晶体管及其形成方法_3

文档序号:9868342阅读:来源:国知局
1之后,在所述侧墙211和伪栅极层210两侧的衬底200内形成源区和漏区。所述源区和漏区的形成工艺为离子注入工艺,所注入的离子为P型离子或
N型离子。
[0061]在另一实施例中,还能够在所述侧墙211和伪栅极层210两侧的衬底200内形成应力层,以作为源区和漏区;当所述应力层的材料为硅锗时,在应力层内掺杂P型离子,以作为源区和漏区;当所述应力层的材料为碳化硅时,在应力层内掺杂N型离子。
[0062]请参考图6,在所述衬底200表面形成第一介质层202,所述第一介质层202覆盖所述伪栅极结构201的侧壁,且所述第一介质层202的表面与伪栅极结构201的表面齐平。
[0063]所述第一介质层202的材料为氧化硅,所述第一介质层202用于在相邻的伪栅极结构201之间进行电隔离,而且,所述第一介质层202用于保留所述伪栅极层210的形貌结构,后续去除伪栅极层210之后,能够在第一介质层202内形成形状和位置与伪栅极层210一致的开口,所述开口用于形成金属材料的栅极层。
[0064]所述第一介质层202的形成的工艺包括:在衬底200和伪栅极结构201表面形成第一介质膜;平坦化所述第一介质膜直至暴露出所述伪栅极结构201的顶部表面为止。其中,所述介质膜的形成工艺为化学气相沉积工艺或物理气相沉积工艺;在本实施例中,所述第一介质膜以化学气相沉积工艺形成,所述化学气相沉积工艺能够为流体化学气相沉积工艺、高深宽比沉积工艺中的一种或两种组合。所述平坦化工艺为化学机械抛光工艺;在一实施例中,所述伪栅极层210表面还具有掩膜层,则所述平坦化工艺还能够去除所述掩膜层,并暴露出所述伪栅极层210表面,使所述第一介质层202的厚度与所述伪栅极层210的厚度一 Sc ο
[0065]在本实施例中,在形成所述第一介质膜之前,在所述衬底200和伪栅极结构201表面形成停止层203,所述第一介质膜形成于所述停止层203表面;在平坦化所述第一介质膜之后,去除所述伪栅极结构201顶部表面的停止层203,并暴露出所述伪栅极结构201的顶部表面。
[0066]所述停止层203的材料为氮化硅、氮氧化硅、碳氮氧化硅、硼氮氧化硅;所述停止层203的形成工艺为化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺;所述停止层203的厚度为10埃?200埃。所述停止层203的材料与所述第一介质膜的材料不同,所述停止层207用于在后续形成栅极层之后,在源区和漏区表面形成导电结构时,作为刻蚀工艺的停止层。
[0067]请参考图7,减薄所述第一介质层202的厚度,使所述第一介质层202的表面低于伪栅极结构201的表面,并暴露出伪栅极结构201顶部的部分侧壁表面。
[0068]减薄所述第一介质层202的厚度之后,由于所述第一介质层202的表面低于所述伪栅极结构201的顶部表面,从而能够暴露出所述伪栅极结构201靠近顶部的部分侧壁表面,则后续能够在所述伪栅极结构暴露出的侧壁表面形成应力层,使所述应力层能够施加拉应力,从而能够在后续去除伪栅极层210之后,通过所述应力层施加的拉应力,使所形成的开口顶部的尺寸扩大,且开口顶部尺寸大于底部尺寸,则后续在所述开口内填充金属材料的工艺难度降低,能够避免在开口内形成的栅极层内部形成空洞,保证了所形成的栅极层的性能稳定。
[0069]减薄所述第一介质层202厚度的工艺为无掩膜刻蚀工艺,所述无掩膜刻蚀工艺为干法刻蚀工艺、湿法刻蚀工艺、或干法刻蚀工艺和湿法刻蚀工艺组合。其中,所述干法刻蚀工艺能够为各向同性的刻蚀工艺或各向异性的刻蚀工艺;所述干法刻蚀的刻蚀气体包括CH4、CH3F、CH2F2、CHF#的一种或多种,所述干法刻蚀的气体还能够包括Ar、0 2。所述湿法刻蚀的刻蚀液为氢氟酸溶液。
[0070]在本实施例中,所述伪栅极层210的侧壁表面具有侧墙211,在减薄所述第一介质层202之后,暴露出所述侧墙211表面,则后续形成的应力层位于所暴露出的侧墙211表面。
[0071]在本实施例中,由于所述衬底200表面和伪栅极结构201的侧壁表面还形成有停止层203,因此,还需要对所述停止层203进行刻蚀,使所述停止层203的顶部表面与所述减薄后的第一介质层202的表面齐平,以便暴露出伪栅极结构201的部分表面。
[0072]请参考图8,在减薄所述第一介质层202的厚度之后,在所述伪栅极结构201暴露出的侧壁表面形成应力层204。
[0073]所述应力层204具有拉应力,在后续去除所述伪栅极层210之后,能够使所述应力层204与栅极层之间的应力平衡被打破,使得所述应力层204的应力得以释放,因此能够拉大所形成的开口顶部尺寸,即所形成的开口顶部尺寸大于底部尺寸,有利于后续在所述开口内形成致密均匀的栅极层。
