半导体结构和制造半导体结构的方法_2

文档序号:9732232阅读:来源:国知局
在不移除半导体结构100的其它材料的情况下选择性地移除堆叠110的材料。
[0023]如本文中使用,术语“衬底”表示且包含其上形成额外材料的基底材料或构造。举例来说,衬底可为半导体衬底、支撑结构上的基底半导体材料、金属电极或在其上形成有一或多种材料、结构或区域的半导体衬底。衬底可为常规硅衬底或包括半导电材料层的其它块状衬底。如本文中所使用,术语“块状衬底”不仅表示和包含硅晶片,而且还包含绝缘体上硅(SOI)衬底,例如,蓝宝石上硅(S0S)衬底和玻璃上硅(S0G)衬底、基底半导体基础上的硅的外延层或其它半导体或光电子材料,例如硅锗(SihGex,其中X为例如0.2与0.8之间的摩尔分率)、锗(Ge)、砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)或磷化铟(InP)以及其它材料。此外,当在以下描述中参考“衬底”时,可能已执行先前工艺动作以在基底半导体结构或基础中形成材料、区域或结。在一个实施例中,衬底为含硅材料,例如,硅衬底。衬底可经掺杂或无掺杂。在一个实施例中,衬底可为P掺杂多晶娃。
[0024]如图2中所展示,半导体结构100可包含相应材料的膜。源极101、源极氧化物材料102、控制栅极材料103、蚀刻停止材料104以及控制栅极材料108可通过未在本文中详细描述的常规技术形成。
[0025]可通过在材料的形成期间调整工艺条件而在蚀刻停止材料104上形成氧化物材料105的不同部分。在一个实施例中,可使用等离子增强化学气相沉积(PECVD)工艺形成氧化物材料105。每一部分可在形成另一部分之前形成到期望厚度。氧化物部分105a、105b、105c可具有充分不同的密度,使得若干部分可在经受合适蚀刻化学过程时被选择性地移除。可使用X射线反射测定法(XRR)确定每一氧化物部分的密度(以g/cm3为单位测量),X射线反射测定法(XRR)为常规技术且因此未在本文中予以详细描述。在一些实施例中,一个氧化物部分的密度可从为邻近氧化物部分的密度的大约6分之一 (6x)到比邻近氧化物部分的密度高大约2倍(2x),S卩,氧化物部分的致密程度可从为邻近氧化物部分的大约6分之一到相对于邻近氧化物部分大大约2倍。然而,应理解,可取决于半导体结构的特定集成方案改变氧化物部分的密度差异。
[0026]可在形成包含不同密度的氧化物部分的氧化物材料105时调整各种工艺参数。此类处理参数的非限制性实例包含沉积工艺期间的所施加的RF功率/能量的量和RF频率。作为非限制性实例,可通过改变在氧化物部分的形成期间施加的频率和功率来定制氧化物部分中的每一者的密度。高频(HF)可为从大约1MHz到大约300MHz的RF频率,且低频(LF)可为从大约30KHz到大约ΙΜΚζ的RF频率。高频(HF)功率可为大约10瓦特到大约1000瓦特的RF功率,且低频(LF)可为从大约10瓦特到大约500瓦特的RF功率。在一些实施例中,高频(HF)可为大约13.561取的1^频率。在一些实施例中,低频(1^)可为大约3501(取的1^频率。
[0027]如果使用高功率/低频形成氧化物部分,那么可出现更多的离子表面撞击且因此可产生高密度的氧化物部分。相反,如果使用低功率/低频,那么可出现更少的表面离子撞击且因此可产生相对较低密度的氧化物材料部分。
[0028]可经调整的额外处理参数包含但不限于沉积时间、组分气体的类型和比率、压力、组分气体的流率、温度或后沉积处理等等。虽然这些处理参数相比于调整RF功率和频率中的至少一者来说可对氧化物材料的密度具有较小影响,但可通过调整这些参数中的一或多者来定制氧化物材料的密度。例如,与更短的沉积时间相比,更长的沉积时间可产生具有更高密度的氧化物部分。可控制若干处理参数以获得包含至少两个不同密度的氧化物部分的氧化物材料。在一些实施例中,处理参数可经编程使得实现所要的氧化物材料密度。
[0029]可通过后沉积处理来任选地修改经沉积氧化物材料的密度。作为非限制性实例,后沉积处理可包含使氧化物材料105经受高频(HF)和低频(LF)的混合频率等离子处理。混合频率等离子处理可使顶部氧化物部分105c的密度增加。氧化物材料105的所需的致密化深度可取决于若干因素,其包含但不限于,后沉积处理期间采用的RF功率、后沉积处理的持续时间或两者。
