半导体结构的形成方法_3

文档序号:9472842阅读:来源:国知局
请参考图10,采用无掩膜刻蚀工艺,刻蚀所述第一介质层160 (请参考图9),去除 位于半导体衬底100表面的第三介质层150上的第一介质层160。
[0071] 采用干法刻蚀工艺刻蚀所述第一介质层160,所述干法刻蚀工艺采用的刻蚀气体 可以是SF6或CF4等氟基气体。
[0072] 本实施例中,刻蚀所述第一介质层160,去除位于半导体衬底100表面的第三介质 层150上的第一介质层160,仅保留位于第一栅极结构110、第二栅极结构120以及图形化 掩膜层130侧壁上的第一介质层160a,从而可以使得后续在形成第二介质层,并刻蚀第二 介质层以形成侧墙时,第一区域I和第二区域II上待刻蚀的氮化硅层的厚度一致。
[0073] 在本发明的其他实施例中,也可以不对所述第一介质层160进行刻蚀,后续直接 在所述第一介质层160表面形成保护层。
[0074] 请参考图11,形成保护层170,所述保护层170覆盖第三介质层150、第一介质层 160a〇
[0075] 所述保护层170的材料与第一介质层160a的材料不同,从而使得第二区域II上 的保护层170可以作为去除第一区域I上的第一介质层160a的掩膜。
[0076] 本实施例中,所述第一介质层160a的材料与第三介质层150的材料相同,为氧化 硅,后续可以在去除第一区域I上的第三介质层150的同时,去除第二区域II上的保护层 170。在本发明的其他实施例中,所述保护层170还可以采用其他介质材料,后续可以分别 去除第三介质层150和第二区域II上的保护层170。
[0077] 所述保护层170可以采用原子层沉积工艺、化学气相沉积工艺或高深宽比沉积 工艺等形成,本实施例中,采用高深宽比沉积工艺形成所述保护层170,以使得所述保护层 170的厚度较为均匀,具有较高的质量。所述高深宽比沉积工艺采用O3和TEOS(正硅酸乙 酯)作为反应物,所述TEOS的流量为500mg/min~8000mg/min,O3的流量为5000sccm~ 3000sccm,气压为300托~600托,温度为400°C~600°C。所述高深宽比沉积工艺的沉积气 体还可以包括:氮气、氧气和氦气等作为缓冲气体,氮气的流量为1000 sccm~lOOOOsccm, 氧气的流量为Osccm~5000sccm,氦气的流量为5000sccm~20000sccm。
[0078] 所述保护层170的厚度为30 A~4〇 所述保护层170的厚度在后续工艺中足 够保护其下方的第一介质层160a和第三介质层150。
[0079] 在本发明的其他实施例中,形成第一介质层160 (请参考图9)之后,不对所述第一 介质层160进行刻蚀,则所述保护层170完全位于第一介质层160表面。
[0080] 请参考图12,在所述第二区域II上形成掩膜层180。
[0081] 所述掩膜层180覆盖第二区域II上的保护层170,并暴露出第一区域I上的保护 层170表面。
[0082] 所述掩膜层180的材料为光刻胶,形成所述掩膜层180的方法包括:采用旋涂工 艺,在所述保护层170表面形成光刻胶层之后,对所述光刻胶层进行曝光显影,去除第一区 域I上的光刻胶层,形成位于第二区域II上的掩膜层180。
[0083] 由于所述曝光显影过程仅需定义出第一区域I和第二区域II的位置,所以所述曝 光显影过程采用的光罩可以是形成第一区域I上晶体管的源漏极过程中采用的光罩,不需 要额外形成光罩,可以节约工艺成本。
[0084] 请参考图13,以所述掩膜层180为掩膜,去除第一区域I上的保护层170,暴露出 第一区域I上的第一介质层160a表面以及部分第三介质层150表面。
[0085] 采用湿法刻蚀工艺去除第一区域I上的保护层170。本实施例中,所述第一介质 层160a的材料为氧化硅,湿法刻蚀工艺采用的刻蚀溶液为氢氟酸溶液。具体的,在所述氢 氟酸溶液中,水和氢氟酸的体积比为50:1~100:1。
