[发明专利]改善MOS器件载流子迁移率的方法以及MOS器件制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种改善MOS器件载流子迁移率的方法、以及采用了该改善MOS器件载流子迁移率的方法的MOS器件制造方法。

背景技术

半导体制造行业一直致力于提高MOSFET(金属-氧化层-半导体-场效晶体管，Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，以下称为MOS器件)载流子迁移率。

当前，业界为改善CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)晶体管载流子的迁移率，通常采用在制程中引入应力工程或采用不同半导体材料沟道，但这些方法大大提高了工艺复杂度。

所以，希望能够提供一种能够改善MOS器件载流子迁移率而不会大大提高工艺复杂度的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种不会大大提高工艺复杂度的改善MOS器件载流子迁移率的方法、以及采用了该改善MOS器件载流子迁移率的方法的MOS器件制造方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种改善MOS器件载流子迁移率的方法，其包括：栅极氧化层形成步骤，用于在衬底的器件区域上形成栅极氧化层，所述器件区域包括将要制成PMOS器件的区域以及将要制成NMOS器件的区域；氮化步骤，用于对器件结构执行分耦式等离子体氮化；其中，通过调节分耦式等离子体氮化工艺的时间和/或功率，使得氮在栅氧中的分布远离SiO2-Si衬底界面；氮化后退火步骤，用于在所述氮化步骤之后执行氮化后退火；其中通过控制氮化后退火的时间和/或温度，使得氮在栅氧中的分布远离SiO2-Si衬底界面；多晶硅层形成步骤，用于在晶片表面形成多晶硅层；以及氮元素注入步骤，用于利用掩膜掩盖将要制成PMOS器件的区域，并暴露将要制成NMOS器件的区域，并且在布置了所述掩膜之后，执行氮元素注入。

优选地，所述氮元素注入步骤在MOS器件的NMOS器件的离子注入过程中执行。

优选地，在所述栅极氧化层形成步骤中，根据最后所需栅氧电性厚度目标，通过调节硅基氧化物氧化时间控制氧化层厚度。

优选地，在所述氮化后退火步骤中，根据最终PMOS器件中期望的氮元素轮廓分布要求来控制氮化后退火的时间及温度，使得在氮在栅氧中的分布远离SiO2-Si衬底界面的情况下满足最终PMOS器件中期望的氮元素轮廓分布要求。

优选地，在氮元素注入步骤中，根据多晶硅层的厚度来决定氮元素的注入剂量。

优选地，在所述氮元素注入步骤中，氮元素注入剂量介于1e14至2e15原子/cm2之间。

优选地，所述MOS器件是CMOS器件。

根据本发明的第一方面，在栅氧制备过程中，根据最后所需栅氧电性厚度目标，通过优化硅基氧化物氧化时间控制氧化层厚度，调节DPN(decoupled plasma nitridation，分耦式等离子体氮化)时间或功率，以及精确优化PNA(Post Nitridation Anneal，氮化后退火)时间；使得氮在栅氧中的分布远离SiO2-Si衬底界面。然后，在NMOS器件的离子注入过程中，使得NMOS的SiO2-Si衬底界面具有少量的氮元素。由此提高了NMOS和PMOS的载流子迁移率。即，根据本发明，可通过改善优化氮元素在栅氧中的位置分布，提高MOS器件(尤其是CMOS器件)的载流子迁移率。

根据本发明的第二方面，提供了一种采用了根据本发明第一方面所述的改善MOS器件载流子迁移率的方法的MOS器件制造方法。

由于采用了根据本发明第一方面所述的改善MOS器件载流子迁移率的方法，因此，本领域技术人员可以理解的是，根据本发明第二方面的MOS器件制造方法同样能够实现根据本发明的第一方面的改善MOS器件载流子迁移率的方法所能实现的有益技术效果。

附图说明

结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：

图1示意性地示出了根据本发明实施例的改善MOS器件载流子迁移率的方法的流程图。

图2示意性地示出了根据本发明实施例的改善MOS器件载流子迁移率的方法的栅极氧化层形成步骤之后的器件结构图。

图3示意性地示出了根据本发明实施例的改善MOS器件载流子迁移率的方法的氮化步骤之后的器件结构图。