[发明专利]NMOS晶体管的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种NMOS晶体管的形成方法。

背景技术

由于应力可以改变硅材料的能隙和载流子迁移率，因此通过应力来提高MOS晶体管的性能成为越来越常用的手段。其中，应变记忆技术（StressMemorization Technique，简称SMT）是现有的提高NMOS晶体管的沟道区载流子迁移率的技术。

应变记忆技术用于提高NMOS晶体管的沟道区载流子，主要包括：首先在NMOS晶体管上形成张应力层，所述张应力层一般为刚性较强的氮化硅层；之后对所述NMOS晶体管和张应力层进行退火，由于所述张应力层的刚性较强，从而将张应力层中的张应力引入至所述NMOS晶体管的栅极、源区、漏区和衬底，且所述张应力持续存在，被“记忆”在所述NMOS晶体管的栅极、源区、漏区和衬底，故此得名；接下来去除所述张应力层，完成应力记忆过程。所述张应力层对栅极、源极、漏极和衬底提供了稳定张应力，进一步，张应力使沟道区域中的原子排列更加疏松，从而提高沟道区的电子迁移率。

更多关于应变记忆技术的信息请参考2010年9月29日公开的公开号为CN101256949B的中国专利文献。

虽然，在现实生产中，应力记忆技术改善了NMOS晶体管的部分性能，但是，也使NMOS晶体管产生了很多缺陷，这降低了NMOS晶体管的整体性能。

发明内容

本发明解决的问题是现有技术的应力记忆技术降低了NMOS晶体管的整体性能。

为解决上述问题，本发明提供一种新的NMOS晶体管的形成方法，包括：

提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有栅极结构、位于栅极结构两侧的半导体衬底中的源区和漏区；

在半导体衬底上形成缓冲层，所述缓冲层覆盖所述栅极结构、源区和漏区；

在所述缓冲层上形成张应力层，所述张应力层的材料为氮化硅，其中，所述缓冲层用于阻挡形成张应力层过程中的氢扩散进入源区和漏区；

在形成所述张应力层后，对所述半导体衬底进行退火处理。

可选的，所述缓冲层包括位于所述半导体衬底上的氧化硅层、位于所述氧化硅层上的富氮氧化硅层。

可选的，形成所述缓冲层的方法，包括：

在所述半导体衬底上形成氧化硅层；

对所述氧化硅层进行N₂O等离子体处理，在氧化硅层上形成富氮氧化硅层。

可选的，所述形成氧化硅层的方法，包括：等离子体增强化学气相沉积或亚大气压化学气相沉积。

可选的，所述N₂O等离子体处理工艺中，等离子化N₂O气体时，等离子体反应腔内N₂O气体的流动速率范围为：500～2000sccm，反应腔内压力的范围为：1～20Torr。

可选的，所述缓冲层包括位于所述半导体衬底上的氧化硅层、位于氧化硅层上的富氧氮化硅层、位于富氧氮化硅层上的富氮氧化硅层。

可选的，形成所述缓冲层的方法，包括：

在所述半导体衬底上沉积氧化硅层；

对所述氧化硅层进行NH₃等离子体处理，在氧化硅层上形成富氧氮化硅层；

对所述富氧氮化硅层进行N₂O等离子体处理，在富氧氮化硅层上形成富氮氧化硅层。

可选的，所述等离子体NH₃处理过程中，等离子化NH₃时，等离子体反应腔内的NH₃的流动速率范围为：2000～6000sccm，反应腔内的压力范围为：1～20Torr。

可选的，在对半导体衬底进行退火处理后，张应力层对所述栅极结构、源区和漏区提供张应力的范围为500～1700MPa。

可选的，所述退火处理的步骤，包括：

对所述半导体衬底进行快速退火；

在快速退火后，对半导体衬底进行激光退火。

可选的，所述快速退火过程，施加的温度范围为800～1200℃，快速退火时间为0.5s～5s；

所述激光退火过程，施加的温度范围为1000～1400℃，激光退火时间为0.1s～2ms。

可选的，所述形成张应力层的方法，使用化学气相沉积，使用的原料包括硅烷和氨气。

可选的，在退火处理后，还包括：去除所述张应力层和缓冲层。

可选的，所述去除张应力层和缓冲层的方法，包括湿法刻蚀，使用的刻蚀剂包括热磷酸或氢氟酸。