暴露的半導(dǎo)體襯底01表面。采用原子層沉積工藝來制備過渡氮化硅薄膜05時所采用的射頻功率為90～120W，并且該反應(yīng)在較低的溫度下進行，反應(yīng)溫度可以為400～600℃；例如，可以采用TEL ALD機臺，射頻功率為100W，溫度為550℃，低溫預(yù)沉積一層較薄的的過渡氮化硅(Si₃N₄)薄膜05，對NMOS和PMOS的側(cè)墻具有很好的保型性。這里，較低的反應(yīng)溫度，使得過渡氮化硅薄膜05受到的應(yīng)力為拉應(yīng)力，并且過渡氮化硅薄膜05所受到的拉應(yīng)力小于后續(xù)應(yīng)力記憶氮化硅層06(如圖4所示)所受到的拉應(yīng)力，過渡氮化硅薄膜05中的Si-H鍵和N-H鍵的含量少于應(yīng)力記憶氮化硅層06(如圖4所示)中的Si-H鍵和N-H鍵的含量，從而使過渡氮化硅薄膜05作為應(yīng)力記憶氮化硅層06(如圖4所示)和圖形化半導(dǎo)體襯底01表面的過渡層時，首先可以避免應(yīng)力記憶氮化硅層產(chǎn)生收縮，其次，還可以為圖形化半導(dǎo)體襯底01提供高應(yīng)力，從而避免現(xiàn)有的應(yīng)力記憶氮化硅層產(chǎn)生收縮導(dǎo)致圖形化半導(dǎo)體襯底產(chǎn)生裂紋，后續(xù)酸通過裂紋進入側(cè)墻造成側(cè)墻剝落問題的產(chǎn)生。

這里，過渡氮化硅薄膜05的反應(yīng)溫度可以高于或等于應(yīng)力記憶氮化硅層06(如圖4所示)的反應(yīng)溫度，從而使得原子層沉積工藝中的圖形化半導(dǎo)體襯底01的表面飽和反應(yīng)更加充分，使得過渡氮化硅薄膜05具有更高的致密度和純度；此外，過渡氮化硅薄膜05的厚度可以小于應(yīng)力記憶氮化硅層06(如圖4所示)的厚度，過渡氮化硅薄膜05的厚度和應(yīng)力記憶氮化硅層06(如圖4所示)的厚度應(yīng)該設(shè)計為合理的比例，如果過渡氮化硅薄膜05的厚度依然會出現(xiàn)現(xiàn)有的上述問題。過渡氮化硅薄膜05不僅起到形變隔離的作用，并且過渡氮化硅薄膜05和應(yīng)力記憶氮化硅層06(如圖4所示)協(xié)同起來向圖形化半導(dǎo)體襯底01表面施加應(yīng)力的作用，因此，只有過渡氮化硅薄膜05的厚度小于應(yīng)力記憶氮化硅層06(如圖4所示)的厚度時，才能達到上述效果，較佳的，該比例可以為1:30～1:4。

步驟03：請參閱圖4，在過渡氮化硅薄膜05上形成應(yīng)力記憶氮化硅層06。

具體的，這里，采用等離子體增強化學(xué)氣相沉積工藝和紫外光照射的條件下在過渡氮化硅薄膜05上沉積應(yīng)力記憶氮化硅層06，所采用的反應(yīng)氣體可以為SiH₄和NH₃，反應(yīng)溫度可以為300～500℃，紫外光的加熱溫度可以為350～400℃，厚度的應(yīng)力記憶氮化硅層06，例如，反應(yīng)溫度為400℃，紫外光的加熱溫度可以為385℃，沉積得到厚度的應(yīng)力記憶氮化硅層06。

然后，還可以去除PMOS區(qū)域的應(yīng)力記憶氮化硅層06和過渡氮化硅薄膜05，再對整個襯底進行快速熱處理，之后去除所有的應(yīng)力記憶氮化硅層06和過渡氮化硅薄膜05。

雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然實施例僅為了便于說明而舉例而已，并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下可作若干的更動與潤飾，本發(fā)明所主張的保護范圍應(yīng)以權(quán)利要求書為準。