[发明专利]互补金属氧化物半导体结构的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制作技术领域，特别涉及一种互补金属氧化物半导体结构的制作方法。

背景技术

目前，在制造半导体器件时，可使用氮化硅在沟道中引发应力，从而调节沟道中的载流子的迁移率，进而提高器件的处理速度。互补金属氧化物半导体(CMOS，Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)结构包括N型金属氧化物半导体(NMOS)结构和P型金属氧化物半导体(PMOS)结构。对于CMOS结构来说，需要在NMOS结构上沉积具有张应力(tensile stress)的氮化硅层，在PMOS结构上沉积具有压应力(compressive stress)的氮化硅层，以确保NMOS结构和PMOS结构的沟道中的载流子具有相同的迁移率。

图1至图5为现有CMOS结构的制作过程示意图。

如图1所示，在半导体衬底100上形成半导体器件的有源区和隔离区。具体来说，通过在半导体衬底100上注入杂质离子形成阱结构11，来定义有源区；在阱结构11之间制作浅沟槽隔离区(STI)12。其中，N阱结构用于制作PMOS结构，注入的杂质离子为磷或砷；P阱结构用于制作NMOS结构，注入的杂质离子为硼或铟。

在半导体衬底100上依次生长栅氧化层101和沉积多晶硅层102，并刻蚀形成多晶硅栅极。其中，位于STI12上的多晶硅栅极直接与STI12接触(STI12的上方也可以不形成多晶硅栅极)。

之后，在多晶硅栅极两侧形成侧壁层103，具体形成方式为：通过化学气相沉积(CVD)等方法在多晶硅栅极表面及半导体衬底100表面淀积一层氧化硅，然后刻蚀形成侧壁层103，厚度约为几十纳米。

在多晶硅栅极和侧壁层103的保护下，进行有源区的注入，以形成源极和漏极104。由于PMOS结构用空穴作为多数载流子，所以PMOS结构的源极和漏极为P型，注入的杂质离子为硼或铟；而NMOS结构用电子作为多数载流子，所以NMOS结构的源极和漏极为N型，注入的杂质离子为磷或砷。

之后，实施硅化物工艺(silicide process)，即沉积镍(Ni)、钛(Ti)或钴(Co)等任一金属。由于这些金属可与硅反应，但是不会与硅氧化物如二氧化硅(SiO₂)、硅氮化物如氮化硅(Si₃N₄)或硅氮氧化物(SiON)等反应，所以该工艺只会在露出的多晶硅栅极表面和半导体衬底100表面形成硅化物层105。

上述结构以STI12为界，将形成NMOS结构的右侧区域定义为第一区域，将形成PMOS结构的左侧区域定义为第二区域。

如图2所示，在图1所示结构的基础上，沉积具有tensile stress的氮化硅层106，接着在具有tensile stress的氮化硅层106的表面沉积硬掩膜氧化层(HMO，Hard Mask Oxide)107，然后在HMO107的表面旋涂第一光刻胶层108，并曝光显影图案化第一光刻胶层108，使得第一光刻胶层108的开口显露出第二区域，同时覆盖住第一区域，即第一光刻胶层108的开口显露出第二区域的HMO107，但覆盖住第一区域的HMO107。

如图3所示，在第一光刻胶层108的保护下，对显露出的第二区域的HMO107进行刻蚀，接着去除第一光刻胶层108。第一区域的HMO107由于之前被第一光刻胶层108覆盖，所以仍然保留。之后，在第一区域的HMO107的保护下，对第二区域的具有tensile stress的氮化硅层106进行去除。

需要说明的是，之所以没有在将第二区域的HMO107和具有tensilestress的氮化硅层106均去除之后，再去除第一光刻胶层108，是因为去除具有tensile stress的氮化硅层106之后，其下层的硅化物层105就会显露出来，而去除第一光刻胶层108通常采用如下方法，即利用氧气(O₂)来去除光刻胶：将硅片放在反应腔内的静电吸盘上，并向反应腔内输入O₂，通过电极将输入的O₂电离为等离子体，之后，电离出的氧离子与光刻胶中的有机成份发生化学反应，生成CO₂和其它易去除的氧化物等排除，以达到去除光刻胶的目的，而氧离子与硅化物层105一旦接触，就会将硅化物层105氧化，这在制作过程中是不允许的。所以，在将第二区域的HMO107去除之后，需要首先将第一区域的第一光刻胶层108去除，然后再去除第二区域具有tensile stress的氮化硅层106。