[发明专利]互补型金属氧化物半导体管的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种互补型金属氧化物半导体管的形成方法。

背景技术

互补型金属氧化物半导体管（Complementary Metal-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（PMOS）和N型金属氧化物半导体管（NMOS）。

随着半导体器件的元件密度和集成度的提高，PMOS管或NMOS管的栅极尺寸变得比以往更短；然而，PMOS管或NMOS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，进而提高晶体管的驱动电流，减少晶体管中的漏电流。

现有技术提高PMOS管或NMOS管沟道区的应力的方法为，在PMOS管或NMOS管的源/漏区形成应力层；其中，PMOS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PMOS晶体管的性能；NMOS管的应力层的材料为碳化硅（SiC），硅和碳化硅之间因晶格失配形成的拉应力，从而提高NMOS晶体管的性能。

然而，在NMOS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NMOS管区域应用应力记忆技术（Stress Memoriztion Technique,SMT），使NMOS管在形成过程中，在沟道区内留存应力。

然而，在CMOS管的NMOS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。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种互补型金属氧化物半导体管的形成方法，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，本发明提供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，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。