專利名稱：一種調(diào)整前金屬電介層應(yīng)力的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬前金屬介質(zhì)填充工藝，尤其涉及一種調(diào)節(jié)前金屬介電層應(yīng)力、提高半導(dǎo)體器件整體性能的方法。
背景技術(shù)：
隨著集成電路特征線寬縮小到90nm以下，通過柵極厚度、柵極介電常數(shù)及結(jié)深提高器件性能已經(jīng)不能滿足工藝的要求。通過應(yīng)變硅技術(shù)來提高載流子遷移率早在1950年就得到共識，其原理是通過壓應(yīng)力或張應(yīng)力改變硅晶格結(jié)構(gòu)來改變能帶結(jié)構(gòu)，以提高載流子速度。伴隨氮化硅在柵極機(jī)構(gòu)上施加的高應(yīng)力，MOS器件的載流子遷移率可以得到很 大的提高，目前，90nm技術(shù)已經(jīng)有應(yīng)變硅技術(shù)的應(yīng)用，而且已經(jīng)證明在超淺結(jié)中，能夠提高晶體管驅(qū)動電流90%以上，淺溝槽隔離(STI)、氧化物/氮化物側(cè)間隙壁(Oxide/NitrideSpacer)和外延應(yīng)變硅鍺技術(shù)(Epitaxial Si/Ge)已被業(yè)界公認(rèn)為應(yīng)變硅技術(shù)中的有效工藝。對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)而言,應(yīng)變硅工程的應(yīng)用是一項(xiàng)巨大的突破,而高應(yīng)力氮化硅作為金屬前絕緣體的刻蝕停止層也越來受到業(yè)界的認(rèn)可，它能在65nm以下線寬的工藝中顯著的提高邏輯器件運(yùn)算速度，從而被廣泛運(yùn)用。隨著65nm推廣以及45nm技術(shù)的要求，集成工藝對絕緣體層有了更高的要求。HARP(高深寬比工藝，high aspect ratio process)工藝有著優(yōu)于HDPCVD (高密度等離子體化學(xué)氣相沉積)工藝的填充能力，在65nm節(jié)點(diǎn)開始，在金屬前介質(zhì)填充工藝中得到應(yīng)用，但是HARP工藝沉積的薄膜應(yīng)力為張應(yīng)力(約200MPa)，雖然張應(yīng)力對NMOS器件有利，可提高器件的速度，但是對于PMOS有負(fù)面的影響，會降低PMOS的性能。為了解決應(yīng)力的影響，現(xiàn)有技術(shù)一般在PMOS和NMOS器件上方分別沉積壓應(yīng)力層和張應(yīng)力層，過程非常繁瑣，尤其是器件尺寸也來越小的情況下，這種方法已不能滿足半導(dǎo)體器件生產(chǎn)的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的是現(xiàn)有HARP工藝對PMOS有負(fù)面影響、會降低PMOS器件性能的問題。本發(fā)明的目的是提供一種調(diào)整前金屬介電層應(yīng)力的方法，以及一種半導(dǎo)體器件的制備方法。本發(fā)明的第一個方面是提供一種調(diào)整前金屬介電層應(yīng)力的方法，步驟包括
步驟I，提供襯底，襯底上含有NMOS器件和PMOS器件，在NMOS器件和PMOS器件之間被
淺溝槽隔離；在襯底的上方沉積有通孔刻蝕停止層；
步驟2，通過HARP工藝在所述通孔刻蝕停止層上填充前金屬介電層；
步驟3，將NMOS器件上方的前金屬電介層進(jìn)行覆蓋，露出PMOS器件上方的前金屬介電層，對露出的PMOS器件上方的前金屬介電層進(jìn)行紫外光照射；步驟4，去除NMOS器件上方的覆蓋物。其中，所述通孔刻蝕停止層材質(zhì)一般為SiN，但也可以是其它可用的介質(zhì)材料。所述前金屬介電層材質(zhì)可以是Si02、SiN、或摻雜二氧化硅，如磷硅玻璃、硼硅玻璃等。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例，其中，采用光刻膠對NMOS上方的前金屬介電層進(jìn)
行覆蓋。本發(fā)明的第二個方面是提供一種制備半導(dǎo)體器件的方法，步驟包括
步驟1，在襯底上形成NMOS器件和PMOS器件，在NMOS器件和PMOS器件之間形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)；在襯底的上方沉積通孔刻蝕停止層；
步驟2，通過HARP工藝在所述通孔刻蝕停止層上填充前金屬介電層；
步驟3，將NMOS器件上方的前金屬電介層進(jìn)行覆蓋，露出PMOS器件上方的前金屬介電層，對露出的PMOS器件上方的前金屬介電層進(jìn)行紫外光照射；
步驟4，去除NMOS器件上方的覆蓋物。其中，所述通孔刻蝕停止層材質(zhì)一般為SiN，但也可以是其它可用的介質(zhì)材料。所述前金屬介電層材質(zhì)可以是Si02、SiN、或摻雜二氧化硅，如磷硅玻璃、硼硅玻璃等。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例，其中，采用光刻膠對NMOS上方的前金屬介電層進(jìn)行覆蓋。本發(fā)明的第三個方面是提供一種上述任意方法制備的半導(dǎo)體器件。本發(fā)明在完成前金屬介質(zhì)填充后，對PMOS區(qū)域進(jìn)行紫外光照射，將張應(yīng)力HARP薄膜中的Si-H鍵、Si-O鍵、O-H鍵等化學(xué)鍵進(jìn)行重新組合，導(dǎo)致薄膜組分的改變，變成一層壓應(yīng)力薄膜，從而避免了高張應(yīng)力對PMOS器件性能的降低，甚至提高了 PMOS器件的速度和性倉泛。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例中填充前金屬介電層后器件結(jié)構(gòu)示意 圖2為圖I所述實(shí)施例中紫外光照7]^意 圖3為圖I所述實(shí)施例中紫外照射后器件結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種調(diào)整前金屬介電層應(yīng)力的方法，通過紫外光照射，將PMOS器件上方填充的前金屬介質(zhì)由張應(yīng)力膜變?yōu)閴簯?yīng)力膜，壓應(yīng)力傳導(dǎo)給PMOS器件上方的通孔刻蝕停止層，從而避免高張應(yīng)力對PMOS器件的負(fù)面影響，并提高PMOS器件的性能。下面參照附圖，通過具體實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的介紹和描述，以使更好的理解本發(fā)明內(nèi)容，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，下述實(shí)施例并不限制本發(fā)明范圍。步驟I
