一种CMOS结构的形成方法及CMOS结构与流程

本发明涉及半导体制造领域，具体涉及一种cmos结构的形成方法及cmos结构。

背景技术：

1、热载流子注入(hot carrier injection，hci)是mos器件的重要的失效机制，其是指在强电场下产生的高能载流子，即热载流子，注入栅氧化层，造成栅氧化层损伤和器件电性参数的退化。热载流子注入会引起mos器件电性参数，例如阈值电压(vt)、跨导(gm)、饱和漏电流(idsat)的退化，并产生可靠性问题。随着mos器件关键尺寸的持续缩小，即使在不很高的电压下，也可能产生热载流子，导致热载流子注入越来越严重。热载流子注入与沟道区的峰值电场密切相关，减小沟道区的峰值电场可有效改善热载流子注入。例如，现有的一种轻掺杂注入(ldd)工艺，可在沟道区与源/漏区(包括源区和漏区)间形成一定宽度的轻掺杂区，此轻掺杂区的存在可降低沟道区的电压，从而减小沟道区的峰值电场。轻掺杂区的宽度由栅极侧墙的宽度决定，加宽栅极侧墙的宽度可降低峰值电场，进而改善热载流子注入。

2、cmos结构由pmos器件和nmos器件组成。现有技术中，cmos结构的形成方法包括以下步骤：提供形成有nmos器件区、pmos器件区以及用于隔离nmos器件区和pmos器件区的浅沟槽隔离(sti)结构的衬底，并在衬底上形成图案化的栅极结构，nmos器件区用于形成cmos结构中的nmos器件，pmos器件区用于形成cmos结构中的pmos器件；对栅极结构两侧的衬底进行轻掺杂漏区离子注入工艺形成轻掺杂漏区(ldd)；沉积侧墙介质层后，刻蚀所述侧墙介质层形成侧墙。

3、如图1所示，上述方法形成的cmos结构至少包括：包含pmos器件区101和nmos器件区102的衬底100，在所述pmos器件区101和nmos器件区101上形成有栅极结构103；在所述栅极结构103两侧形成有侧墙106。其中，所述pmos器件区101和nmos器件区102分别用于形成pmos器件和nmos器件；在所述衬底100中还可以形成sti结构104；所述栅极结构103至少包括栅极1031，还可以包括栅介质层1032；在所述栅极结构103两侧的衬底中还可以形成有轻掺杂漏区105；在所述pmos器件区101和nmos器件区102可以通过阱区离子注入工艺分别形成n阱区111和n阱区112。如图1中所示，pmos器件和nmos器件具有同一侧墙宽度。在pmos器件和nmos器件的栅极结构两侧同时形成侧墙后，直接以栅极及侧墙作掩蔽，通过离子注入工艺在栅极结构两侧的有源区衬底中形成源/漏区。所述侧墙的存在使得栅极的侧壁形成了一定的偏移间隔(即源/漏区与栅极之间的间距)，所述侧墙的宽度越大，所形成的偏移间隔越大，换言之，侧墙的宽度限定了源/漏区与栅极之间的间距(二者的水平距离)，也就限定了源区、漏区之间的宽度。实际工艺中发现，不同类型的器件对于偏移间隔的需求不同，例如，对于pmos器件，较小的偏移间隔能够显著提升器件的饱和电流，从而提升器件的运行速度；而对于nmos器件，其运行速度较pmos器件更快，采用较大的偏移间隔能够显著改善短沟道引起的热载流子注入效应。因此，对于由pmos器件和nmos器件组成的cmos结构而言，形成较小侧墙宽度的pmos器件和较大侧墙宽度的nmos器件可以提升cmos结构的性能。

技术实现思路

1、本发明旨在解决现有技术形成的cmos结构无法兼具较小侧墙宽度的pmos器件和较大侧墙宽度的nmos器件，从而降低cmos结构的性能的问题。

2、为解决上述问题，本发明提供一种cmos结构的形成方法，包括以下步骤：

3、提供包括pmos器件区和nmos器件区的衬底，在pmos器件区和nmos器件区上形成有栅极结构；

4、在衬底和栅极结构上形成氮化物层，并对氮化物层进行第一次刻蚀，以在栅极结构的两侧形成第一侧墙；

5、在衬底、栅极结构以及第一侧墙上形成氧化物层，并对氧化物层进行第二次刻蚀，以在第一侧墙外形成第二侧墙；

6、在衬底、栅极结构和第一侧墙、第二侧墙上形成图案化光阻层，图案化光阻层仅暴露pmos器件区；

7、以图案化光阻层为掩膜，对pmos器件区进行第三次刻蚀，以去除pmos器件区的第二侧墙。

8、优选地，衬底包括硅衬底；和/或，氧化物层包括sio2层；和/或，氮化物层包括氮化硅层。

9、优选地，形成氮化物层的工艺包括化学气相沉积工艺；和/或，形成氧化物层的工艺包括化学气相沉积工艺。

10、优选地，第一侧墙的宽度为和/或，第二侧墙的宽度为

11、优选地，第一次刻蚀包括第一次气相刻蚀，第一次气相刻蚀的工艺气体至少包括含氟气体；和/或，第二次刻蚀包括第二次气相刻蚀，第二次气相刻蚀的工艺气体至少包括含氟气体。

