一种mos器件的制造方法

一种mos器件的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种MOS器件的制造方法，包括下步骤：1）于半导体衬底表面形成第一栅氧层；2）于所述第一栅氧层表面形成氮氧化硅层；3）于输入输出器件区域表面形成光刻胶，去除核心器件区域表面的氮氧化硅层及第一栅氧层；4）于核心器件区域表面形成第二栅氧层；5）形成输入输出器件及核心器件的多晶硅假栅、栅极侧壁、浅掺杂漏、栅极侧墙、源极、漏极以及介质层；6）去除多晶硅假栅；7）选择性腐蚀去除所述核心器件的第二栅氧层。本发明于栅氧层中引入氮，通过二氧化硅于氮氧化硅的不同腐蚀速率实现了二氧化硅的去除，可以在制造工艺中节省一次光刻胶的使用，简化了工艺过程，大大地降低了生产成本。本发明工艺简单，适用于工业生产。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种半导体制造工艺，特别是涉及一种M0S器件的制造方法。 一种MOS器件的制造方法

【背景技术】
[0002] 当CMOS进入20nm节点，为了避免高温制程，高k介质和金属栅极的制备一般在 20nm制程上进行。
[0003] 随着CMOS的缩小，栅介质层厚度EOT必须逐渐减小以满足设备的性能。对于20nm 节点的CMOS工艺，栅介质层厚度必须减小到约1. lnm。为了达到这个目标，把高k介质和金 属栅极工序都放到源、漏形成之后，在工业生产中制备栅介质层的方法从热氧化法转换为 化学沉积法。
[0004] 目前的20nm制程的流量必须使用两次光刻胶。一个用于沉积多晶硅前定义核心 器件的栅氧化层，另一个在去除多晶硅后用于覆盖10器件和去除核心器件的栅氧化层。
[0005] 具体地，如图1?图7所示，现有的一种核心器件和10器件的制作方法包括步骤：
[0006] 步骤1)，于半导体衬底101中形成隔离区；
[0007] 步骤2)，于半导体衬底表面形成较厚的二氧化硅层102 ;
[0008] 步骤3)，制作第一光刻胶103并去除核心器件表面的二氧化硅层；
[0009] 步骤4)，于核心器件表面制作一层厚度较薄的二氧化硅层104 ;
[0010] 步骤5)，制作核心器件及10器件的多晶硅假栅结构，侧壁、侧墙、源极、漏极、介质 层等结构(部分结构未予图示）；
[0011] 步骤6)去除核心器件及10器件的多晶硅假栅；
[0012] 步骤7)制作第二光刻胶105保护10器件，然后去除所述核心器件中较薄的二氧 化娃层。
[0013] 有上述步骤可知，制作过程必须至少采用两次光刻胶，而制作光刻胶的过程的成 本是非常高的，因此，很有必要提供一种可以减少光刻胶使用次数的器件制备方法。


