半导体结构形成方法_3

文档序号:9868120阅读:来源:国知局
干法刻蚀,作为一个实施例,刻 蚀气体包含皿'、(:12、5。6、册3、〇2、4'、胎、01化和(:邸3中一种或几种,刻蚀气体的流量为 SOsccm~SOOsccm,气体压力为Smtorr~SOmtorr,电场偏压为50V~450V,功率为200W~ 600W,溫度为 30°C ~60°C。
[0059] 去除所述第一掩模层之后还包括对所述第一伪栅开口 241的清洗工艺,所述清洗 工艺采用氨氣酸水溶液,其中氨氣酸的质量百分比浓度为0. 05%~0. 2%,溶液的溫度为 20°C~40°C,所述清洗工艺时间为1分钟~3分钟。
[0060] 参考图7,形成填充满所述第一伪栅开口 241 (参考图5)的第一侣栅极,所述第一 侣栅极包括覆盖第一伪栅开口 241侧面及底面的第一功能层231 W及覆盖第一功能层231 的第一侣栅层232。 阳06U 所述第一功能层 231 为厚度 10A~40A 的 Ti、Ta、TiN、TaN、TiAl、hC、hSiN、 TiAlN中一种或几种,所述第一侣栅层232的材料为金属侣。
[0062] 形成所述第一侣栅极的步骤包括:形成覆盖第二伪栅极顶面、层间介质层顶面、第 一伪栅开口 241侧面及底面的第一功能层薄膜;形成覆盖所述第一功能层薄膜的第一侣栅 层薄膜,所述第一功能层薄膜及第一侣栅层薄膜填充满所述第一伪栅开口 241 ;对所述第 一侣栅层薄膜及第一功能层薄膜进行化学机械抛光,直至暴露出第二伪栅极顶面和层间介 质层顶面。
[0063] 形成所述第一功能层薄膜的工艺为物理气相沉积或者原子层沉积,形成所述第一 侣栅层薄膜的工艺为瓣射、化学气相沉积或者电化学沉积。
[0064] 参考图8和9,对所述第一侣栅层232顶面进行改性处理,形成侣栅极保护层28。 W65] 所述侣栅极保护层28为氮化侣,厚度为10A~40A。
[0066] 作为一个实施例,请参考图8,所述对第一侣栅层232顶面进行改性处理形成氮化 侣的侣栅极保护层28的工艺为离子注入,步骤包括:形成覆盖第二伪栅极顶面及部分层间 介质层顶面的图形化的屏蔽掩模层27 ; W所述屏蔽掩模层27为掩模,对第一侣栅层232顶 部进行离子注入改性处理,形成侣栅极保护层28 ;去除所述屏蔽掩模层27。
[0067] 所述图形化的屏蔽掩模层27为光刻胶层,适于保护第二伪栅极的伪栅层24不受 到离子注入的影响,其中未被掩模层覆盖的部分层间介质层也会受到离子注入,但是对后 续的制造工艺没有影响。 W側所述离子注入的改性处理工艺,注入离子为氮离子,氮离子的注入浓度为 1 X I〇i2atom/cm3~5 X 10 i5atom/cm3,注入能量为0. 5Kev~5Kev,离子注入的方向垂直于半 导体衬底20表面。
[0069] 去除所述屏蔽掩模层27后,还包括高溫退火工艺,所述高溫退火工艺可W为激光 退火、尖峰退火或者快速热退火,所述高溫退火工艺适于修复离子注入造成的表面缺陷和 形成稳定致密的侣栅极保护层28。在本实施例中,W激光退火为例作示范性说明,由于第一 侣栅极材料不耐高溫,因此作为一个实施例,所述激光退火的溫度选用600°C~800°C,可 W在修复表面缺陷和形成稳定致密的侣栅极保护层28的同时,避免破坏第一侣栅极。
[0070] 作为另一个实施例,请参考图9,所述对第一侣栅层232顶面进行改性处理形成氮 化侣的侣栅极保护层28的工艺为氮源气体氛围下的高溫退火,所述氮源气体为成0或者 畑3,退火溫度为600°C~800°C,退火时间为2分钟~5分钟。在NzO或者畑3气体氛围下 的高溫退火过程中,第一侣栅层232的金属侣会与成0或者NHs发生化学反应,生成致密的 氮化侣,因此在第一侣栅层232顶部形成了侣栅极保护层28。与此同时,成0或者NHs不会 与第二伪栅极和层间介质层发生反应,因此成〇或者NHs气体氛围下的高溫退火不会对第二 伪栅极和层间介质层造成影响。
