一种制作半导体器件的方法_2

文档序号:9201701阅读:来源:国知局
意的是,所述鳍片结构的形成仅仅是示例性的,并不局限于该方法。
[0026]在本发明的一具体地实施方式中,作为优选实现方式在所述半导体衬底上沉积Si,在沉积Si的同时还可以进行轻掺杂,进行N型掺杂,掺杂类型和后续工艺中漏区内掺杂的类型相同,然后再进一步形成鳍片结构103,所述鳍片结构为N型鳍片。
[0027]如图1B所示,执行氧化工艺,以氧化露出的半导体衬底100和垫氧化层101,以在沟槽104的底部以及侧面形成氧化层105。具体的,该氧化工艺氧化了鳍片结构103的两侦牝消耗掉了部分的鳍片结构103,在鳍片结构103的两侧形成氧化层。
[0028]示例性地,可以采用湿法氧化工艺对露出的半导体衬底进行氧化,也可以采用干法刻蚀对露出的半导体衬底进行氧化。
[0029]需要说明的是,上述执行氧化工艺的方法均为示例性的,并不局限于所述方法,本领域其他方法只要能够实现所述目的,均可以应用于本发明,在此不再赘述。
[0030]如图1C所示,去除氧化层105和部分的垫氧化层101,以露出未被氧化的半导体衬底,具体的,去除位于鳍片结构103两侧的氧化层以露出未被氧化的鳍片结构103’,鳍片结构103’的宽度小于鳍片结构103的宽度,鳍片结构103’和剩余的垫氧化层101’两侧齐平,鳍片结构103’和垫氧化层101’相对于垫氮化物层102的侧面向内凹陷。可以采用稀释的氢氟酸和磷酸去除氧化层105,在本发明的一具体实施例中,采用稀释的氢氟酸去除氧化层105,稀释的氢氟酸的浓度比为2%,反应的时间为I分钟,可以将半导体衬底浸入(dip)氢氟酸溶液中。
[0031]需要说明的是,上述执行去除氧化层105的方法均为示例性的,并不局限于所述方法,本领域其他方法只要能够实现所述目的,均可以应用于本发明,在此不再赘述。
[0032]然后,采用氧化工艺再氧化上述半导体结构,如图1D所示,具体的,采用氧化工艺氧化鳍片结构103’,以修复鳍片结构103’的边缘和使鳍片结构103’的表面变光滑。
[0033]示例性地,可以采用湿法氧化工艺对露出的半导体衬底进行氧化,也可以采用干法刻蚀对露出的半导体衬底进行氧化。
[0034]需要说明的是,上述执行氧化工艺的方法均为示例性的,并不局限于所述方法,本领域其他方法只要能够实现所述目的,均可以应用于本发明,在此不再赘述。
[0035]如图1E和IF所示,对所述半导体衬底中的NFET区域个PFET区域进行阱注入工艺,具体的,分别对NFET区域和PFET区域执行阱注入工艺。
[0036]在本发明一【具体实施方式】中,在所述半导体衬底上形成掩膜层106,掩膜层106覆盖PFET区域露出NFET区域,所述掩膜层106可以为光刻胶层,对所述NFET区域进行P型阱区注入,在所述衬底中掺杂有P型掺质,例如硼,例如可以通过离子注入工艺将硼注入与所述NFET区域中,如图1E所示,去除所述掩膜层106以露出PFET区域。
[0037]接着,在所述半导体衬底上形成掩膜层107,掩膜层107覆盖NFET区域露出PFET区域,所述掩膜层107可以为光刻胶层,对所述PFET区域进行N型阱区注入,例如,所述PFET区域为N+掺杂,例如将N型掺质(例如磷)注入到所述所述PFET区域的半导体基底中,如图1F所示,去除所述掩膜层107以露出NFET区域。
[0038]作为优选,在执行NFET区域阱掺杂和PFET区域阱掺杂之后,进行一阱退火步骤,以在NFET区域中形成阱区108和在PFET区域中形成阱区109,如图1G所示,所述退火步骤可以为快速升温退火工艺,利用900至1050°C的高温来活化NFET区域和PFET区域阱区域内的掺杂质,并同时修补在各离子注入工艺中受损的半导体衬底表面的晶格结构。此外,亦可视产品需求及功能性考量。具体地,可以通过离子注入或者扩散的方法来形成所述阱区,作为进一步的优选,在进行离子注入或者扩散后还可以进一步包括一热退火的步骤。
