輔助側牆的形成方法
2023-06-01 23:29:26 1
專利名稱：輔助側牆的形成方法
技術領域：
本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種輔助側牆的形成方法。
背景技術：
金屬氧化物半導體電晶體包括柵極及位於所述柵極兩側襯底中的源區、漏區，所述柵極兩側的襯底表面還形成有側牆。專利號為US6977184B1的美國專利公開了一種側牆的形成工藝。圖1至圖4為現有技術中一種側牆的形成方法結構示意圖，包括如圖1所示，提供襯底001，所述襯底001表面形成有柵極結構，所述柵極結構包括柵極介質層002及位於柵極介質層002上的柵極003，所述襯底001內形成隔離區(未圖示)，用以有源器件之間的隔離。如圖2所示，以所述柵極結構為掩膜，對位於所述柵極結構兩側的襯底001進行離子注入，在襯底001內形成輕摻雜源區和輕摻雜漏區004。如圖3所示，在所述襯底001和柵極003表面形成氧化層010。如圖4所示，回刻所述氧化層010，形成位於柵極結構表面的側牆020。形成所述側牆020後，還包括以所述側牆020為掩膜，對所述輕摻雜源區和輕摻雜漏區004進行重摻雜，形成重摻雜源區和重摻雜漏區。如圖2所示，以所述柵極結構為掩膜，對所述襯底001進行摻雜形成輕摻雜源區和輕摻雜漏區時，注入的離子會擴散進入位於柵極結構下方的襯底001，影響所述襯底內的溝道性能。所以一般形成所述柵極結構後，在所述柵極結構表面上形成輔助側牆，再以形成有輔助側牆的柵極結構為掩膜，對襯底進行輕摻雜，所述離子注入區和柵極下的襯底間形成有一定得間隔，避免影響襯底內的溝道性能。現有技術形成輔助側牆的工藝為首先提供如圖1所示的半導體結構，具體結構可參考前述；如圖5所示，接著對所述襯底001表面和柵極003表面進行氧化，形成第一氧化層031，使得後續形成的材料與襯底001有良好的接觸表面；接著在所述第一氧化層031 上形成第二氧化層032 ；如圖6所示，依次回刻所述第二氧化層032和第一氧化層031，在所述柵極結構表面形成輔助側牆030。但是上述方法形成的半導體器件的良率低。
發明內容
本發明解決的問題是現有技術中刻蝕氧化層形成輔助側牆時，對所述氧化層過刻蝕導致襯底損傷的問題。為解決上述問題，本發明提供一種形成輔助側牆的方法，包括提供襯底，所述襯底表面形成有柵極；氧化所述襯底表面及柵極表面，在所述襯底表面以及柵極表面形成第一氧化層；對所述第一氧化層進行氮離子摻雜工藝；
在所述第一氧化層表面形成第二氧化層；刻蝕所述第二氧化矽層和第一氧化矽層在所述柵極的兩側形成輔助側牆。可選的，所述氮離子摻雜工藝為氮離子注入或者含氮氣體氛圍下的退火。可選的，所述氮離子注入為去耦等離子體氮注入工藝，低溫等離子氮處理工藝或者遠程等離子體氮處理工藝。可選的，所述氮離子注入工藝中的反應氣體為氮氣、氨氣、一氧化二氮和氧化亞氮的一種或組合。可選的，所述含氮氣體為氮氣、氨氣、一氧化二氮和氧化亞氮的一種或組合。可選的，所述氮離子注入工藝的反應氣體為氮氣，所述氮氣的流量為200sCCm 500sccmo可選的，所述氮離子注入的工藝參數包括所述氮離子的注入劑量為1E14 lE16atom/cm2，注入能量為200ev lOKev，注入角度為0 60度。可選的，所述氮離子摻雜工藝包括首先對所述第一氧化層進行氮離子摻雜工藝， 接著對經過氮離子注入的第一氧化層進行退火。可選的，所述退火環境的溫度範圍為500°C 1100°C，所述腔室壓強為ITorr 780Torr。可選的，所述第一氧化層的厚度範圍為10 100埃。可選的，所述第二氧化層的厚度範圍為10 100埃。與現有技術相比，本發明具有以下優點本發明通過對第一氧化層進行氮離子摻雜，使所述第一氧化層內尤其是上表面內形成有氮化物，所述氮化物可以作為第二氧化層和第一氧化層的界面，用於判斷刻蝕進程， 避免因過刻蝕第一氧化層至襯底，對所述襯底造成損傷的問題。
