一种增加晶体管有效沟道长度的方法与流程

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种增加晶体管有效沟道长度的方法。

背景技术：

随着集成电路技术的不断发展，技术节点不断降低，一方面为了提高集成度，同等面积下集成的器件数量增多；另一方面晶体管的栅极特征尺寸也随之缩小，从而造成了严重的短沟道效应，使得器件的漏电流急剧升高。

因此，如何同时提高器件的集成度，又能增加器件的有效沟道长度是亟待解决的问题。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种增加晶体管有效沟道长度的方法，用于解决现有技术中单个器件占用面积较大、传统晶体管的有效沟道长度较短以及传统的晶体管只具有单一长度的沟道的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种增加晶体管有效沟道长度的方法，该方法至少包括以下步骤：

步骤一、提供衬底，在所述衬底上进行浅沟道隔离，形成有源区；

步骤二、在所述有源区上进行离子注入形成阱；

步骤三、定义下沉沟道的深度，并对所述有源区进行刻蚀形成具有所定义的深度的所述下沉沟道；

步骤四、在所述衬底上沉积栅氧化层，所述栅氧化层覆盖所述有源区表面以及所述下沉沟道表面；

步骤五、沉积多晶硅层，所述多晶硅层覆盖所述栅氧化层的表面；

步骤六、对所述多晶硅层进行表面平坦化；

步骤七、在所述多晶硅层表面沉积氮化硅层，接着在所述氮化硅层上沉积氧化硅层；

步骤八、刻蚀所述多晶硅层形成多晶硅栅极，所述栅氧化层作为刻蚀停止层，并且所述氧化硅层和氮化硅层被全部去除；

步骤九、在所述多晶硅栅极侧壁形成侧墙；

步骤十、在所述多晶硅栅极两侧的所述阱中分别进行离子注入，形成源漏端。

优选地，步骤三中形成所述下沉沟道的方法包括：先在所述阱的上表面悬涂光刻胶，并光刻定义所述下沉沟道的位置和形貌；之后对所述光刻胶进行曝光和显影，形成光刻胶图形；接着按照所述光刻胶图形刻蚀所述阱形成所述下沉沟道。

优选地，步骤四中利用issg工艺沉积所述栅氧化层。

优选地，步骤五中沉积所述多晶硅层的工艺方法采用炉管工艺。

优选地，步骤五中沉积的所述多晶硅层的厚度为

优选地，步骤六中利用化学机械研磨方法将所述多晶硅层进行表面平坦化。

优选地，步骤七中利用hcd工艺沉积所述氮化硅层和氧化硅层。

优选地，步骤八中形成所述多晶硅栅极的方法包括：先在所述氧化硅层上悬涂光刻胶，定义所述多晶硅栅极的形貌；接着对所述光刻胶进行曝光和显影形成光刻胶图形；之后按照所述光刻胶图形依次刻蚀所述氧化硅层、氮化硅层、多晶硅层以及栅氧化层。

优选地，步骤九中在所述多晶硅栅极侧壁形成的侧墙包括依附所述多晶硅栅极侧壁的内侧墙以及依附所述内侧墙的外侧墙。

优选地，步骤九中形成所述内侧墙和外侧墙的方法包括：(1)沉积一层覆盖所述衬底上表面以及所述多晶硅栅极侧壁和顶部的第一介质层；(2)对所述第一介质层进行刻蚀，去除所述衬底上表面、有源区上表面以及所述多晶硅顶部的第一介质层，在所述多晶硅栅极侧壁形成所述内侧墙；(3)沉积一层覆盖所述衬底上表面以及所述内侧墙的第二介质层；(4)刻蚀去除所述衬底上表面、所述有源区上表面以及所述多晶硅顶部的第二介质层，形成依附于所述内侧墙的外侧墙。

优选地，步骤四中在所述沉积上沉积所述栅氧化层后，接着在所述栅氧化层表面沉积hfo，并且在所述hfo表面沉积tin。

优选地，该方法还包括步骤十一、去除所述多晶硅栅极，形成保留内侧壁和外侧壁的凹槽；接着在所述凹槽内沉积金属栅层。

优选地，步骤三中所定义的下沉沟道的深度约为100nm。

如上所述，本发明的增加晶体管有效沟道长度的方法，具有以下有益效果：本发明可在同等面积下集成更多器件；也可在同等栅极物理尺寸下集成两种及以上沟道长度器件，进而可以使能实现同等功能的版图更加紧凑。

附图说明

图1显示为本发明在衬底上形成阱的结构示意图；

图2显示为本发明在阱上形成下沉沟道的结构示意图；

图3显示为本发明的衬底上沉积栅氧化层后的结构示意图；

图4显示为本发明在栅氧化层上沉积多晶硅层后的结构示意图；

图5显示为本发明中对多晶硅层表面平坦化后的结构示意图；

图6显示为本发明中沉积氮化硅层和氧化硅层后的结构示意图；

图7显示为本发明中刻蚀形成多晶硅栅极的结构示意图；

图8显示为本发明在多晶硅栅极形成第一介质层的结构示意图；

图9显示为本发明中去除衬底上表面除多晶硅栅极上的第一介质层后的结构示意图；

图10显示为本发明形成第二介质层的结构示意图；

图11显示为本发明中在内侧墙上形成外侧墙后的结构示意图；

图12显示为本发明中形成源漏极后的结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图12。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例一

