Mos晶体管的形成方法_2

文档序号:9580608阅读:来源:国知局
,并且硬掩膜层 120可W为单层结构也可W为多层结构。硬掩膜层120的厚度可W为100皿~200皿,例 如具体可W为150nm。硬掩膜层120可W通过沉积方法或外延生长法在垫氧化层110上形 成。所述沉积方法可W是化学气相沉积法(CVD)或者是低压化学气相沉积法(Iowpressure CVD,LPCVD)沉积等。
[0041] 请参考图2,在娃衬底100中形成多个分立的浅沟槽,相邻所述浅沟槽之间的区域 为有源区(未标注)。图2中显示了浅沟槽101和浅沟槽102作为代表,浅沟槽101和浅沟 槽102之间(即相邻浅沟槽之间)的娃衬底100为凸起(未标注),所述凸起顶部即为所述 有源区。
[0042] 图2中W虚线圈103包围部分所述有源区,被虚线圈103包围的所述有源区为浅 沟槽上拐角处(图2中W浅沟槽101的上拐角处为代表),从中可知,浅沟槽上拐角处亦即 浅沟槽侧壁顶部。
[0043] 本实施例中,浅沟槽101和浅沟槽102的具体形成过程可W包括;在硬掩膜层120 上旋涂光刻胶层(未示出),并通过曝光显影形成沟槽图案,即在硬掩膜层120上形成图案 化的光刻胶层;W所述光刻胶层为掩模,蚀刻硬掩膜层120和垫氧化层110形成开口(未 示出),所述开口的底部露出娃衬底100表面;W具有所述开口的硬掩膜层120和垫氧化层 110为掩模,沿所述开口蚀刻娃衬底100形成浅沟槽101和浅沟槽102,浅沟槽101和浅沟 槽102之间的娃衬底100中,位于所述凸起顶部的部分为所述有源区。
[0044] 本实施例中,可W通过反应离子刻蚀工艺(reactive ion etching, RI巧或高密度 等离子体(hi曲density plasma,皿巧刻蚀工艺蚀刻硬掩膜层120、垫氧化层110和娃衬 底100。相应刻蚀工艺采用的气体可W是漠化氨、氮、氧W及六氣化碳的混合气体。其中 漠化氨的流量可W是27sccm~33sccm,具体可W是30sccm ;氮氧混合气体的流量可W是 34sccm~40sccm,具体可W是37sccm ;六氣化硫的流量可W是5sccm~7sccm,具体可W是 6sccm。刻蚀的压力可W是IOmTorr~SOmTorr,具体可W是ISmTorr ;刻蚀时采用的功率可 W是IlOOw~1300W,具体可W是Iw ;刻蚀电压可W是136V~164V,具体可W是150V ;亥Ij 蚀的时间可W是50s~65s,具体例如60s。浅沟槽101和浅沟槽102的深度可通过刻蚀时 间来控制。所述深度可W根据实际需要选择,例如浅沟槽101和浅沟槽102的深度可W是 SOOnm至500nm之间,具体可W是400nm。
[0045] 请参考图3,在浅沟槽101和浅沟槽102表面(包括底部和侧壁)形成衬氧化层 130。
[0046] 本实施例中,衬氧化层130的材质可W为氧化娃、氮氧化娃或它们的组合。衬氧 化层130的厚度可W为IOOA~1000A。形成衬氧化层130可W使浅沟槽的上拐角处圆滑化 (corner rounding),通过上述刻蚀工艺形成的浅沟槽表面通常较粗糖,通过形成衬氧化层 130可W使浅沟槽表面恢复平坦(修复前述刻蚀工艺给浅沟槽表面带来的表面损伤),并且 形成衬氧化层130还能够为后续的填充步骤提供保护。
[0047] 衬氧化层130可W采用热氧化工艺(thermal oxidation process)或化学气相沉 积工艺(CVD)形成,也可W采用现场蒸汽生长工艺(ISSG)形成。
[0048] 本实施例中,形成衬氧化层130采用的气体可W包括氧气和氮气。由于形成衬氧 化层130采用的气体具有氮气,因此,所形成的衬氧化层130表面具有氮,而衬氧化层130 表面具有氮可W提高衬氧化层130的抗蚀刻能力。
[0049] 在本发明的其它实施例中,形成衬氧化层的过程也可W包括;先在浅沟槽表面形 成第一衬氧化层,第一衬氧化层厚度较小,然后去除第一衬氧化层(可通过氨氣酸去除), 从而使浅沟槽表面变得平坦,并增大浅沟槽的开口直径,之后再在浅沟槽表面形成第二衬 氧化层,由于经过第一衬氧化层的形成和去除过程,因此,第二衬氧化层质量更好,表面更 加平坦。