【发明内容】

[0014] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种M0S器件的制造方 法，用于解决现有技术中M0S器件制作过程所需采用的光刻胶次数过多而造成成本过高等 问题。
[0015] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种M0S器件的制造方法，至少包 括以下步骤：
[0016] 1)于半导体衬底中定义核心器件区域及输入输出器件区域，并于所述半导体衬底 表面形成第一栅氧层；
[0017] 2)于所述第一栅氧层引入氮离子，以于其表面形成氮氧化硅层；
[0018] 3)于所述输入输出器件区域表面形成光刻胶，去除所述核心器件区域表面的氮氧 化硅层及第一栅氧层；
[0019] 4)于所述核心器件区域表面形成第二栅氧层；
[0020] 5)形成输入输出器件及核心器件的多晶硅假栅、栅极侧壁、浅掺杂漏、栅极侧墙、 源极、漏极以及介质层；
[0021] 6)去除输入输出器件及核心器件的多晶硅假栅；
[0022] 7)选择性腐蚀去除所述核心器件的第二栅氧层。
[0023] 作为本发明的M0S器件的制造方法的一种优选方案，步骤1)还包括于所述核心器 件区域及输入输出器件区域之间制作隔离区的步骤。
[0024] 作为本发明的M0S器件的制造方法的一种优选方案，步骤2)中，采用去耦等离子 体氮化技术于所述第一栅氧层引入氮离子。
[0025] 作为本发明的M0S器件的制造方法的一种优选方案，所引的入氮离子与所述第一 栅氧层中硅离子的浓度比例为1?30%，可以根据工艺需要，进行适当调节。
[0026] 作为本发明的M0S器件的制造方法的一种优选方案，所述第二栅氧层的厚度小于 所述第一栅氧化层的厚度。
[0027] 作为本发明的M0S器件的制造方法的一种优选方案，步骤5)包括以下步骤：
[0028] 5-1)于所述第一栅氧层及第二栅氧层表面沉积多晶硅，并通过刻蚀工艺分别形成 输入输出器件及核心器件的多晶硅假栅；
[0029] 5-2)于各该多晶硅假栅两侧形成栅极侧壁；
[0030] 5-3)通过离子注入工艺形成输出器件及核心器件的浅掺杂漏；
[0031] 5-4)至少于所述核心器件的多晶硅假栅两侧形成沟槽，并填充SiGe或SiC ;
[0032] 5-5)于各该多晶硅假栅两侧形成栅极侧墙；
[0033] 5-6)通过离子注入工艺形成输入输出器件及核心器件的源极和漏极；
[0034] 5-7)形成覆盖上述结构表面的介质层，并通过抛光工艺露出所述多晶硅假栅。
[0035] 作为本发明的M0S器件的制造方法的一种优选方案，步骤5-6)后还包括对所述输 入输出器件及核心器件引入应力的步骤。
[0036] 作为本发明的M0S器件的制造方法的一种优选方案，步骤7)中，采用HF溶液进行 选择性湿法腐蚀或采用SiCoNi进行选择性干法刻蚀。
[0037] 作为本发明的M0S器件的制造方法的一种优选方案，去除所述第二栅氧层的同时 去除部分或全部的氮氧化硅层。
[0038] 如上所述，本发明提供一种M0S器件的制造方法，包括下步骤：1)于半导体衬底中 定义核心器件区域及输入输出器件区域，并于所述半导体衬底表面形成第一栅氧层；2)于 所述第一栅氧层引入氮离子，以于其表面形成氮氧化硅层；3)于所述输入输出器件区域表 面形成光刻胶，去除所述核心器件区域表面的氮氧化硅层及第一栅氧层；4)于所述核心器 件区域表面形成第二栅氧层；5)形成输入输出器件及核心器件的多晶硅假栅、栅极侧壁、浅 掺杂漏、栅极侧墙、源极、漏极以及介质层；6)去除输入输出器件及核心器件的多晶硅假栅； 7 )选择性腐蚀去除所述核心器件的第二栅氧层。本发明于栅氧层中引入氮，通过二氧化硅 于氮氧化硅的不同腐蚀速率实现了二氧化硅的去除，可以在制造工艺中节省一次光刻胶的 使用，简化了工艺过程，大大地降低了生产成本。本发明工艺简单，适用于工业生产。

【专利附图】

【附图说明】
[0039] 图1?图7显示为现有技术的一种M0S器件的制造方法各步骤所呈现的结构示意 图。
[0040] 图8?图9显示为本发明的M0S器件的制造方法步骤1)所呈现的结构示意图。
[0041] 图10?图11显示为本发明的M0S器件的制造方法步骤2)所呈现的结构示意图。
[0042] 图12?图13显示为本发明的M0S器件的制造方法步骤3)所呈现的结构示意图。
[0043] 图14显示为本发明的M0S器件的制造方法步骤4)所呈现的结构示意图。
[0044] 图15显示为本发明的M0S器件的制造方法步骤5)所呈现的结构示意图。
[0045] 图16显示为本发明的M0S器件的制造方法步骤6)所呈现的结构示意图。
[0046] 图17显示为本发明的M0S器件的制造方法步骤7)所呈现的结构示意图。
[0047] 元件标号说明
[0048] 1〇1半导体衬底
[0049] 102第一栅氧层
[0050] 103氮氧化硅层
[0051] 104光刻胶
[0052] 105第二栅氧层
[0053] 106多晶硅假栅
[0054] 107栅极侧壁
[0055] 108栅极侧墙
[0056] 109介质层

