半导体结构的形成方法_3

文档序号:9377821阅读:来源:国知局
204的形成工艺为沉积工艺,因此形成所述第一保护层204时,不会消耗鳍部201的材料,能够在形成第一保护层204之后,使所述鳍部201的表面形貌良好、特征尺寸精确均一,从而保证了以所述鳍部201形成的晶体管性能稳定良好。
[0060]本实施例中,所述第一保护层204的材料为氮化硅,氮化硅比氧化硅的密度高,因此所述第一保护层204具有比第三保护层203更高的强度,所述第一保护层204的厚度为10埃?50埃。所述第一保护层204的形成工艺为原子层沉积工艺,采用原子层沉积工艺形成的第一保护层204厚度均匀、且覆盖能力好。所述原子层沉积工艺的包括:温度350摄氏度?600摄氏度,气体源包括Si2Cl2H2、NH3和稀释气体。
[0061]在另一实施例中,在形成所述第一保护层之前,不形成所述第三保护层203,而直接在介质层202表面、鳍部201的侧壁和底部表面形成所述第一保护层,由于省去了形成第三保护层203的工艺步骤,使得形成半导体结构的工艺被简化,能够减少工艺时间和成本。
[0062]请参考图6,采用氧化工艺在所述第一保护层204表面形成第二保护层205。
[0063]所述第二保护层205用于隔离所述第一保护层204与后续形成的掩膜层,避免后续形成掩膜层206的工艺对所述第二保护层205造成损伤,使第二保护层205的保护能力降低;同时,避免所述第一保护层204的材料影响所形成的掩膜层的图形形貌,以保证所述掩膜层的平行于衬底200表面方向的尺寸精确。
[0064]本实施例中,所述第二保护层205的形成工艺为氧化工艺,所述第二保护层205的厚度为10埃?30埃,在所述氧化工艺中,氧气与第一保护层204表面的材料反应,形成氧化半导体材料,所述氧化工艺消耗部分第一保护层204表面的材料,使所述第一保护层204的厚度减薄,或者所述氧化工艺消耗全部保护层204,并形成所述第二保护层205。所形成的第二保护层205密度较高、硬度较高,使所形成的第二保护层205具有良好的隔离效果和保护能力。所述氧化工艺的参数包括:温度为200摄氏度?300摄氏度,气体包括氧气和氦气,氧气的流量为20sccm?300sccm,氦气的流量为20sccm?200sccm。
[0065]本实施例中,所述第一保护层204的材料为氮化硅,所形成的第二保护层205材料为氮氧化硅。在另一实施例中,所述第一保护层204的材料为碳化硅时,所述第二保护层205的材料为氧化硅。在其他实施例中,所述第一保护层204的材料为氮氧化硅,所形成的第二保护层205材料为氧化硅。
[0066]在形成第二保护层205之前,在鳍部201的侧壁和底部表面形成了第一保护层204和第三保护层203,使得所述第一保护层204在所述氧化工艺中,能够阻挡氧气扩散进入鳍部201内,从而保证了以所述鳍部201作为晶体管的沟道区时,性能良好稳定。尤其是所述第一保护层204的材料密度高于氧化硅,所述第一保护层204具有较高的密度和硬度,所述第一保护层204具有良好的阻挡能力,足以阻挡所述氧气进入鳍部201内。
[0067]此外,由于后续需要形成掩膜层,所述掩膜层作为后续对鳍部201进行离子注入工艺的掩膜,而形成掩膜层的工艺中包括光刻工艺,在所述光刻工艺中需要采用显影液对所形成的光刻胶膜进行显影。然而,所述显影液容易与所述第一保护层204的材料发生反应,不仅会造成第一保护层204被腐蚀,还会造成显影不充分,致使所形成的光刻胶层图形不精确。因此,在所述第一保护层204表面形成所述第二保护层205,而所述第二保护层205的材料为氧化半导体材料,所述第二保护层205不会与显影液发生反应,而且所述第二保护层205具有较高的密度和强度,能够避免形成掩膜层的工艺对第一保护层204造成损伤,同时保证了所形成的掩膜层平行于衬底200表面方向的图形精确。
[0068]请参考图7,在第二保护层205表面形成掩膜层206,所述掩膜层206暴露出部分鳍部201表面的第二保护层205,所述第二保护层205用于隔离所述第一保护层204和掩膜层 206。
[0069]所述掩膜层206作为后续对鳍部201进行离子注入的掩膜,所述离子注入工艺用于在鳍部201内形成有源区,后续能够在所述有源区的鳍部201表面形成栅极结构,以形成鳍式场效应晶体管。
