[发明专利]CMOS形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种CMOS形成方法。

背景技术

互补式金属氧化物半导体(CMOS)晶体管是现代逻辑电路中的基本单元，其中包含PMOS与NMOS，而每一个PMOS(NMOS)晶体管都位于掺杂阱上，且都由栅极(Gate)两侧衬底中p型(n型)极/漏极区以及源极区与漏极区间的通道(Channel)构成。

随着CMOS技术的不断进步，金属栅电极技术应用于CMOS制造以克服掺杂多晶硅产生的负面影响，所述负面影响包括：栅电极的损耗、高阻抗、以及栅电极与高k值栅电介质的不相容性。

由于每种金属应于在MOS器件中都会有独特的功函数，所述功函数是影响器件阈值电压的关键材料参数。所述功函数是指将固相原子中电子从费米能级移动到价带所需的能级。理想地，在NMOS区域中金属栅的费米能级值在硅的导带附近，而在PMOS区域中的金属栅的费米能级值在硅的价带附近。因此，现有技术通常使用含有不同金属的双金属栅极。

但是，双金属栅极需要对NMOS和PMOS采用不同的金属，工艺复杂，为此，在公开号为CN 10149654A的中国专利文件中，披露一种全硅化栅电极形成方法，该方法采用不同的硅化物相态以控制PMOS和NMOS晶体管的有效功函数，从而得到对NMOS和PMOS均适合的阈值电压。

但上述的全硅化栅电极形成方法工艺复杂且形成的产品良率低、产品性能低下。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种形成产品良率高且产品性能好的CMOS形成方法。

为解决上述问题，本发明提供一种CMOS形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括第一区域和与第一区域相对的第二区域；在所述第一区域和第二区域的所述半导体衬底表面形成栅介质层；在所述第一区域的栅介质层表面形成第一多晶硅层，在所述第二区域的栅介质层表面形成第二多晶硅层；在所述半导体衬底表面形成与所述第一多晶硅层和所述第二多晶硅层表面齐平的介质层；所述介质层表面形成第一金属层，所述第一金属层覆盖所述第一多晶硅层和所述第二多晶硅层；形成覆盖所述第一区域的第一金属层表面的隔离层；在所述第一区域的隔离层表面和第二区域的第一金属层表面形成第二金属层；采用退火工艺在所述第一多晶硅层内形成第一金属硅化物层，在所述第二多晶硅层内形成第二金属硅化物层。

可选的，所述第一金属硅化物层的金属摩尔百分比小于第二金属硅化物层的金属摩尔百分比。

可选的，所述第一金属层材料为镍、钴、钛、或铂。

可选的，所述第一金属层厚度为400埃至800埃。

可选的，所述第二金属层材料与第一金属层材料相同。

可选的，所述第二金属层材料为镍、钴、钛、或铂。

可选的，所述第二金属层厚度为400埃至800埃。

可选的，所述第一多晶硅层厚度为800埃至1200埃。

可选的，所述第二多晶硅层厚度为800埃至1200埃。

可选的，所述第一金属硅化物层材料为NiSi。

可选的，所述第二金属硅化物层材料为Ni₂Si或Ni₃Si。

可选的，所述隔离层材料为氮化硅或氮氧化硅。

可选的，所述退火工艺为快速热退火工艺。

可选的，所述退火工艺参数为：采用快速热退火炉，退火温度为200℃至350℃。

可选的，还包括：去除未反应的第一金属层、第二金属层和隔离层；对所述第一金属硅化物层和第二金属硅化物层进行退火。

可选的，所述对所述第一金属硅化物层和第二金属硅化物层进行退火工艺参数为：采用快速热退火炉，退火温度为300℃至600℃。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明的实施例在第一多晶硅层和第二多晶硅层表面形成第一金属层，然后采用隔离层隔离第一区域的第一金属层，再形成覆盖隔离层和第一金属层的第二金属层，从而使得与第一多晶硅层和第二多晶硅层接触的金属层厚度不同，与第一多晶硅层直接接触的金属层厚度小于与第二多晶硅层表面直接接触的金属层厚度，从而能在一次退火工艺中，形成不同配比的金属硅化物，所述第一金属硅化物层的金属摩尔百分比小于第二金属硅化物层的金属摩尔百分比，金属硅化物层的金属摩尔百分比为金属硅化物层中的金属与硅的摩尔百分比。

本发明的实施例具有工艺简单，只需一次去除工艺即可形成配比不同的金属硅化物，对产品的刻蚀损伤小，产品良率高。

附图说明