參照圖1，首先在襯底I上制備PMOS器件21和NMOS器件22，并在PMOS器件21和NMOS器件22之間制備STI (淺溝槽隔離)結(jié)構(gòu)3，將PMOS器件21和NMOS器件22隔開。在襯底上表面沉積一層SiN層，作為通孔刻蝕停止層4。步驟2
參照圖1，采用HARP工藝，在通孔刻蝕停止層4的上方填充前金屬介電層5，相比于HDPCVD工藝，HARP工藝具有更好的填充能力，但是HARP工藝沉積的薄膜具有很高的張應(yīng)力(約200MPa)，雖然對NMOS器件有利，可提供NMOS器件的速度，但是對PMOS器件具有負(fù)面影響，會降低PMOS器件的性能。步驟3
參照圖2，為了消除PMOS器件21上方前金屬介電層5的張應(yīng)力，用光刻膠6覆蓋在NMOS器件22的上方，露出PMOS器件21上方的張應(yīng)力前金屬介電層5，然后用紫外光對PMOS器件21上方露出的張應(yīng)力前金屬介電層5進(jìn)行照射。高能短波長紫外光能夠使PMOS器件21上方張應(yīng)力前金屬介電層5內(nèi)的Si_H、Si-o、以及O-H等化學(xué)鍵進(jìn)行重新組合，從而改變薄膜組分，將張應(yīng)力薄膜變?yōu)閴簯?yīng)力前金屬介電層51 (如圖3所示)，而光刻膠6覆蓋的NMOS器件22上方的張應(yīng)力前金屬介電層5保持不變。步驟4
去除覆蓋在NMOS器件22上方的光刻膠6。所制備的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)如圖3所示。襯底I中有PMOS器件21和NMOS器件22，PMOS器件21上方的薄膜為壓應(yīng)力膜，NMOS器件22上方的薄膜為張應(yīng)力膜，能夠同時提高PMOS和NMOS器件載流子的遷移率，解決了傳統(tǒng)HARP工藝薄膜由于張應(yīng)力特性而導(dǎo)致PMOS器件性能降低的問題，提高了半導(dǎo)體器件的整體性能。以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實(shí)施例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對本發(fā)明進(jìn)行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種調(diào)整前金屬介電層應(yīng)力的方法，其特征在于，步驟包括 步驟I，提供襯底，襯底上含有NMOS器件和PMOS器件，在NMOS器件和PMOS器件之間被淺溝槽隔離；在襯底的上方沉積有通孔刻蝕停止層； 步驟2，通過HARP工藝在所述通孔刻蝕停止層上填充前金屬介電層； 步驟3，將NMOS器件上方的前金屬電介層進(jìn)行覆蓋，露出PMOS器件上方的前金屬介電層，對露出的PMOS器件上方的前金屬介電層進(jìn)行紫外光照射； 步驟4，去除NMOS器件上方的覆蓋物。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述通孔刻蝕停止層材質(zhì)為SiN。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟3中，采用光刻膠對NMOS上方的前金屬介電層進(jìn)行覆蓋。
4.一種制備半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，步驟包括 步驟1，在襯底上形成NMOS器件和PMOS器件，在NMOS器件和PMOS器件之間形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)；在襯底的上方沉積通孔刻蝕停止層； 步驟2，通過HARP工藝在所述通孔刻蝕停止層上填充前金屬介電層； 步驟3，將NMOS器件上方的前金屬電介層進(jìn)行覆蓋，露出PMOS器件上方的前金屬介電層，對露出的PMOS器件上方的前金屬介電層進(jìn)行紫外光照射； 步驟4，去除NMOS器件上方的覆蓋物。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述通孔刻蝕停止層材質(zhì)為SiN。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟3中，采用光刻膠對NMOS上方的前金屬介電層進(jìn)行覆蓋。
7.—種如權(quán)利要求4所述方法制備的半導(dǎo)體器件。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種調(diào)節(jié)前金屬介電層應(yīng)力的方法，通過調(diào)整HARP薄膜在不同區(qū)域的應(yīng)力特性，滿足不同器件的應(yīng)力要求。本發(fā)明解決了HARP薄膜對PMOS器件的負(fù)面影響，同時提高了PMOS和NMOS載流子遷移率，從而提高了半導(dǎo)體器件的整體性能。
文檔編號H01L21/336GK102655087SQ20121010958
公開日2012年9月5日 申請日期2012年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月16日
發(fā)明者張文廣, 陳玉文 申請人:上海華力微電子有限公司