[0071] 所述氮化侣的侣栅极保护层28结构致密,并且在后续的工艺中能够抵抗氨氣酸 水溶液的腐蚀,在所述侣栅极保护层28的保护下,第一侣栅层被氨氣酸水溶液腐蚀的几率 W及程度得到了大大降低。所述侣栅层28的厚度均匀,形成工艺的可重复性高,有利于后 续化学机械抛光工艺的稳定控制。
[0072] 参考图10,去除第二伪栅极的伪栅层24(参考图9),形成第二伪栅开口 29。
[0073] 作为一个实施例,去除所述第二伪栅极的伪栅层24的步骤包括:形成覆盖第一侣 栅极、侣栅极保护层28 W及部分层间介质层的图形化的第二掩模层;W所述第二掩模层为 掩模,去除所述第二伪栅极的伪栅层24,直至暴露出第二伪栅极的金属层222表面;去除所 述第二掩模层。
[0074] 所述图形化的第二掩模层为光刻胶层,由于后续去除第二伪栅极的伪栅层24所 采用的刻蚀工艺对层间介质层有很高的选择比,因此所述第二掩模层适于保护第一侣栅 极,未被第二掩模层覆盖的部分层间介质层不受去除工艺的影响。图形化的第二掩模层未 在图10中示出。
[00巧]上述去除第二伪栅极的伪栅层24的工艺为干法刻蚀,作为一个实施例,刻蚀气体 包含皿'、化、5。6、册3、〇2、4'、胎、邸2。2和(:邸3中一种或几种,刻蚀气体的流量为5〇3(3畑1~ 500sccm,气体压力为2mtorr~20mtorr,电场偏压为50V~450V,功率为200W~600W,溫 度为30°C~60°C。
[0076] 作为另一个实施例,去除所述第二伪栅极的伪栅层24还可直接W层间介质层和 第一侣栅极为掩模,对第二伪栅极的伪栅层24进行刻蚀,所述刻蚀工艺与上述干法刻蚀工 艺相同。由于该干法刻蚀工艺对层间介质层及第一侣栅极表面的侣栅极保护层28都有很 高的选择比,因此刻蚀伪栅层24的过程中不会对层间介质层和侣栅极保护层28造成损伤。
[0077] 在形成了第二伪栅开口 29后还包括对所述第二伪栅开口 29的清洗工艺,所述清 洗工艺采用氨氣酸水溶液,其中氨氣酸的质量百分比浓度为0. 05%~0. 2%,溶液的溫度 为20°C~40°C,所述清洗工艺时间为1分钟~3分钟。
[0078] 所述氮化侣的侣栅极保护层28结构致密,在所述氨氣酸水溶液的清洗工艺中能 够抵抗氨氣酸水溶液的腐蚀,从而保护了第一侣栅层,避免其被氨氣酸水溶液腐蚀而形成 缺陷凹坑(请参考图4),进一步避免了半导体器件的失效。
[00巧]参考图11,形成填充满所述第二伪栅开口 29(请参考图10)的第二侣栅极,所述 第二侣栅极包括覆盖第二伪栅开口 29侧面及底面的第二功能层233 W及覆盖第二功能层 233的第二侣栅层234。 W80]所述第二功能层 233 为厚度 IOA~50A 的 Ti、Ta、TiN、TaN、TiAl、hC、hSiN、 TiAlN中一种或几种,所述第二侣栅层234的材料为金属侣。
[0081] 形成所述第二侣栅极的步骤包括:参考图12,形成覆盖第一侣栅极、侣栅极保护 层28、层间介质层W及第二伪栅开口 29侧面和底面的第二功能层薄膜2331,形成覆盖所述 第二功能层薄膜2331的第二侣栅层薄膜2341,所述第二功能层薄膜2331及第二侣栅层薄 膜2341填充满所述第二伪栅开口 29 ;继续参考图11,对所述第二侣栅层薄膜2341、第二功 能层薄膜2331 W及侣栅极保护层28进行化学机械抛光,直至暴露出侣栅极保护层28顶 面。
[0082] 在形成第二侣栅极之后还包括对侣栅极保护层28的化学机械抛光步骤,适于将 侣栅极保护层28去除,W暴露出未被改性的第一侣栅层232顶面,请参考图13。由于所述 侣栅极保护层28厚度均匀且形成工艺可重复
当前第3页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1