圖1至圖6是現有技術的輔助側牆形成方法的結構示意圖；圖7為本發明一個實施例的輔助側牆形成方法流程示意圖；圖8至圖13是本發明一個實施例的輔助側牆形成方法的結構示意圖。
具體實施例方式對於採用現有技術刻蝕氧化層形成輔助側牆，形成的半導體器件的良率較低，發明人發現，是因為第二氧化層032和第一氧化層031材料相同，均為氧化矽材料，且通過熱氧化形成的第一氧化層031過薄，只有幾個埃，所以在刻蝕所述第二氧化層032和第一氧化層031形成輔助側牆時，常常過刻蝕至襯底001，對襯底001造成損傷，進一步地，對襯底 001內形成的源區和漏區的電學性能造成影響，降低半導體器件的良率。解決上述問題，本發明提供一種形成輔助側牆的方法，包括提供襯底，所述襯底表面形成有柵極，所述柵極兩側的襯底內形成有源區和漏區；氧化所述源區和漏區表面及柵極表面，在所述源區和漏區表面以及柵極表面形成第一氧化層；對所述第一氧化層進行氮化工藝；在所述第一氧化層上形成第二氧化層；刻蝕所述第二氧化矽層和第一氧化矽層在所述柵極的周圍形成輔助側牆。
圖7為本發明一個實施例的輔助側牆形成方法的流程示意圖，所述輔助側牆的形成方法包括步驟Si，提供襯底，所述襯底表面形成有柵極結構；步驟S2，通過熱氧化工藝，在所述襯底表面以及柵極結構表面形成第一氧化層；步驟S3，對所述第一氧化層進行氮離子摻雜工藝；步驟S4,在所述第一氧化層表面形成第二氧化層；步驟S5，回刻所述第二氧化層和第一氧化層在所述柵極結構的兩側形成輔助側
掉丄回ο為了使本領域技術人員更好的理解本發明，下面結合附圖以及具體實施例進行詳細說明本發明一個實施例的輔助側牆形成方法。圖8至圖12是本發明一個實施例的輔助側牆形成方法的結構示意圖。 如圖8所示，提供襯底100，所述半導體襯底100可以是矽或矽鍺，也可以是絕緣體上矽(SOI)，或者還可以包括其它的材料，例如砷化鎵等III-V族化合物。所述襯底100內還形成有隔離結構(未圖示)，用於隔離後續形成的有源區。所述襯底100上還形成有柵極結構，所述柵極結構包括柵極介質層210及位於所述柵極介質層210上的柵極220。如圖9所示，在所述襯底100表面和柵極結構的表面形成第一氧化層310，所述第一氧化層310的形成工藝為熱氧化工藝。所述熱氧化工藝可以在高溫爐內執行。所述第一氧化層310通過熱氧化工藝在襯底100表面和柵極結構表面形成，具有很好的光滑平整度， 與後續形成的材料可以形成有良好的界面。所述第一氧化層310的厚度範圍為10 100埃。作為一個實施例，可以750°C 1200°C範圍內加熱所述襯底100 ；並同時以 15000 27000sCCm的流量將氧氣通入所述襯底100所在的腔室內，氧化所述襯底100的源區和漏區表面、以及柵極結構的表面。所述襯底100表面及柵極結構表面的矽在750°C 1200°C範圍內加熱被氧化生成第一氧化層310，反應原理為0+Si — Si02。本實施例中，所述熱氧化工藝的氧化溫度為900°C，所述氧氣的流量為 20000sCCm，通過所述熱氧化工藝，在所述襯底100上形成的所述第一氧化層310的厚度為 50埃。