[0070]在本实施例中,所述掩膜层206暴露出需要形成N型鳍式场效应晶体管的若干鳍部201,后续所述离子注入工艺在所述鳍部201内掺杂P型离子以形成P型阱区。在另一实施例中,所述掩膜层206暴露出需要形成P型鳍式场效应晶体管的若干鳍部201,后续所述离子注入工艺在所述鳍部201内掺杂N型离子以形成N型阱区。
[0071]本实施例中,所述掩膜层206的材料为光刻胶,所述掩膜层206的形成工艺包括:在第二保护层205表面涂布光刻胶膜;使所述光刻胶膜图形化,形成光刻胶层,所述光刻胶层暴露出部分鳍部201表面的第二保护层205。
[0072]图形化所述光刻胶膜的过程中,首先需要对所述光刻胶膜进行曝光,之后采用显影液去除曝光区域或未被曝光的区域的光刻胶膜,以形成暴露出部分第二保护层205的光刻胶层。
[0073]在采用显影液去除的光刻胶膜时,所述第二保护层205具有较高的硬度、且不易于显影液反应,因此所述第二保护层205能够隔离所述显影液与第一保护层204,以此防止所述显影液与第一保护层204发生反应,防止所述第一保护层204发生损伤,同时保证了显影液能够对光刻胶膜进行充分显影,使所形成的光刻胶层图形精确。
[0074]请参考图8,以所述掩膜层206为掩膜,采用离子注入工艺在鳍部201内掺杂离子。
[0075]所述离子注入工艺用于在鳍部201内掺杂P型离子或N型离子,以形成第一类型阱区,所述P型离子为B离子、Ga离子或In离子,所述N型离子为P离子、As离子或Sb离子,所述离子注入工艺的剂量小于lE17atom/cm2,注入能量小于lOKeV。
[0076]在所述离子注入工艺中,由于鳍部201的侧壁和顶部表面具有第三保护层203、第一保护层204和第二保护层205的保护,在所述离子注入工艺中,所述鳍部201的侧壁和顶部表面不会受到损伤,使所述鳍部201的侧壁和底部表面形貌良好,后续以所述鳍部201形成的鳍式场效应晶体管的性能稳定。
[0077]请参考图9,在所述离子注入工艺之后,去除所述掩膜层206 (如图8所示)、第二保护层205 (如图8所示)和第一保护层204 (如图8所示)。
[0078]所述去除所述掩膜层206、第二保护层205和第一保护层204的工艺包括:去除所述掩膜层206 ;在去除所述掩膜层206之后,去除所述第二保护层205 ;在去除所述第二保护层205之后,去除所述第一保护层204。
[0079]本实施例中,所述掩膜层206的材料为光刻胶,去除所述掩膜层206的工艺为湿法去胶工艺或灰化工艺。
[0080]在另一实施例中,在去除所述掩膜层之后,还能够在第二保护层205表面形成第二掩膜层,所述第二掩膜层覆盖第一类型阱区,且暴露出若干鳍部201表面的第二保护层205,所所述第二掩膜层暴露出的区域用于形成第二类型阱区;以所述第二掩膜层为掩膜,采用离子注入工艺在所述鳍部201内掺杂P型离子或N型离子,形成第二类型阱区,所述第二类型阱区与第一类型阱区的掺杂类型相反,后续形成于第二类型阱区与第一类型阱区内的鳍式场效应晶体管类型相反。
[0081]去除所述第一保护层204和第二保护层205的工艺为湿法刻蚀工艺,所述湿法工艺的选择性较大,对介质层202、鳍部201或第三保护层203的损伤较小。
[0082]在本实施例中,所述第一保护层204的材料为氮化硅,所述湿法刻蚀工艺的刻蚀液为磷酸溶液,所述磷酸溶液的质量百分比浓度小于50%。所述第二保护层205的材料为氮氧化硅,所述湿法刻蚀工艺的刻蚀液为磷酸溶液和氢氟酸溶液,在所述氢氟酸溶液中,水和氢氟酸的体积比为50:1?100:1,所述磷酸溶液的质量百分比浓度小于50%。
[0083]在本实施例中,所述第一保护层204的材料与所述第三保护层203的材料不同,所述第三保护层203能够在所述湿法刻蚀工艺中,保护介质层202和鳍部201表面,后续去除所述第三保护层203之后,形成保证介质层202的厚度均匀,且鳍部201的表面形貌良好。
[0084]请参考图10,在去除所述第一保护层204(如图8所示)之后,去除所述第三保护层203,并暴露出介质层202表面、以及鳍部201的部分侧壁和底部表面。
[0085]去除所述第三保护层203的工艺为远端等离子体化学干法刻蚀(SiCONI)工艺,工艺参数包括:刻蚀气体包括NF3和NH3, NF3与NH3的流量比为1:20?5:1,刻蚀温度为40
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