晶体管的形成方法_2

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底100上形成多个包括伪栅的伪栅结构。在所述伪栅结构露出的衬底100中形成源区、漏区。
[0050]在本实施例中,在衬底100的NMOS衬底区上形成所述NMOS管的第一伪栅结构,在衬底100的PMOS衬底区形成所述PMOS管的第二伪栅结构。
[0051]其中,第一伪栅结构包括第一伪栅140、位于第一伪栅140底部的第一栅极介质层150以及位于第一伪栅140两侧的第一侧墙(未示出);第二伪栅结构包括第二伪栅130、位于第二伪栅130底部的第二栅极介质层160以及位于第二伪栅130两侧的第二侧墙(未示出)。
[0052]具体地,所述第一栅极介质层150、第二栅极介质层160的材料为氧化硅,所述第一伪栅140、第二伪栅130的材料为多晶娃,所述侧墙的材料为氮化娃,但本发明对第一栅极介质层150、第二栅极介质层160、第一伪栅140、第二伪栅130、第一侧墙、第二侧墙的具体材料不做限制。
[0053]在本实施例中,在NMOS管的第一伪栅结构之间露出的衬底100中形成第一应力结构110,在PMOS管的第二伪栅结构之间露出的衬底100中形成第二应力结构120,所述第一应力结构110采用应力锗硅形成,第二应力结构120采用碳化硅形成,但本发明对第一应力结构110、第二应力结构120的具体形成方法和材料不做限制。
[0054]继续参考图1,在形成第一应力结构110、第二应力结构120以后,对第一应力结构110、第二应力结构120进行掺杂,以形成NMOS管、PMOS管的源区、漏区。
[0055]在本实施例中,在形成NMOS管、PMOS管的源区、漏区以后,在所述衬底100以及第一伪栅结构、第二伪栅结构表面形成刻蚀阻挡层102,作为后续工艺的刻蚀阻挡层,在其他实施例中,也可以不形成所述刻蚀阻挡层102。
[0056]参考图2,在所述第一伪栅结构、第二伪栅结构之间填充第一介质层103,所述第一介质层103高于所述第一伪栅结构、第二伪栅结构。
[0057]在本实施例中,在所述刻蚀阻挡层102表面形成所述第一介质层103。
[0058]具体地,采用流体化学气相沉积法,在所述第一伪栅结构与第二伪栅结构之间填充材料为氧化娃的第一介质层103,并使所述第一介质层103高于所述第一伪栅结构、第二伪栅结构。通常伪栅结构的高度在500埃左右,因此,可选的,所述第一介质层103的厚度在500埃到2000埃的范围内。
[0059]采用流体化学气相沉积法沉积氧化硅的原理为,将含氮的气体物质通入反应腔室内,然后通过反应将其中的氮元素置换掉,转化成纯的不含氮的氧化硅沉积下来。
[0060]具体地,在本实施例中,在反应腔室内通入三甲硅胺(N (SiH3) 3 )气体、氨气、氢气、氧气和水等反应物
[0061]在低温状态下,上述反应物发生反应,三甲硅胺的化学键断裂而形成的离子与氨气和氧气产生的氨基和氧离子等反应,形成流动性的中间产物,所述流动性的中间产物中具有氨基。流动性的中间产物够较好地填充于伪栅结构之间,并且不容易产生空隙等缺陷。
[0062]需要说明的是,随着反应的进行,先形成的流动性的中间产物逐渐硬化,也就是说,中间产物的流动性在沉积以后保持的时间较短,使得中间产物在反应完全完成后已经具有一定硬度。
[0063]在反应完成后,中间产物的硬度还需要进一步提高,为将中间产物转化为固态氧化硅,需要对中间产物进行固化处理。
[0064]所述固化处理包括:对所述第一介质层103进行低温退火处理,在本实施例中,在反应腔室中通入臭氧,反应腔室中的温度在400摄氏度到600摄氏度的范围内。在退火后,流动性的中间产物中的氨基被氧化,形成固态的含硅氧材质。
[0065]固化处理还包括对所述固态的含硅氧材质进行固化处理,在本实施例中,可选的,在反应腔室中通入氧气和水,使得所述固态的含硅氧材质进一步氧化,转化为固态的氧化硅。
[0066]但是本发明对固化处理的条件不做限制,对在反应腔室中通入的反应物也不做限制,在其他实施例中,还可以采用其他方法对所述流动性的中间产物进行固化处理;在固化处理过程中,反应腔室中的温度也可以不在400摄氏度到600摄氏度的范围内。
