一种半导体器件及制备方法_2

文档序号:9580618阅读:来源:国知局
图,重点在于示出本发明的主旨。
[0038]图1为半导体领域中鸟嘴效应的示意图;
[0039]图2为现有技术中产生smile oxide的器件示意图;
[0040]图3?13为本发明提供的一种改善栅氧形貌的方法的流程图;
[0041]图14为本发明提供的一种半导体器件截面图。
【具体实施方式】
[0042]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步的说明:
[0043]本发明提供了一种半导体器件制备方法,如图3?12所示,具体包括如下步骤:
[0044]步骤S1:提供一底部衬底,并对该衬底进行掺杂工艺(well process),在进行掺杂后还包括一退火处理,以对掺杂的离子进行激活,在衬底中形成阱区(图中未标示),如图3所示。在一个实施例中,该衬底1材质为单晶硅或锗,同时在对衬底1进行掺杂时,可根据实际需要来选择掺杂的类型及掺杂的剂量,在此不予赘述。同时,本发明根据需求可以采用S0I晶圆作为本发明中的衬底。
[0045]步骤S2:在衬底1上依次制备第一氮化物层2、第一氧化物层3和第二氮化物层4,其中,第一氮化物层2和第二氮化物层4的材质均为氮化硅(SiN),第一氧化物层3的材质为二氧化娃(Si02)。在一个实施例中,可采用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposit1n,CVD)工艺制备第一氮化物层2及第二氮化物层4,需要说明的是,在实际应用中,第一氮化物层2及第二氮化物层4的形成并不局限于CVD工艺所形成,还可采用等离子化学气相沉积(Plasma Chemistry Vapor Deposit1n,PCVD)或其他相关氮化娃形成工艺,在此不予赘述。同时,在制备第一氮化物层2的过程中,需要通过控制反应条件来使得底部的第一氮化物层2的厚度值位于lnm至30nm之间。在一个实施例中,第一氧化物层3可通过高温氧化工艺(High Temperature Oxidat1n, ΗΤ0)或炉管生长工艺所形成,根据需要也可采用其他工艺所制备,在此不予赘述。上述步骤完成后所制备形成的器件如图4所示。
[0046]步骤S3:对第二氮化物层4、第一氧化物层3及第一氮化物层2进行刻蚀,并停止在衬底1的上表面,在第二氮化物层4、第一氧化物层3及第一氮化物层2中形成沟槽50。其中,通过制备一刻蚀掩膜来形成沟槽50,具体可借助光刻工艺来形成沟槽,具体步骤入如下:
[0047]首先在第二氮化物层4上表面形成一层硬掩膜层,然后旋涂一层光刻胶(或称光阻,PR)覆盖在掩膜层的上表面,然后采用一具有光刻图案的掩膜板(或称光罩,photo-mask)进行曝光、显影工艺,在光刻胶中形成开口图案,然后以形成有开口图案的光刻胶为刻蚀掩膜向下进行干法刻蚀并停止在衬底1的上表面,移除剩余的硬掩膜层,进而形成沟槽50。在旋涂光刻胶之前,可选择性的先在光刻胶底部涂覆一层底部抗反射层(BARC),然后在底部抗反射层上方再涂覆光刻胶,利用底部抗反射层来减少曝光过程中由于光线的折射或散射进而造成对光刻胶过度曝光现象,进而保证光刻胶中所形成的开口尺寸更加符合预期规格。同时,根据工艺需求来选用特定规格的掩膜板来进行曝光,利用掩膜板上特定的光刻图案实现在光刻中形成不同形状和尺寸的开口图案,进而得到不同规格的沟槽50,在此不予赘述。上述步骤完成后所制备形成的器件如图5所示。