[0074]所述应力层204的材料为氮化硅,所述氮化硅材料的应力层204能够施加拉应力。所述应力层204的厚度为20埃?200埃;当所述应力层204的厚度过厚时,会导致后续形成的开口顶部过大,从而影响所形成的栅极层的尺寸、以及栅极层的性能;当所述应力层204过薄时,则所述开口的顶部所扩大的尺寸不足,依旧容易引起所形成的栅极层内形成空洞的问题;当所述应力层204的厚度在20埃?200埃范围内时,即能够使开口顶部扩大足够尺寸,又能够保证所形成的栅极层尺寸标准、性能稳定。
[0075]所述应力层204的形成工艺包括:在所述第一介质层202表面、伪栅极结构201的侧壁和顶部表面形成应力膜;回刻蚀所述应力膜直至暴露出第一介质层202表面以及伪栅极结构201的顶部表面为止,形成所述应力层204。其中,所述应力膜的形成工艺为化学气相沉积工艺;所述回刻蚀工艺为干法刻蚀工艺。
[0076]请参考图9,在形成所述应力层204之后,在第一介质层202表面形成第二介质层208,所述第二介质层208的表面与所述伪栅极结构201的顶部表面齐平。
[0077]所述第二介质层208的材料为氧化硅,所述第二介质层208与所述减薄后的第一介质层202共同用于电隔离相邻的伪栅极结构201,后续去除所述伪栅极层210之后,能够在所述第二介质层208和第一介质层202内形成开口,所述开口用于形成栅极层。
[0078]所述第二介质层208的形成工艺包括:在第一介质层202、应力层204和伪栅极结构201表面形成第二介质膜;平坦化所述第二介质膜直至暴露出所述伪栅极结构201的顶部表面为止。其中,所述介质膜的形成工艺为化学气相沉积工艺或物理气相沉积工艺;在本实施例中,所述第二介质膜以化学气相沉积工艺形成,所述化学气相沉积工艺能够为流体化学气相沉积工艺、高深宽比沉积工艺、高密度等离子体沉积工艺中的一种或多种组合。所述平坦化工艺为化学机械抛光工艺。
[0079]在一实施例中,通过调控第一介质层202和第二介质层208的形成工艺,例如以高深宽比沉积工艺或高密度等离子体沉积工艺形成所述第二介质层208,以流体化学气相沉积工艺形成第一介质层202,能够使所形成的第二介质层208的密度高于第一介质层202的密度,则所述第二介质层208的硬度较高、物理强度较大,当后续于开口内形成栅极层时,能够防止化学机械抛光工艺在第二介质层208表面形成凹陷,从而避免在第二介质层208表面残留栅极层的材料,能够防止漏电流的产生。
[0080]请参考图10,在形成所述第二介质层208之后,去除所述伪栅极层210 (如图9所示),在第一介质层202和第二介质层208内形成开口 205。
[0081]所述开口 205用于形成栅极层。去除所述伪栅极层210的工艺为湿法刻蚀工艺或干刻蚀工艺,所述干法刻蚀工艺为各向同性的干法刻蚀或各向异性的干法刻蚀,所述湿法刻蚀为各向同性的湿法刻蚀。
[0082]本实施例中,所述伪栅极层210的材料为多晶硅,所述干法刻蚀的刻蚀气体包括氯气和溴化氢气体中的一种或两种混合;所述湿法刻蚀的刻蚀液包括四甲基氢氧化铵(简称 TMAH)ο
[0083]本实施例中,所述伪栅极层210和衬底200之间还形成有伪栅介质层212 (如图9所示),在去除所述伪栅极层210之后,去除所述伪栅介质层212,所形成的开口 205底部暴露出所述衬底200表面。由于所述伪栅介质层212与衬底200之间的刻蚀选择比较大,在去除所述伪栅介质层212时,对所述衬底200表面的所述较小。本实施例中,去除所述伪栅介质层212的工艺为湿法刻蚀工艺,所述湿法刻蚀的刻蚀液为氢氟酸溶液,所述湿法刻蚀工艺对衬底200表面的损伤较小。
[0084]在其它实施例中,在所述伪栅介质层和伪栅极层之间具有以高K介质材料形成的栅介质层,则在去除所述伪栅极层之后,所形成第一开口底部暴露出所述栅介质层。
[0085]由于所述应力层204具有拉应力,在去除所述伪栅极层210之后,能够使所述应力层204与栅极层之间的应力平衡被打破,使得所述应力层204的应力得以释放,因此能够拉大所形成的开口 205顶部尺寸,即所形成的开口 205顶部尺寸大于底部尺寸,有利于后续在所述开口 205内形成致密均匀的栅极层。
[0086]请参考图11,在所述开口 205 (如图10所示)内形成栅极层206。
[0087]所述栅极层206的形成工艺包括:在所述第二介质层208表面以及所述开口 205内形成栅极膜,所述栅极膜填充满所述开口 205 ;对所述栅极膜进行平坦化,直至暴露出所述第二介质层208的表面为止,形成所述栅极层206。
[0088]所述栅极层206的材料为金属,所述金属为钨、铝、铜、钛、银、金、铅或镍。所述栅极膜的形成工艺为物
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