[发明专利]用于提高半导体器件性能的在浅沟槽上形成接触孔的方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种NMOS器件的制造方法，尤其涉及一种用以提高NMOS器件中的电子迁移率的用于提高半导体器件性能的在浅沟槽上形成接触孔的方法。

背景技术

随着CMOS半导体器件工艺的发展，以及器件按比例尺寸缩小，应力工程在半导体工艺和器件性能方面起到越来越大的作用。尤其是在一些特殊芯片类型上，如N型的金属氧化物半导体场效应管（NMOS，N-Mental-Oxide -Semiconductor）。

在N型的金属氧化物半导体场效应管的工艺过程中存在着各种各样的应力，有的是工艺过程中被动引入的，有的是为了增强器件性能而主动引入的。其中，浅沟槽（STI）对有源区作用引起的应力就是一种工艺过程中被动引入的应力，该应力会影响器件的性能。

图1是浅沟槽对有源区作用引起的应力图，图2是现有技术中NMOS器件的版图，请参见图1、图2，在浅沟槽工艺之后的热过程中，由于硅和二氧化硅的热膨胀系数不同（硅热膨胀系数约为2.5×10^－6/K，二氧化硅热膨胀系数约为0.5×10^－6/K），在高温情况下的膨胀程度不同，所以当温度降回到室温的时候，在界面处就会产生应力。由于硅的热膨胀系数比二氧化硅大，所以在降温过程中浅沟槽中的二氧化硅会对周围的有源区的硅造成压应力，压应力传导到沟道之中，会对器件沟道形成压应力。在器件沟道中的压应力，会降低电子的迁移率，降低NMOS器件的性能。

发明内容

本发明公开了一种用于提高半导体器件性能的在浅沟槽上形成接触孔的方法，用以在不增加工艺步骤的前提下，解决现有技术中由于硅和二氧化硅的热膨胀系数不同导致的在沟道中产生压应力，降低NMOS器件性能的问题。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于提高半导体器件性能的在浅沟槽上形成接触孔的方法，其中，包括：以一氮化硅阻挡层覆盖在一晶体管的有源区、栅极及用于隔离有源区的浅沟槽区域上；在版图设计过程中，在所述晶体管中浅沟槽区域上添加接触孔；进行层间绝缘材料的刻蚀，刻蚀后的接触孔停在氮化硅阻挡层上；进行过刻蚀，以打开接触孔内的氮化硅阻挡层，保证有源区以及多晶硅栅上的接触孔底部被刻蚀干净；对浅沟槽上添加的接触孔进一步加深刻蚀，以保证浅沟槽上接触孔的形成；在接触孔内进行金属填充。

如上所述的用于提高半导体器件性能的在浅沟槽上形成接触孔的方法，其中，在接触孔位置，采用高二氧化硅/氮化硅选择比刻蚀气体对层间绝缘材料进行刻蚀，所述高二氧化硅/氮化硅选择比刻蚀气体包括：主刻蚀气体C4F6，辅助性气体Ar和O2。

如上所述的用于提高半导体器件性能的在浅沟槽上形成接触孔的方法，其中，采用刻蚀气体进行过刻蚀，所述刻蚀气体采用高选择比气体CH3F。

如上所述的用于提高半导体器件性能的在浅沟槽上形成接触孔的方法，其中，采用高二氧化硅/硅选择比刻蚀气体，对浅沟槽上的添加的接触孔进一步加深刻蚀，所述高二氧化硅/硅选择比刻蚀气体为CF4和CH2F2的混合气体。

如上所述的用于提高半导体器件性能的在浅沟槽上形成接触孔的方法，其中，所述接触孔中的刻蚀深度由刻蚀时间控制。

如上所述的用于提高半导体器件性能的在浅沟槽上形成接触孔的方法，其中，所述刻蚀深度可根据器件性能的需要进行设定。

如上所述的用于提高半导体器件性能的在浅沟槽上形成接触孔的方法，其中，所述金属采用热膨胀系数远大于二氧化硅的钨。

如上所述的用于提高半导体器件性能的在浅沟槽上形成接触孔的方法，其中，在接触孔内进行金属填充后进行所述金属的化学机械抛光，以形成金属接触孔。

如上所述的用于提高半导体器件性能的在浅沟槽上形成接触孔的方法，其中，所述晶体管为N型的金属氧化物半导体场效应管。

如上所述的用于提高半导体器件性能的在浅沟槽上形成接触孔的方法，其中，所述金属的热膨胀系数大于二氧化硅的热膨胀系数，用以在半导体器件加热完成后在浅沟槽内产生张应力，以提高晶体管的性能。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明解决了现有技术中半导体器件沟道受到浅沟槽的压应力，导致电子的迁移率降低，进而导致降低NMOS器件的性能下降的问题，通过在NMOS沟道方向的两边浅沟槽上添加接触孔设计，并在接触孔内注入热膨胀系数大于二氧化硅的金属，使得该金属在冷却后在沟道内产生张应力，从而增加电子的迁移率，改善NMOS器件的性能。

附图说明

图1是浅沟槽对有源区作用引起的应力图；