12、优选地，第三次刻蚀包括氢氟酸湿法刻蚀，氢氟酸湿法刻蚀的刻蚀液包括质量浓度不超过5％的稀释氢氟酸。

13、优选地，在对pmos器件区进行第三次刻蚀之后，cmos结构的形成方法还包括步骤：去除图案化光阻层。

14、优选地，pmos器件区和nmos器件区相邻。

15、为解决上述问题，基于上述的cmos结构的形成方法，本发明还提供一种cmos结构，包括：

16、包括pmos器件区和nmos器件区的衬底，在pmos器件区和nmos器件区形成有栅极结构；

17、在pmos器件区和nmos器件区的栅极结构两侧形成有第一侧墙；

18、在pmos器件区的第一侧墙外形成有第二侧墙。

19、优选地，第一侧墙的宽度为和/或，第二侧墙的宽度为

20、

21、与现有技术相比，本发明提供的一种cmos结构的形成方法及cmos结构，具有以下优点：

22、本发明提供的一种cmos结构的形成方法，能够形成包含第一侧墙的pmos器件和包含第一侧墙、第二侧墙的nmos器件，由此在cmos结构中形成较小侧墙宽度的pmos器件和较大侧墙宽度的nmos器件，可有效降低nmos器件的热载流子注入效应的同时，提高pmos器件的饱和电流，从而提高形成的cmos结构的性能；进一步地，本发明提供的cmos结构的形成方法，可通过对所述氮化物层的厚度及所述氧化物层的厚度进行控制，实现对所述第一侧墙和第二侧墙的宽度的控制，进而实现对pmos器件和nmos器件的侧墙宽度的控制。本发明基于前述cmos结构的形成方法，还提供了一种cmos结构，此cmos结构由包括第一侧墙的pmos器件和包括第一侧墙、第二侧墙的nmos器件组成，同样可有效降低nmos器件的热载流子注入效应的同时，提高pmos器件的饱和电流，从而提高cmos结构的性能。

技术特征：

1.一种cmos结构的形成方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的cmos结构的形成方法，其特征在于，所述衬底包括硅衬底；和/或，所述氧化物层包括sio2层；和/或，所述氮化物层包括氮化硅层。

3.如权利要求1所述的cmos结构的形成方法，其特征在于，形成所述氮化物层的工艺包括化学气相沉积工艺；和/或，形成所述氧化物层的工艺包括化学气相沉积工艺。

4.如权利要求1所述的cmos结构的形成方法，其特征在于，所述第一侧墙的宽度为和/或，所述第二侧墙的宽度为

5.如权利要求4所述的cmos结构的形成方法，其特征在于，所述第一次刻蚀包括第一次气相刻蚀，所述第一次气相刻蚀的工艺气体至少包括含氟气体；和/或，所述第二次刻蚀包括第二次气相刻蚀，所述第二次气相刻蚀的工艺气体至少包括含氟气体。

6.如权利要求1所述的cmos结构的形成方法，其特征在于，所述第三次刻蚀包括氢氟酸湿法刻蚀，所述氢氟酸湿法刻蚀的刻蚀液包括质量浓度不超过5％的稀释氢氟酸。

7.如权利要求1所述的cmos结构的形成方法，其特征在于，在对所述pmos器件区进行第三次刻蚀之后，所述cmos结构的形成方法还包括步骤：去除所述图案化光阻层。

8.如权利要求1所述的cmos结构的形成方法，其特征在于，所述pmos器件区和nmos器件区相邻。

9.一种cmos结构，其特征在于，至少包括：

10.如权利要求9所述的cmos结构，其特征在于，所述第一侧墙的宽度为和/或，所述第二侧墙的宽度为

技术总结
本发明提供了一种CMOS结构的形成方法，包括步骤：提供包括PMOS器件区和NMOS器件区的衬底，在PMOS器件区和NMOS器件区上形成有栅极结构；在衬底和栅极结构上形成氮化物层，并对氮化物层进行第一次刻蚀，以在栅极结构的两侧形成第一侧墙；形成氧化物层，并对氧化物层进行第二次刻蚀，以在第一侧墙外形成第二侧墙；形成仅暴露PMOS器件区的图案化光阻层；以图案化光阻层为掩膜，对PMOS器件区进行第三次刻蚀，以去除PMOS器件区的第二侧墙。本发明提供的CMOS结构的形成方法可形成较小侧墙宽度的PMOS器件和较大侧墙宽度的NMOS器件，可有效降低NMOS器件的热载流子注入效应的同时，提高PMOS器件的饱和电流，从而提高CMOS结构的性能。本发明还提供一种CMOS结构。

技术研发人员：王定树,朱作华
受保护的技术使用者：上海华虹宏力半导体制造有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13