【具体实施方式】
[0057] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书 所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实 施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离 本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0058] 请参阅图8?图17。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明 本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数 目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其 组件布局型态也可能更为复杂。
[0059] 如图8?图17所示，本实施例提供一种M0S器件的制造方法，至少包括以下步骤：
[0060] 如图8?图9所示，首先进行步骤1)，于半导体衬底101中定义核心器件区域及输 入输出器件区域，并于所述半导体衬底101表面形成第一栅氧层102。
[0061] 作为示例，所述半导体衬底101为硅衬底。
[0062] 作为示例，还包括于所述核心器件区域及输入输出器件区域之间制作隔离区的步 骤，在本实施例中，所述隔离区为浅沟道隔离区STI。
[0063] 作为示例，采用热氧化方法或者化学气相沉积法形成所述第一栅氧层102。
[0064] 如图10?图11所示，然后进行步骤2)，于所述第一栅氧层102引入氮离子，以于 其表面形成氮氧化娃层103。
[0065] 作为示例，采用去耦等离子体氮化技术于所述第一栅氧层102引入氮离子。
[0066] 进一步地，所引入的氮离子与所述第一栅氧层102中硅离子的浓度比例为1? 30%。
[0067] 当然，在其它的实施例中，也可以采用其它的氮化技术如氮离子注入、快速热氮化 等技术形成所述氮氧化硅层103。
[0068] 如图12?图13所示，接着进行步骤3)，于所述输入输出器件区域表面形成光刻胶 104,去除所述核心器件区域表面的氮氧化硅层103及第一栅氧层102。
[0069] 作为示例，制作光刻胶104保护所述输入输出器件区域，然后采用湿法腐蚀法或 干法刻蚀法去除所述核心器件区域表面的氮氧化硅层103及第一栅氧层102。
[0070] 如图14所示，然后进行步骤4)，于所述核心器件区域表面形成第二栅氧层105。
[0071] 作为示例，采用热氧化法或化学气相沉积法形成所述第二栅氧层105。
[0072] 为了保证所述第二栅氧层105在后续工艺中容易去除，所述第二栅氧层105的厚 度小于所述第一栅氧化层的厚度。优选地，所述第二栅氧层105的厚度小于所述第一栅氧 层102厚度的一半。所述第二栅氧层105可以在后续的多晶硅去除过程中对硅衬底进行保 护和作为去除工艺中止的信号。
[0073] 如图15所示，接着进行步骤5)，形成输入输出器件及核心器件的多晶硅假栅106、 栅极侧壁107、浅掺杂漏、栅极侧墙108、源极、漏极以及介质层109。
[0074] 作为示例，包括以下步骤：
[0075] 5-1)于所述第一栅氧层102及第二栅氧层105表面沉积多晶硅，并通过刻蚀工艺 分别形成输入输出器件及核心器件的多晶硅假栅106。
[0076] 5-2)于各该多晶硅假栅106两侧形成栅极侧壁107。
[0077] 作为示例，所述栅极侧壁107为二氧化硅、氮化硅、氮化钛等材料。
[0078] 5-3)通过离子注入工艺形成输出器件及核心器件的浅掺杂漏(未予图示)。
[0079] 作为示例，分别通过先后两次离子注入并进行退火，使注入离子扩散，以依次形成 输出器件及核心器件的浅掺杂漏。
[0080] 5-4)至少于所述核心器件的多晶硅假栅106两侧形成沟槽，并填充SiGe或SiC (未予图示)。
[0081] 作为示例，对于PM0S器件，于所述沟槽中填充SiGe材料。
[0082] 作为示例，对于NM0S器件，于所述沟槽中填充SiC材料。
[0083] 5-5)于各该多晶硅假栅106两侧形成栅极侧墙108。
[0084] 作为示例，所述栅极侧墙108为二氧化硅、氮化硅、氮化钛等材料。
[0085] 5-6)通过离子注入工艺形成输入输出器件及核心器件的源极和漏极(未予图示)。
[0086] 作为示例，通过先后两次离子注入分别形成所述输入输出器件的源、漏极以及所 述核心器件的源、漏极。
[0087] 作为示例，本步骤后还包括对所述输入输出器件及核心器件引入应力的步骤。
[0088] 需要说明的是，所述输入输出器件可以根据需求制作SiGe或SiC填充层，也可以 直接对硅衬底进行离子注入形成源、漏极。
[0089] 5-7)形成覆盖上述结构表面的介质层109,并通过抛光工艺露出所述多晶硅假栅 106。
[0090] 作为示例，所述介质层109为二氧化硅层。
[0091] 如图16所示，接着进行步骤6)，去除输入输出器件及核心器件的多晶硅假栅106。
[0092] 作为示例，可以采用湿法腐蚀或干法刻蚀法去除所述多晶硅假栅106,直至露出所 述核心器件的第二栅氧层105及所述输入输出器件的氮氧化硅层103。