[0067]需要说明的是,在本实施例中,流体化学气相沉积法填充的所述第一介质层103为氧化硅,但是本发明对所述第一介质层103的材料不做限制,在其他实施例中,所述第一介质层103的材料还可以为流体化学气相沉积法所形成的其他流动性材料。
[0068]参考图3,在对所述流动性的氧化硅进行固化处理以后,采用化学机械研磨法,平坦化所述第一介质层103,使第一介质层103与第一伪栅结构、第二伪栅结构齐平。
[0069]还需要说明的是,在本实施例中,对材料为氧化硅的第一介质层103进行固化和退火之后,对所述第一介质层103进行第一硅掺杂201,使得第一介质层103的硬度和抗刻蚀能力进一步提高。但是本发明是否对所述第一介质层103进行第一硅掺杂201不做限制,在其他实施例中,还可以不对所述第一介质层103进行第一硅掺杂201。
[0070]参考图4,对第一介质层103进行回刻,去掉部分厚度的第一介质层103使所述第一介质层103低于伪栅结构。
[0071]去掉部分第一介质层103的目的在于,在去掉部分第一介质层103以后,采用化学气相沉积法填充第二介质层,第二介质层的致密性高于第一介质层103,即第二介质层的硬度及抗刻蚀能力较强,在之后的金属栅极的形成过程中能够保持较好的形貌。
[0072]具体地,采用等离子体刻蚀去除部分厚度的第一介质层103。等离子体刻蚀为干法刻蚀的一种,具有刻蚀速率高、均匀性和选择性好等优点,在其他实施例中,也可以采用其他干法刻蚀工艺去除所述伪栅。
[0073]需要说明的是,若等离子体刻蚀去除第一介质层103的部分厚度过小,由于后续填充的第二介质层104需要和第一伪栅结构与第二伪栅结构齐平,则后续填充的第二介质层104过薄,难以起到增强硬度及抗刻蚀能力的作用,若等离子体刻蚀去除第一介质层103的部分厚度过大,则后续第二介质层104填充到第一伪栅结构与第二伪栅结构之间的难度增加,可能产生空隙等缺陷。可选的,去掉的第一介质层103的厚度在200埃到300埃的范围内。
[0074]但是本发明对去掉的第一介质层103的厚度不做限制,在其他实施例中,随着伪栅结构高度的变化与流体化学气相沉积法工艺参数的变化,去掉的第一介质层103的厚度还可以不在200埃到300埃的范围内。
[0075]需要说明的是,本实施例中采用先形成高于伪栅结构的第一介质层103,再对第一介质层103进行平坦化的方法,使得第一介质层103的高度较为平整,但是本发明对此不作限制,可以通过改进流体化学气相沉积法的工艺,使得流体化学气相沉积法形成的氧化硅平整度提高,从而可以直接形成低于伪栅结构的第一介质层103。
[0076]参考图5,在所述剩余的第一介质层103表面以及第一伪栅结构与第二伪栅结构表面形成第二介质层104,使所述第二介质层104高于第一伪栅结构和第二伪栅结构。
[0077]在本实施例中,采用化学气相沉积法形成所述第二介质层104,所述第二介质层104的材料为氧化硅,采用化学气相沉积法能够沉积较第一介质层103致密性更高的氧化硅,具有较高的硬度和抗刻蚀能力,但是本发明对第二介质层104的具体材料不做限制,在其他实施例中,所述第二介质层104的材料还可以为氮化硅等其他材料。
[0078]由于所述第二介质层104在后续的化学机械研磨、形成金属栅极的步骤中都会产生消耗,并且经过回刻步骤的第一介质层低于第一伪栅结构与第二伪栅结构的高度在200埃到300埃的范围内,因此,可选的,第二介质层104的厚度在300到500埃的范围内。但是由于去掉的第一介质层103的厚度还可以不在200埃到300埃的范围内,所以本发明对第二介质层104的厚度也不做限制,第二介质层104的厚度也可以不在300到500埃的范围内。
[0079]参考图6,对所述第二介质层104进行第二硅掺杂202,以进一步提高致密的氧化硅的硬度和抗刻蚀能力,但是本发明是否对所述第二介质层104进行第二硅202掺杂不做限制,在其他实施例
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