一种高应力金属前介质层的制备方法与流程

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种高应力金属前介质层的制备方法。

背景技术：

现在成熟的拉伸轨道技术被广泛应用于提高晶体管器件的性能，其中包括源漏极引入锗(SiGe Source Drain)，高拉应力的氮化硅作为接触孔刻蚀停止层(CESL)，其为一种高应力刻蚀停止层，拉伸的浅沟槽隔离结构(STI)等技术。

然后，在接触孔层采用的上述CESL，其实作为金属前介质(PMD，Pre Metal Dielectric)的主体采用高深宽比工艺(HARP)形成的O3-TEOS薄膜也是拉应力的薄膜，在一定程度也起到拉伸晶体管器件的作用，然而，现有工艺中的金属前介质层的拉应力并不理想。

技术实现要素：

为了克服以上问题，本发明旨在提供一种高应力金属前介质层的制备方法，通过引入电浆处理工艺来提高金属前介质层的应力。

为了达到上述目的，本发明提供了一种高应力金属前介质层的制备方法，其包括：采用O₂、O₃、N₂中至少一种气体来对一半导体衬底上的金属前介质层进行电浆处理的步骤。

优选地，在进行电浆处理之前，先对金属前介质层进行平坦化处理，使其表面平坦。

优选地，所述半导体衬底上且在金属前介质层之下还形成前道器件。

优选地，所述前道器件为NMOS。

优选地，采用O₃和N₂的混合气体来对所述金属前介质层进行电浆处理。

优选地，仅采用O₂气体来对所述金属前介质层进行电浆处理。

优选地，仅采用N₂气体来对所述金属前介质层进行电浆处理。

优选地，所述电浆处理的射频功率为100～500瓦特。

优选地，所述金属前介质层的材料为O3-TEOS。

本发明的高应力金属前介质层的制备方法，通过采用O₂、O₃、N₂中至少一种气体对金属前介质层进行电浆处理，从而提高金属前介质层的应力，提高了所制备的器件的迁移率和器件的整体性能。

附图说明

图1为本发明的一个较佳实施例的高应力金属前介质层的制备方法的流程示意图

图2-5为本发明的一个较佳实施例的高应力金属前介质层的制备方法的各制备步骤示意图

图6为应力和厚度随着等离子体处理条件的不同而产生的变化曲线示意图

图7为在不同条件下处理的O3-TEOS材料的红外拉曼光谱示意图

图8为经N₂气体电浆处理后的NMOS器件的开关特性示意图

具体实施方式

为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。

以下结合附图1-6和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。

本实施例的高应力金属前介质层的制备方法，请参阅图1，包括：采用O₂、O₃、N₂中至少一种气体来对一半导体衬底上的金属前介质层进行电浆处理的步骤。

具体的包括：

步骤01：请参阅图2，半导体衬底100上形成前道器件；这里，前道器件可以为NMOS器件，PMOS器件，或CMOS器件。这里，前道器件包括有源区、浅沟槽隔离结构02，有源区中的源漏区03、栅极04和侧墙05等。

步骤02：请参阅图3，在半导体衬底100上形成金属前介质层06；这里，可以但不限于采用化学气相沉积方法在半导体衬底100上沉积金属前介质层06，金属前介质层06的材料可以为O3-TEOS。

步骤03：请参阅图4，对金属前介质层06进行平坦化处理，使其表面平坦；这里，可以但不限于采用化学机械抛光的方法来研磨金属前介质层06顶部，使其顶部趋于平坦。

步骤04：请参阅图5，采用O₂、O₃、N₂中至少一种气体来对一半导体衬底上的金属前介质层06进行电浆处理。这里，可以仅采用O₂气体来对金属前介质层进行电浆处理，也可以仅采用N₂气体来对金属前介质层06进行电浆处理，或者采用O₃和N₂的混合气体来对金属前介质层06进行电浆处理。电浆处理的射频功率可以为100～500瓦特。

较佳的，采用O₃和N₂的混合气体的效果最好，实验得到，没有处理的金属前介质层的拉应力为200MPa，采用O₂气体来处理的金属前介质层的拉应力可达到300MPa，而采用O₃和N₂的混合气体来处理的金属前介质层的拉应力可达到400MPa。

金属前介质后续可以用于形成高深宽比的接触孔。

请参阅图6-8，图6为应力和厚度随着等离子体处理条件的不同而产生的变化曲线示意图，图7为在不同条件下处理的O3-TEOS材料的红外拉曼光谱示意图，图8为经N₂气体电浆处理后的NMOS器件的开关特性示意图；图6中显示，采用O₃和N₂气体处理的O3-TEOS材料的拉应力最高，图7中显示，采用O₃和N₂气体处理的O3-TEOS材料中-OH键反射的强度最低，图8中显示，采用O₃和N₂气体处理之后形成的NMOS器件的开启电流提高了10％。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。