如圖10所示，對所述第一氧化層310進行氮離子摻雜工藝，經過所述氮離子摻雜工藝，所述第一氧化層310的表面形成有氮化物，所述氮化物可以為氮化矽或其他氮化物， 所述氮化物可以作為後期形成的第二氧化層和所述第一氧化層310的界面，可以區別判斷所述摻雜有氮離子的第一氧化物和後續形成的未形成有氮化物的第二氧化物，防止對第二氧化層進行刻蝕的時候，造成對第一氧化層的過刻蝕，精確刻蝕進程，較佳的控制刻蝕進程，提高半導體器件的性能。具體地，所述氮離子摻雜工藝為氮離子注入或者含氮氣體氛圍下的退火。其中，所述氮離子注入為去耦等離子體氮注入工藝，低溫等離子氮處理工藝或者遠程等離子體氮處理工藝。作為其他實施例，所述氮離子摻雜還可以在含氮氣體氛圍下進行退火，所述含氮氣體可以為氮氣、氨氣、一氧化二氮和氧化亞氮的一種或組合。所述退火氛圍中還摻雜有惰性氣體。本實施例中，所述氮離子摻雜工藝為氮離子注入。所述氮離子注入工藝中的反應氣體為氮氣、氨氣、一氧化二氮和氧化亞氮的一種或組合。所述反應氣體中還摻雜有惰性氣體。作為一個實施例，所述氮離子注入的反應氣體為氮氣，所述氮氣的流量為 200SCCm 500SCCm。所述氮離子注入的工藝參數還包括所述氮離子的注入劑量為1E14 lE16atom/cm2，注入能量為200ev lOKev，注入角度為0 60度。優選地，所述氮離子注入的氮氣流量為400sCCm，電離化後的氮離子的注入能量為 5Kev，氮離子注入劑量為lElfetom/cm2，注入角度為0度。上述步驟通過對第一氧化層310進行氮離子摻雜，使所述第一氧化層310內尤其是上表面內形成有氮化物，所述氮化物可以作為第二氧化層320和第一氧化層310的界面， 用於判斷刻蝕進程，避免因過刻蝕第一氧化層310至襯底100，對所述襯底100造成損傷的問題。具體地，可以在進行刻蝕第二氧化層320時，進行離子種類的判斷，若發現有氮離子成分，則放緩刻蝕進程，以對第一氧化層310進行刻蝕，如降低刻蝕速率和刻蝕功率，以避免對第一氧化層310過刻蝕至襯底100，對襯底100造成損傷。所述氮化工藝具體還包括在對所述第一氧化層310進行氮離子注入後，接著對所述注入有氮離子的第一氧化層310進行退火，退火的目的是消除膜層內部，包括第一氧化層310的缺陷和內應力，減小電阻率。其原理是薄膜內的原子會在熱作用下進行重新分布而使得缺陷消失。具體地，所述退火環境的溫度範圍為500°C 1100°C，所述腔室壓強為ITorr 780Torro其中，所述退火工藝可以為原位退火或者非原位退火。優選地，所述退火工藝為原位退火，以簡化工藝流程，節省工藝成本。所述退火環境的溫度範圍為800°C，所述腔室壓強為SOTorr。本實施例中，所述氮離子摻雜工藝為氮離子注入，作為其他實施例，還可以為含氮氣體氛圍下的退火中的一種或組合，此處就不詳細敘述。如圖11所示，在所述第一氧化層310上形成第二氧化層320，形成所述第二氧化層 320的方法為化學氣相沉積法。所述第二氧化層320的厚度範圍為10 100埃。如圖12所示，刻蝕所述第二氧化層320和第一氧化層310，在所述柵極結構表面形成輔助側牆400。其中，所述刻蝕工藝為回刻工藝。由於所用的各向異性刻蝕工具使用離子濺射掉了絕大部分的氧化層材料，故回刻不需要掩膜，當柵極表面暴露出後，停止回刻，但並不是所有的氧化層都被去掉了，柵極的側壁上保留了部分氧化層，從而在柵極的兩側形成了輔助側牆400。如圖13所示，形成了所述輔助側牆400後，以所述輔助側牆400為掩膜，對所述襯底100進行輕摻雜，形成位於所述柵極結構兩側的輕摻雜源區和輕摻雜漏區。