[发明专利]一种侧墙回刻方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种半导体器件中栅极侧墙回刻方法。 

背景技术

目前，金属氧化物半导体晶体管(MOS)包括栅极，位于栅极两侧的源极和漏极，栅极下方的导电沟道，所述栅极和导电沟道之间的栅氧化层。在栅极侧壁形成环绕栅极的氮氧化物侧墙(Spacer)(氧化硅和氮化硅)，所述氮氧化物侧墙一方面可以保护栅极，另一方面可以防止源、漏极注入与导电沟道过于接近而产生漏电流甚至源漏之间导通。同时，为减小栅极接触孔、源极接触孔和漏极接触孔的欧姆接触电阻，在源、漏极注入之后，会在栅极顶部以及源极、漏极上生长金属硅化物(如：镍化硅层或钛化硅层)。随着半导体工艺尺寸的不断减小，导电沟道的长度也不断缩短，短沟道效应越来越明显，仅仅依靠缩小器件尺寸已经不能满足需求。为了进一步提高MOS器件的性能，通过氮化硅应力薄膜对导电沟道施加不同形式的应力可以提高两类载流子迁移率(对空穴载流子加压应力，对电子加张应力)提高器件速度。在形成金属硅化物之后进行侧墙回刻去掉氮化硅侧墙，能使接下来生长的氮化硅应力薄膜和导电沟道的距离更近，从而施加应力的效果更好。但是，在侧墙回刻过程中，刻蚀使用的含氟气体会对金属硅化物造成损伤。 

以下结合现有技术在栅极氮化硅侧墙回刻过程中MOS器件的剖面图1a～1h，说明现有技术MOS器件制作过程中栅极氮化硅侧墙回刻步骤： 

步骤一、在半导体衬底101上进行双阱工艺，定义MOS的有源区，如图1a所示，在半导体衬底101上形成阱100。 

在本步骤中，双阱包括一个N阱和一个P阱，通常采用倒掺杂阱技术进行，也就是在半导体衬底101中定义的N阱区域注入磷等掺杂杂质，后续形成PMOS，在定义的P阱区域注入硼等掺杂杂质，后续形成N型NMOS。 

在这里以在P阱以及在P阱上形成的结构进行详细介绍，以形成NMOS，而N阱上形成的结构则忽略介绍，步骤基本相同。 

步骤二，在半导体衬底101上进行浅槽隔离(STI)工艺，隔离MOS的有源区，即在P阱100中进行隔离以及隔离P阱和N阱，如图1b所示，在半导体器件衬底100中形成STI102。 

在本步骤中，形成STI102的过程为：先在半导体衬底101依次沉积隔离氧化层和氮化物层，采用曝光显影工艺在氮化物层上涂覆的光刻胶层定义出STI图形，将具有STI图形的光刻胶层作为掩膜依次刻蚀氮化层、隔离氧化层以及半导体衬底101得到STI槽，然后对STI槽进行氧化物填充后，进行氮化物层和隔离氧化物层的抛光处理，在半导体衬底101中得到STI102。 

步骤三，参见图1c，在半导体衬底101的表面和STI102的表面依次沉积栅氧化层和多晶硅层后，采用离子注入方法10对多晶硅层进行预掺杂。 

在本步骤中，对于NMOS来说，掺杂的杂质为磷，目的是为了使得最终制造的半导体器件的栅极导电，对于PMOS来说，掺杂的杂质为硼。 

步骤四，采用光刻工艺得到栅极103后，对栅极103和半导体衬底101的表面进行再次氧化，形成再氧化层，在图中没有体现。 

在本步骤中，采用光刻工艺得到栅极103的过程为：涂覆光刻胶层后通过具有栅极图形的光罩对其曝光显影，在光刻胶层形成栅极图形，然后以具有栅极图形的光刻胶层为掩膜，依次刻蚀多晶硅层和栅氧化层，形成栅极103； 

在本步骤中，形成再氧化层的过程为：采用化学气相沉积(ChemicalVapor Deposition，CVD)方法沉积得到氧化层，在栅极203表面及半导体器件衬底101的表面上得到再氧化层，该再氧化层的作用是为了修补在形成栅极103过程中对半导体器件衬底101表面的损伤。 

步骤五，在再次氧化的栅极103上形成偏移侧墙后，以离子注入20方法对半导体器件衬底101的阱进行轻掺杂，参见图1d。 

在图中，省略了偏移侧墙，侧墙一般采用氮化物构成，偏移侧墙的形成是为了在轻掺杂工艺中防止NMOS沟道长度的减小而增加的源漏间电荷穿通的可能性。 

当然，在具体实现上，也可以不形成偏移侧墙。 

在该步骤中，对于NMOS来说，轻掺杂采用的杂质可以为砷，使得半导体器件衬底101的上表面成为非晶态，减少源漏极间的沟道漏电流效应。 

步骤六，由于栅极103在掺杂的过程中受到注入离子的撞击，导致硅结构的晶格发生损伤，为恢复损伤，离子注入20后进行快速热退火处理。