[0030]在一些实施例中,可通过在沉积期间调整RF功率并使用混合频率等离子处理施加后沉积处理来实现具有至少两个不同密度的氧化物部分的氧化物材料。在一些实施例中,可通过以从大约60瓦特到大约130瓦特的RF功率形成氧化物材料并使用混合频率等离子处理(其具有从大约350/0瓦特到1200/100瓦特的高频/低频功率(HF/LF)组合)施加从大约2秒到大约120秒的后沉积处理来获得具有至少两个不同密度的氧化物部分的氧化物材料。[0031 ]在一些实施例中,可通过使用高频(HF)沉积氧化物材料且接着使氧化物材料经受高频(HF)等离子处理来实现具有至少两个不同密度的氧化物部分的氧化物材料。在一些实施例中,这可通过使用高频(HF)沉积氧化物材料且接着使氧化物材料经受高频(HF)和低频(LF)的混合频率等离子处理来实现。在一些实施例中,这可通过使用高频(HF)和低频(LF)的混合频率沉积氧化物材料且接着使氧化物材料经受高频(HF)等离子处理来实现。在一些实施例中,这可通过使用高频(HF)和低频(LF)的混合频率沉积氧化物材料且接着使氧化物材料经受高频(HF)和低频(HF)的混合频率等离子处理来实现。
[0032]在一些实施例中,可使用原硅酸四甲酯(TE0S)和氧气来沉积氧化物材料。在一些实施例中,可使用硅烷和氧气来沉积氧化物材料。在一个实施例中,氧化物材料可为氧化娃。
[0033]在一些实施例中,可在一个反应室中进行具有至少两个不同密度的氧化物部分的氧化物材料的形成。在这些原位沉积实施例中,处理参数可经调整以形成一个氧化物部分且接着经调整以用于形成具有不同密度的另一氧化物部分。
[0034]替代地,在一些实施例中,可在多于一个反应室中进行具有至少两个不同密度的氧化物部分的氧化物材料的形成。作为非限制性实例,可在第一反应室中形成氧化物材料的一个氧化物部分,且接着可在第二反应室中形成不同密度的另一氧化物部分。
[0035]控制栅极材料108可通过任何常规方法形成在氧化物材料105上,且因此未在本文中予以详细描述。控制栅极材料可属于任何已知导电材料。此类导电材料的非限制性实例可包含η掺杂多晶硅、ρ掺杂多晶硅或无掺杂多晶硅。在一个实施例中,控制栅极材料可为η掺杂多晶硅。可重复氧化物材料105和控制栅极材料108的形成以产生交替氧化物材料105和控制栅极108的堆叠110。
[0036]参考图3,图2的半导体结构100经受单个蚀刻工艺或多个蚀刻工艺以产生通过交替氧化物材料105和控制栅极材料108的堆叠110的开口 200,开口 200在蚀刻停止材料104中停止。以实例方式,可使用各向异性干式蚀刻工艺蚀刻堆叠110。可在蚀刻工艺之后暴露控制栅极材料103的表面。开口200可使用任何常规蚀刻化学过程(S卩,反应性离子蚀刻)形成,且因此未在本文中予以详细描述。虽然图3的结构100仅展示一个开口 200,但应理解,半导体结构100可包含一个以上开口。
[0037]如图4中展示,可相对于邻近氧化物材料105选择性地移除堆叠110中的控制栅极材料108的一部分以产生具有高度U的控制栅极凹陷部301,其中控制栅极凹陷部301的上边界和下边界由邻近氧化物材料105的侧壁界定。控制栅极凹陷部301的高度U可与邻近控制栅极材料108的厚度实质上相同。可通过侧向移除控制栅极材料108的部分来形成控制栅极凹陷部301。在一些实施例中,可通过使用四甲基氢氧化铵(ΤΜΑΗ)的溶液湿式蚀刻半导体结构100来形成控制栅极凹陷部301。
[0038]如图5中展示,可移除堆叠110中的氧化物材料105的一部分以增大控制栅极凹陷部301的高度。可使用用于氧化物材料的任何常规湿式蚀刻化学过程移除邻近于控制栅极凹陷部301的氧化物材料105的部分。在一些实施例中,可通过使用选自由氟化氢(HF)溶液和包括HF和NH4F的缓冲氧化物蚀刻(Β0Ε)溶液组成的群组的蚀刻剂来移除氧化物材料的部分。因为氧化物材料105具有不同密度的氧化物部分,所以氧化物部分可在暴露于蚀刻化学过程时以不同速率被移除。以实例方式,可在不移除中间氧化物部分105b的一部分的情况下移除顶部氧化物部分105c和底部氧化物部分105a的一部分。控制栅极凹陷部301上方和下方的顶部氧化物部分105c和底部氧化物部分105a可通过蚀刻化学过程移除,而控制栅极材料108上方和下方的顶部氧化物部分105c和底部氧化物部分105a的部分可保
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