本发明提供一种增加晶体管有效沟道长度的方法，该方法至少包括以下步骤：

步骤一、提供衬底，在所述衬底上进行浅沟道隔离，形成有源区；如图1所示，图1显示为本发明在衬底上形成阱的结构示意图，该步骤进行浅沟道隔离在衬底上形成sti区02，所述sti区之间的区域为有源区，用以制作器件。

步骤二、在所述有源区上进行离子注入形成阱；如图1所示，该步骤二在所述衬底上的有源区进行离子注入，形成所述阱01。

步骤三、定义下沉沟道的深度，并对所述有源区进行刻蚀形成具有所定义的深度的所述下沉沟道；本发明进一步地，步骤三中形成所述下沉沟道的方法包括：先在所述阱的上表面悬涂光刻胶，并光刻定义所述下沉沟道的位置和形貌；之后对所述光刻胶进行曝光和显影，形成光刻胶图形；接着按照所述光刻胶图形刻蚀所述阱形成所述下沉沟道。如图2所示，图2显示为本发明在阱上形成下沉沟道的结构示意图。本发明进一步地，所述下沉沟道03的深度约为100nm。

步骤四、在所述衬底上沉积栅氧化层，所述栅氧化层覆盖所述有源区表面以及所述下沉沟道表面；本发明进一步地，步骤四中利用issg工艺沉积所述栅氧化层。如图3所示，图3显示为本发明的衬底上沉积栅氧化层后的结构示意图。所述栅氧化层04覆盖所述有源区上表面和所述下沉沟道的侧壁和底部。

步骤五、沉积多晶硅层，所述多晶硅层覆盖所述栅氧化层的表面；如图4所示，图4显示为本发明在栅氧化层上沉积多晶硅层后的结构示意图。本发明进一步地，步骤五中沉积所述多晶硅层05的工艺方法采用炉管工艺。本发明再进一步地，步骤五中沉积的所述多晶硅层05的厚度为

步骤六、对所述多晶硅层进行表面平坦化；如图5所示，图5显示为本发明中对多晶硅层表面平坦化后的结构示意图。步骤六中利用化学机械研磨方法将所述多晶硅层进行表面平坦化。

步骤七、在所述多晶硅层表面沉积氮化硅层，接着在所述氮化硅层上沉积氧化硅层；如图6所示，图6显示为本发明中沉积氮化硅层和氧化硅层后的结构示意图。本发明进一步地，步骤七中利用hcd工艺沉积所述氮化硅层06和氧化硅层07。

步骤八、刻蚀所述多晶硅层形成多晶硅栅极，所述栅氧化层作为刻蚀停止层，并且所述氧化硅层和氮化硅层被全部去除；如图7所示，图7显示为本发明中刻蚀形成多晶硅栅极的结构示意图。本发明进一步地，步骤八中形成所述多晶硅栅极的方法包括：先在所述氧化硅层上悬涂光刻胶，定义所述多晶硅栅极的形貌；接着对所述光刻胶进行曝光和显影形成光刻胶图形；之后按照所述光刻胶图形依次刻蚀所述氧化硅层、氮化硅层、多晶硅层以及栅氧化层。刻蚀后所述氮化硅层和氧化硅层被全部去除，并且除所述多晶硅栅极下方的栅氧化层，所述栅氧化层的其他部分被全部去除。

步骤九、在所述多晶硅栅极侧壁形成侧墙；本发明进一步地，步骤九中在所述多晶硅栅极侧壁形成的侧墙包括依附所述多晶硅栅极侧壁的内侧墙以及依附所述内侧墙的外侧墙。如图8、图9、图10和图11所示，图8显示为本发明在多晶硅栅极形成第一介质层的结构示意图；图9显示为本发明中去除衬底上表面除多晶硅栅极上的第一介质层后的结构示意图；图10显示为本发明形成第二介质层的结构示意图；图11显示为本发明中在内侧墙上形成外侧墙后的结构示意图。

步骤九中形成所述内侧墙和外侧墙的方法包括：(1)沉积一层覆盖所述衬底上表面以及所述多晶硅栅极侧壁和顶部的第一介质层08；(2)对所述第一介质层08进行刻蚀，去除所述衬底上表面、有源区上表面以及所述多晶硅顶部的第一介质层，在所述多晶硅栅极侧壁形成所述内侧墙；(3)沉积一层覆盖所述衬底上表面以及所述内侧墙的第二介质层09；(4)刻蚀去除所述衬底上表面、所述有源区上表面以及所述多晶硅顶部的第二介质层09，形成依附于所述内侧墙的外侧墙。

步骤十、在所述多晶硅栅极两侧的所述阱中分别进行离子注入，形成源漏端。如图12所示，图12显示为本发明中形成源漏极后的结构示意图。该步骤十在所述多晶硅栅极两侧的所述阱中分别形成源/漏端10的结构示意图。

实施例二

本实施例中提供一种用于hk制程中的增加晶体管有效沟道长度的方法，该方法与实施例一中的方法不同的是步骤四、步骤四中在所述沉积上沉积所述栅氧化层后，接着在所述栅氧化层表面沉积hfo，并且在所述hfo表面沉积tin。并且本实施例的方法还包括步骤十一、去除所述多晶硅栅极，形成保留内侧壁和外侧壁的凹槽；接着在所述凹槽内沉积金属栅层。

综上所述，本发明可在同等面积下集成更多器件；也可在同等栅极物理尺寸下集成两种及以上沟道长度器件，进而可以使能实现同等功能的版图更加紧凑。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。