[0086] 由于所述保护层170采用高深宽比沉积工艺形成,厚度较为均匀,并且湿法刻蚀 工艺的刻蚀速率也较均匀,所以可以通过控制所述湿法刻蚀的时间使所述第一区域I上的 保护层170被完全去除,并且不损伤下方的第三介质层150。
[0087] 请参考图14,去除所述掩膜层180 (请参考图13)之后,以第二区域II上的保护层 170为掩膜,去除第一区域I上的第一介质层160a(请参考图13)。
[0088] 采用湿法刻蚀工艺或灰化工艺去除所述掩膜层180,暴露出第二区域II上的保护 层170的表面。
[0089] 去除所述掩膜层180之后,采用湿法刻蚀工艺去除第一区域I上的第一介质层 160a。本实施例中,所述第一介质层160a的材料为氮化娃,所述湿法刻蚀工艺采用的刻蚀 溶液为磷酸溶液,所述磷酸溶液的质量浓度为80%~90%,温度为1401:~2001:。
[0090] 由于所述第二区域II上覆盖有保护层170,并且所述保护层170的材料与第一介 质层160a的材料不同,在上述湿法刻蚀工艺中,所述第一介质层160a的材料与保护层170 的材料之间具有较高的刻蚀选择比,所述保护层170作为去除第一区域I上的第一介质层 160a的掩膜层,可以保护第二区域II上的第一介质层160a。
[0091] 磷酸溶液对半导体衬底100具有一定的腐蚀型,但是由于第一区域I的半导体衬 底100表面形成有第三介质层150,在采用湿法刻蚀工艺刻蚀所述第一介质层160a的过程 中,所述湿法刻蚀工艺采用的磷酸溶液不会与半导体衬底100直接接触,从而可以保护所 述半导体衬底100表面不受湿法刻蚀工艺的影响。
[0092] 请参考图15,去除位于第一区域I上的第三介质层150 (请参考图14),同时去除 位于第二区域II上的保护层170 (请参考图14)。
[0093] 采用湿法刻蚀工艺去除所述第一区域I上的第三介质层150。由于所述第三介质 层150的材料为氧化硅,所述湿法刻蚀工艺采用的刻蚀溶液为氢氟酸溶液,在所述氢氟酸 溶液中,水和氢氟酸的体积比为50:1~100:1。
[0094] 由于所述保护层170的材料与第三介质层150的材料相同,所以,在去采用所述湿 法刻蚀工艺刻蚀所述第一区域I上的第三介质层150的同时,会刻蚀所述第二区域II上的 保护层170,直至去除所述保护层170,而保留下第二区域II上位于保护层170下方的第一 介质层160a和第三介质层150,位于所述第二栅极结构120侧壁上的部分第三介质层150 和第一介质层160a作为最终形成的第二侧墙的一部分。
[0095] 在本发明的其他实施例中,也可以保留所述第一区域I上的第三介质层150和第 二区域II上的保护层170,或者仅去除第一区域I上的第三介质层150而保留第二区域II 上的保护层170。
[0096] 请参考图16,在所述第一区域I和第二区域II上形成第二介质层190。
[0097] 所述第二介质层190的材料为氮化硅、氧化硅或氮氧化硅等介质材料,本实施例 中,所述第二介质层190的材料为氮化硅。刻蚀所述第二介质层190至半导体衬底100表 面形成第一侧墙和第二侧墙。由于氮化硅致密度较高,硬度较高,采用氮化硅作为第二介质 层190,形成的第一侧墙和第二侧墙不易损耗,能够起到较好的保护作用。
[0098] 所述第二介质层190的形成方法与第一介质层160的形成方法相同,采用低压化 学气相沉积工艺形成。所述第二介质层190的厚度由第一区域I上需要形成的第一侧墙的 厚度决定。本实施例中,所述第二介质层190的厚度为50 A~100 A。:
[0099] 请参考图17,采用无掩膜刻蚀工艺,刻蚀所述第二介质层190至半导衬底100表 面,在第一栅极结构110侧壁表面形成第一侧墙210,在第二栅极结构侧壁表面形成第二侧 墙 220。
[0100] 本实施例中,在刻蚀所述第二介质层190之后,继续刻蚀第二区域II上的第三介 质层150至半导体衬底100表面。
[0101] 位于第一栅极结构110侧壁表面的部分第二介质层190 (请参考图16)作为第一 侧
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