[0039]所述退火步骤一般是将所述衬底置于高真空或高纯气体的保护下,加热到一定的温度进行快速升温退火(RTA)工艺,在本发明所述高纯气体优选为氮气或惰性气体,所述快速升温退火工艺步骤的温度为800至1200°C,优选为1050°C,所述热退火步骤时间为I至300s。作为进一步的优选,在本发明中选用的快速热退火,可以选用以下几种方式中的一种:脉冲激光快速退火、脉冲电子书快速退火、离子束快速退火、连续波激光快速退火以及非相干宽带光源(如卤灯、电弧灯、石墨加热)快速退火等,但并非局限于所举示例。
[0040]需要说明的是,上述执行形成PFET区域和NFET区域中阱的方法均为示例性的,并不局限于所述方法,本领域其他方法只要能够实现所述目的,均可以应用于本发明,在此不再赘述。
[0041]如图1H所示,在上述器件结构上沉积形成隔离材料层110,隔离材料层110填充所述沟槽104,隔离材料层110覆盖鳍片结构103’,垫氧化层101’,垫氮化物层102和阱区108U09o隔离材料层110的材料为氧化物,氧化物层110材料优选二氧化硅,隔离材料层的材料可以为其它的任何适合的材料不限于氧化物。采用高深比二氧化硅沉积技术填充浅沟槽104,以使浅沟槽104中完全填充氧化物层,且氧化物层110覆盖整个半导体衬底和垫氮化物表面,可以采用化学气相沉积法(CVD),如high aspect rat1 process (HARP),Flowable CVD (FCVD)、低温化学气相沉积(LTCVD)、低压化学气相沉积(LPCVD)、快热化学气相沉积(LTCVD)、等离子体化学气相沉积(PECVD),也可使用例如溅镀及物理气相沉积(PVD)等。
[0042]然后,采用平坦化工艺去除多余的氧化物层110平坦化工艺停止于氮化物层102,以使氧化物层110的顶部与氮化物层102的顶部齐平。
[0043]可以使用半导体制造领域中常规的平坦化方法来实现表面的平坦化。该平坦化方法的非限制性实例包括机械平坦化方法和化学机械抛光平坦化方法。化学机械抛光平坦化方法更常用。
[0044]如图1I所示,回蚀刻(etch back)NFET区域和PFET区域中部分的氧化物层110,回蚀刻形成的氧化物层110’形成顶部低于所述鳍片结构103的浅沟槽隔离结构。其中,可以根据工艺的需求选择刻蚀去除的氧化物层的厚度。既可以采用干蚀刻法也可以采用湿蚀刻法执行所述回刻蚀步骤。
[0045]在本发明一具体实施例中,执行回刻蚀工艺以去除部分的隔离材料层,所述回刻蚀工艺为各向同性刻蚀隔离材料层,具体的,先采用湿法刻蚀去除部分的位于沟槽104中的隔离材料层110,刻蚀后剩余的隔离材料层110’低于所述鳍片结构103’的顶部。
[0046]湿蚀刻法能够采用氢氟酸溶液,例如缓冲氧化物蚀刻剂或氢氟酸缓冲溶液。湿法清洗采用稀释的氢氟酸和热磷酸去除所述氧化物层。
[0047]如图1J和IK所示,对上述半导体衬底中的NFET区域个PFET区域进行沟道停止区注入(channel stop implant)工艺,以将注入的离子掺杂到隔离材料层110’中,具体的,分别对NFET区域和PFET区域执行沟道停止区注入工艺,以在NFET区域和PFET区域中的隔离材料层110’中形成沟道停止区111、112。采用离子注入来设置沟道停止区,以阻断寄生沟道的导电。
[0048]在本发明一【具体实施方式】中,在所述半导体衬底上形成掩膜层113,掩膜层113覆盖PFET区域露出NFET区域,所述掩膜层113可以为光刻胶层,对所述NFET区域中的隔离材料层进行沟道停止区注入,通过离子注入工艺在隔离材料层110’中形成沟道停
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