此處就不詳細敘述。本發明通過對第一氧化層310進行氮離子摻雜，使所述第一氧化層310內尤其是上表面內形成有氮化物，所述氮化物可以作為第二氧化層320和第一氧化層310的界面，用於判斷刻蝕進程，避免因過刻蝕第一氧化層310至襯底100，對所述襯底100造成損傷的問題。 以上所述僅為本發明的具體實施例，為了使本領域技術人員更好的理解本發明的精神，然而本發明的保護範圍並不以該具體實施例的具體描述為限定範圍，任何本領域的技術人員在不脫離本發明精神的範圍內，可以對本發明的具體實施例做修改，而不脫離本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種輔助側牆的形成方法，其特徵在於，包括提供襯底，所述襯底表面形成有柵極；氧化所述襯底表面及柵極表面，在所述襯底表面以及柵極表面形成第一氧化層；對所述第一氧化層進行氮離子摻雜工藝；在所述第一氧化層表面形成第二氧化層；刻蝕所述第二氧化矽層和第一氧化矽層在所述柵極兩側形成輔助側牆。
2.如權利要求1所述輔助側牆的形成方法，其特徵在於，所述氮離子摻雜工藝為氮離子注入或者含氮氣體氛圍下的退火。
3.如權利要求2所述輔助側牆的形成方法，其特徵在於，所述氮離子注入為去耦等離子體氮注入工藝，低溫等離子氮處理工藝或者遠程等離子體氮處理工藝。
4.如權利要求3所述輔助側牆的形成方法，其特徵在於，所述氮離子注入工藝中的反應氣體為氮氣、氨氣、一氧化二氮和氧化亞氮的一種或組合。
5.如權利要求2所述輔助側牆的形成方法，其特徵在於，所述含氮氣體為氮氣、氨氣、 一氧化二氮和氧化亞氮的一種或組合。
6.如權利要求4所述輔助側牆的形成方法，其特徵在於，所述氮離子注入工藝的反應氣體為氮氣，所述氮氣的流量為200sccm 500sccm。
7.如權利要求2所述輔助側牆的形成方法，其特徵在於，所述氮離子注入的工藝參數包括所述氮離子的注入劑量為1E14 lE16atom/cm2，注入能量為200ev lOKev，注入角度為0 60度。
8.如權利要求1所述輔助側牆的形成方法，其特徵在於，所述氮離子摻雜工藝包括首先對所述第一氧化層進行氮離子摻雜工藝，接著對經過氮離子注入的第一氧化層進行退火。
9.如權利要求8所述輔助側牆的形成方法，其特徵在於，所述退火環境的溫度範圍為 500°C 1100°C，所述腔室壓強為IiTorr 78(ΧΓοη·。
10.如權利要求1所述輔助側牆的形成方法，其特徵在於，所述第一氧化層的厚度範圍為10 100埃。
11.如權利要求1所述輔助側牆的形成方法，其特徵在於，所述第二氧化層的厚度範圍為10 100埃。
全文摘要
本發明提供一種輔助側牆的形成方法，包括提供襯底，所述襯底上形成有柵極；氧化所述襯底表面及柵極表面，在所述襯底表面以及柵極表面形成第一氧化層；對所述第一氧化層進行氮離子摻雜工藝；在所述第一氧化層上形成第二氧化層；刻蝕所述第二氧化矽層和第一氧化矽層在所述柵極的兩側形成輔助側牆。本發明通過對第一氧化層進行氮化，使所述第一氧化層內尤其是上表面內形成氮化物，所述氮化物可以作為第二氧化層和第一氧化層的界面，用於判斷刻蝕進程，避免因過刻蝕第一氧化層至襯底，對所述襯底造成損傷的問題。
文檔編號H01L21/336GK102487003SQ20101056939
公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月1日 優先權日2010年12月1日
發明者何永根 申請人:中芯國際集成電路製造(上海)有限公司