[0093] 如图17所示，最后进行步骤7)，选择性腐蚀去除所述核心器件的第二栅氧层105。
[0094] 作为示例，采用HF溶液进行选择性湿法腐蚀或采用SiCoNi进行选择性干法刻蚀。 在本实施例中，所述HF溶液或SiCoNi对氧化硅及氮氧化硅的腐蚀速率比高达4:1或以上， 随着氮在二氧化硅中的浓度增加，氧化硅及氮氧化硅的腐蚀速率比可以再进一步提高。而 且，由于所述第二栅氧层105厚度较薄，在其被完全去除时，所述氮氧化硅可以被去除一部 分或刚好完全被去除，其去除的速率于氮离子注入的浓度相关。
[0095] 作为示例，去除所述第二栅氧层105的同时去除部分或全部的氮氧化硅层103。
[0096] 综上所述，本发明提供一种M0S器件的制造方法，包括下步骤：1)于半导体衬底 101中定义核心器件区域及输入输出器件区域，并于所述半导体衬底101表面形成第一栅 氧层102 ;2)于所述第一栅氧层102引入氮离子，以于其表面形成氮氧化硅层103 ;3)于所 述输入输出器件区域表面形成光刻胶104,去除所述核心器件区域表面的氮氧化硅层103 及第一栅氧层102 ;4)于所述核心器件区域表面形成第二栅氧层105 ;5)形成输入输出器件 及核心器件的多晶硅假栅106、栅极侧壁107、浅掺杂漏、栅极侧墙108、源极、漏极以及介质 层109 ;6)去除输入输出器件及核心器件的多晶硅假栅106 ;7)选择性腐蚀去除所述核心器 件的第二栅氧层105。本发明于栅氧层中引入氮，通过二氧化硅于氮氧化硅的不同腐蚀速率 实现了二氧化硅的去除，可以在制造工艺中节省一次光刻胶的使用，简化了工艺过程，大大 地降低了生产成本。本发明工艺简单，适用于工业生产。所以，本发明有效克服了现有技术 中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[〇〇97] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟 悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因 此，举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完 成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1. 一种MOS器件的制造方法，其特征在于，至少包括以下步骤： 1) 于半导体衬底中定义核心器件区域及输入输出器件区域，并于所述半导体衬底表面 形成第一栅氧层； 2) 于所述第一栅氧层引入氮离子，以于其表面形成氮氧化硅层； 3) 于所述输入输出器件区域表面形成光刻胶，去除所述核心器件区域表面的氮氧化硅 层及第一栅氧层； 4) 于所述核心器件区域表面形成第二栅氧层； 5) 形成输入输出器件及核心器件的多晶硅假栅、栅极侧壁、浅掺杂漏、栅极侧墙、源极、 漏极以及介质层； 6) 去除输入输出器件及核心器件的多晶硅假栅； 7) 选择性腐蚀去除所述核心器件的第二栅氧层。
2. 根据权利要求1所述的M0S器件的制造方法，其特征在于：步骤1)还包括于所述核 心器件区域及输入输出器件区域之间制作隔离区的步骤。
3. 根据权利要求1所述的M0S器件的制造方法，其特征在于：步骤2)中，采用去耦等 离子体氮化技术于所述第一栅氧层引入氮离子。
4. 根据权利要求3所述的M0S器件的制造方法，其特征在于：所引入的氮离子与所述 第一栅氧层中硅离子的浓度比例为1?30%。
5. 根据权利要求1所述的M0S器件的制造方法，其特征在于：所述第二栅氧层的厚度 小于所述第一栅氧化层的厚度。
6. 根据权利要求1所述的M0S器件的制造方法，其特征在于：步骤5)包括以下步骤： 5-1)于所述第一栅氧层及第二栅氧层表面沉积多晶硅，并通过刻蚀工艺分别形成输入 输出器件及核心器件的多晶硅假栅； 5-2)于各该多晶硅假栅两侧形成栅极侧壁； 5-3)通过离子注入工艺形成输出器件及核心器件的浅掺杂漏； 5-4)至少于所述核心器件的多晶硅假栅两侧形成沟槽，并填充SiGe或SiC ; 5-5)于各该多晶硅假栅两侧形成栅极侧墙； 5-6)通过离子注入工艺形成输入输出器件及核心器件的源极和漏极； 5-7 )形成覆盖上述结构表面的介质层，并通过抛光工艺露出所述多晶硅假栅。
7. 根据权利要求6所述的M0S器件的制造方法，其特征在于：步骤5-6)后还包括对所 述输入输出器件及核心器件引入应力的步骤。
8. 根据权利要求1所述的M0S器件的制造方法，其特征在于：步骤7)中，采用HF溶液 进行选择性湿法腐蚀或采用SiCoNi进行选择性干法刻蚀。
9. 根据权利要求8所述的M0S器件的制造方法，其特征在于：去除所述第二栅氧层的 同时去除部分或全部的氮氧化硅层。
【文档编号】H01L21/28GK104112657SQ201310138693
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年4月18日 优先权日:2013年4月18日
【发明者】赵杰, 禹国宾, 童浩 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司