[0048]步骤S4:选择性生长一层栅氧化层5将沟槽50底部进行覆盖。在本发明的实施例中,优选可采用高温氧化工艺或炉管生长工艺来制备栅氧化层5,在步骤S3中,刻蚀形成的沟槽将衬底1的部分上表面暴露了出来,在采用高温氧化工艺制备栅氧化层5时,反应腔室内的氧与衬底1的硅发生反应,进而产生一层薄的二氧化硅层(Si02)。同时在此过程中,需要说明的是该栅氧化层5的厚度要小于或等于剩余第一氮化物2'的厚度,因此栅氧化层5的顶部平面要低于或等于剩余第一氮化物2'的顶部平面,进而形成图6所示结构。
[0049]步骤S5:沉积一栅极材料层6将将沟槽50完全填充,同时将器件的表面也完全覆盖,如图7所不;之后进行一化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing,CMP)工艺抛光至剩余第二氮化物层4'的上表面,形成图8所示结构。在本发明的实施例中,填充的栅极材料层6可根据器件的不同而选择不同的材料,例如在传统器件制备工艺中,栅极材料层为多晶娃(poly)。
[0050]步骤S6:刻蚀去除剩余的第二氮化物层f和剩余的第一氧化物层:V。由于第二氮化物层f的材质为氮化硅,第一氧化物层3的材质为二氧化硅,而栅极材料层6的材质为多晶硅,三者的材质完全不同,因此可根据剩余的第二氮化物层4'和剩余的第一氧化物层3'的材质来选择将其去除刻蚀工艺及条件,同时在刻蚀时也不会对栅极6'所造成影响,具体不予赘述。该步骤完成后形成图9所示的器件结构。
[0051]步骤S7:制备一层第二氧化物层7将所述栅极6'暴露的表面予以覆盖。在本发明的实施例中,优选可采用高温氧化工艺来制备第二氧化物层7,反应腔室内的氧与暴露在表面的硅产生反应,进而在栅极表面形成了一层第二氧化物层7来作为栅极的偏移隔离层(offset spacer)。在此过程中,在步骤S6中,由于底层剩余的第一氮化物层2 '未被去除,而同时剩余的第一氮化物层2'的厚度又要大于或等于栅氧化层5的厚度,因此剩余的第一氮化物层2,将栅氧化层5的侧壁完全覆盖住,形成了对栅氧化层5的保护作用,可有效避免在形成第二氧化物层7时,栅氧化层受到氧化作用所产生的“鸟嘴”及进一步带来的smile oxide,进而保证了栅氧化层5具有一较为理想的形貌,有利于提升器件的性能。如图10所示。
[0052]步骤S8:侧墙形成。具体步骤如下:
[0053]1)沉积一层侧墙薄膜8将器件的表面进行覆盖,优选的,该侧墙薄膜8的材质与第一氮化物层2的材质相同,均为氮化娃。如图11所7K。
[0054]2)进行光刻工艺和干法刻蚀工艺去除部分侧墙薄膜8、部分第一氮化物层2'及位于栅极6'顶部的第二氧化物层,仅保留位于栅极两侧的氮化硅层,如图12所示,仅保留了栅极两侧侧壁侧墙薄膜8和栅氧化层5两侧的第一氮化物层2。
[0055]3)继续对剩余的氮化物层进行刻蚀,即对剩余侧墙薄膜8'和剩余第一氮化物层2'进行刻蚀,进而最终形成栅极侧墙,如图13所示。由于剩余侧墙薄膜8"和剩余第一氮化物层2"的材质均为氮化硅,因此剩余侧墙薄膜8"和剩余第一氮化物层2"共同组成栅极的侧墙。在本发明的实施例中,采用各向异性刻蚀工艺来进行刻蚀并最终形成侧墙。
[0056]步骤S9:依次进行LDD掺杂及源漏离子注入工艺。在衬底中形成LDD掺杂区9以及源漏极10。在此刻过程中,由于剩余的第一氮化物层2"形成了对栅氧化层5的保护作用,使得注入的离子不容易穿透第一氮化物层2"从而对栅氧化层5的造成损伤,进一步保护了栅氧化层5。同时,在栅极6'和源漏极之间剩余第一氮化物层2可以起到一个阻挡的作用,进而可以有效改善0ED(oxidat1n enhanced diffus1n,氧化增强扩散)效应。
[0057]由于本发明通过剩余第一氮化硅层来形成对栅氧化层的保护,进而保证了栅氧化层的边角位置处不易受到后期工艺的氧化从而产生“鸟嘴”,因此
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