[0050] 请参考图4, W硬掩膜层120和垫氧化层110为掩膜,对所述浅沟槽(包括浅沟槽 101和浅沟槽102)的底部和侧壁进行娃离子注入,W形成位于所述浅沟槽底部和侧壁的富 娃层100a。
[0051] 本实施例中,所述娃离子注入将娃离子源产生的娃离子加速后,高速射向所述浅 沟槽底部表面和侧壁表面,并打入浅沟槽底部表面和侧壁表面的下方。当娃离子进入所述 浅沟槽底部表面和侧壁表面时,娃离子将与娃衬底100中的娃原子碰撞,将挤进原来的晶 格内部,从而形成富娃层1〇〇曰。
[0052] 本说明书前面已经提到,所述浅沟槽上拐角处即浅沟槽侧壁顶部,因此,本实施例 通过在所述浅沟槽(包括浅沟槽101和浅沟槽102)底部表面和侧壁表面形成富娃层100a, 从而使富娃层100a位于所述浅沟槽上拐角处,进而使所述浅沟槽上拐角处的晶体娃转换 成为无定形娃,即所述富娃层100a中的娃为无定形娃。所述无定形娃的原子密度较大,因 此后续形成栅介质层过程中,氧气可W与较多的娃原子的反应,从而提高所述浅沟槽上拐 角处娃原子被氧化的速率(即提高栅介质层在所述浅沟槽上拐角处的生长速率)。
[0053] 本实施例中,所述娃离子注入采用的娃离子浓度大于或者等于祀15atom/cm2,从 而保证在所述娃离子注入之后,所述浅沟槽上拐角处的娃原子密度较大,W使得栅介质层 在所述浅沟槽上拐角处的生长速率提高至大致等于栅介质层在所述有源区上表面的生长 速率。
[0054] 本实施例中,所述娃离子注入采用的能量范围为化eV~30KeV。所述娃离子采用 的能量需要大于化eV,W使得娃离子能够注入至所述浅沟槽上拐角处。但同时,所述娃离子 注入采用的能量需要小于30KeV,保证所注入的娃离子位于所述浅沟槽上拐角处较浅的位 置,进而保证后续栅介质层形成过程中,所注入的娃离子能够被氧化。
[00巧]进一步的,本实施例中,所述娃离子注入采用的能量范围为5KeV~服eV。在 5KeV~6KeV的能量范围内,所述娃离子在所述浅沟槽上拐角处的注入深度较浅,并且较为 集中,可W避免娃离子注入对娃衬底100上其他渗杂区的影响。
[0056] 本实施例中,所述娃离子注入角度为娃离子注入采用的角度范围为0°~30°。 所述角度为娃离子运动方向与垂直娃衬底100表面的直线的夹角。在本实施例中,所述夹 角可W理解为图4中实必箭头IPl和实必箭头IP2与图4中竖直方向的夹角,亦即实必箭 头IPl和实必箭头IP2代表娃离子的运动方向。
[0057]本实施例将娃离子注入的角度控制在小于或者等于30°,W提高注入效率。所述 娃离子注入可W选择用一次、两次或者多次注入完成。当分两次注入时,两次注入的角度可 W相同,但是娃离子的运动方向可W分别位于竖直方向的两侧,如图4中的实必箭头IPl和 实必箭头IP2所示。
[0058] 请参考图5,在进行所述娃离子注入之后,采用绝缘材料140填充满所述浅沟槽, 形成浅沟槽隔离结构(未标注)。具体的,W填充满图4所示浅沟槽101和浅沟槽102为例 进行说明。
[0059] 绝缘材料140可W是氧化娃。可W通过高密度等离子体化学气相沉积工艺 (皿P-CVD)进行填充。在填充完绝缘材料140后,可W对绝缘材料140上表面进行化学机械 抛光(CMP),W去除多余的绝缘材料140,从而使绝缘材料140上表面与硬掩膜层120上表 面齐平,如图5所示。
[0060] 本实施例在填充满浅沟槽101和浅沟槽102形成浅沟槽隔离结构之后,还可W对 浅沟槽隔离结构进行退火处理。送是因为,高密度等离子体沉积形成的膜致密性不是很好, 通过高温退火可W增加膜的致密性,使浅沟槽隔离结构的隔离性能更好。
[0061] 请参考图6,去除位于所述有源区上的硬掩膜层120和垫氧化层110,形成开口 141。
[0062] 本实施例中,可W采
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