專利名稱：柵極結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種源漏形成前的柵極 結(jié)構(gòu)及其制造方法。
背景技術(shù)：
圖l為現(xiàn)有技術(shù)中源漏形成前的柵極結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，現(xiàn)有
源漏形成前的柵極結(jié)構(gòu)包含位于半導(dǎo)體基底10上的柵氧化層11、位于此 柵氧化層上的柵極13及環(huán)繞此柵極的側(cè)墻12。此側(cè)墻用以防止更大劑量 的源漏注入過于接近溝道以至可能發(fā)生的源漏穿通。為描述方便，本文 件中將"源漏形成前的棚-極結(jié)構(gòu)"簡寫為"柵極結(jié)構(gòu)"。
申請?zhí)枮?200510009531.8"等中國專利申請中還提供了多種形成 此種類型^JH及結(jié)構(gòu)的方法。
通常，制造此柵極結(jié)構(gòu)的方法包括 首先，在半導(dǎo)體基底上形成第一介質(zhì)層；
此半導(dǎo)體基底為已定義器件有源區(qū)并已完成淺溝槽隔離的半導(dǎo)體襯 底。此第一介質(zhì)層為柵氧化層，所述柵氧化層材料包含二氧化硅(Si02) 或摻雜鉿(Hf )的二氧化硅。
其次，沉積柵層，此柵層覆蓋第一介質(zhì)層；
所述柵層優(yōu)選地由多晶硅構(gòu)成，或由多晶硅與金屬硅化物等材料組 合而成。
隨后，刻蝕柵層，以形成柵極；
然后，沉積第二介質(zhì)層，此第二介質(zhì)層覆蓋柵極及第一介質(zhì)層；
此第二介質(zhì)層用以形成環(huán)繞柵極的側(cè)墻。所述第二介質(zhì)層包含包含 二氧化硅或二氧化硅與氮氧化硅及/或氮化硅，或二氧化硅、氮氧化硅及/或氮化硅與二氧化硅以及二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、氮氧化硅與二 氧化^睡構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)中的一種。
最后，刻蝕第二介質(zhì)層，以形成側(cè)墻，并形成此^H及結(jié)構(gòu)。
圖2為現(xiàn)有技術(shù)中形成硅鍺源漏時柵極表面冠狀缺陷示意圖，如圖 2所示，實際生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)，在形成硅鍺源漏14時，在多晶硅柵極表面易形 成冠狀缺陷15。分析表明，此冠狀缺陷15為形成源漏的硅鍺反應(yīng)物與 暴露的柵極上表面多晶硅以及由于側(cè)墻高度缺失而暴露的柵極側(cè)表面 多晶珪反應(yīng)后生成的產(chǎn)物。由此，如何減少形成硅鍺源漏時反應(yīng)物與柵 極表面的接觸成為抑制此柵極表面冠狀缺陷產(chǎn)生的指導(dǎo)方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了 一種柵極結(jié)構(gòu)制造方法，用以制造在形成硅鍺源漏時 反應(yīng)物不與柵極表面接觸的柵極結(jié)構(gòu)；本發(fā)明提供了一種柵極結(jié)構(gòu)，可 避免在形成硅鍺源漏時反應(yīng)物與柵極表面的接觸。
本發(fā)明提供的一種柵極結(jié)構(gòu)制造方法，包括 在半導(dǎo)體基底上形成第一介質(zhì)層； 沉積柵層，此柵層覆蓋所述第一介質(zhì)層； 沉積第二介質(zhì)層，此第二介質(zhì)層覆蓋所述柵層； 刻蝕所述第二介質(zhì)層及柵層；
沉積第三介質(zhì)層，此第三介質(zhì)層覆蓋所述第二介質(zhì)層及柵層； 刻蝕所述第三介質(zhì)層。
所述第一介質(zhì)層材料包含二氧化硅或摻雜鉿的二氧化硅；所述柵層 材料包含多晶硅；所述第二介質(zhì)層材料包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化 硅中的一種或其組合；所述第三介質(zhì)層包含二氧化硅或二氧化硅與氮氧 化珪及/或氮化硅，或二氧化硅、氮氧化硅及/或氮化硅與二氧化硅以及 二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、氮氧化硅與二氧化硅構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)中 的一種；所述第二介質(zhì)層的厚度小于或等于所述第三介質(zhì)層層疊結(jié)構(gòu)中二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的一種或其組合層的厚度。
本發(fā)明提供的 一種柵極結(jié)構(gòu)，包含位于半導(dǎo)體基底上的第 一介質(zhì)層、 位于所述第 一介質(zhì)層上的柵極和位于所述柵極上的第二介質(zhì)層以及環(huán) 繞所述柵極和第二介質(zhì)層的第三介質(zhì)層，所述第三介質(zhì)層至少部分覆蓋 所述第二介質(zhì)層的側(cè)壁。
所述第二介質(zhì)層材料包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的一種或
其組合；所述第三介質(zhì)層包含二氧化硅或二氧化硅與氮氧化硅及/或氮 化石圭，或二氧化硅、氮氧化硅及/或氮化硅與二氧化石圭以及二氧化硅、 氮氧化硅、氮化硅、氮氧化硅與二氧化硅構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)中的一種；所 述第二介質(zhì)層的厚度小于或等于所述第三介質(zhì)層層疊結(jié)構(gòu)中二氧化^ 圭、
氮化硅、氮氧化硅中的一種或其組合層的厚度。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點
1. 通過在柵極表面增加第二介質(zhì)層，繼而對所述柵極與第二介質(zhì)層 構(gòu)成的整體結(jié)構(gòu)形成刻蝕所述第三介質(zhì)層后獲得的側(cè)墻，進而構(gòu)成棚-才及 結(jié)構(gòu)，可避免在形成硅鍺源漏時反應(yīng)物與柵極表面的接觸；
2. 通過控制第二介質(zhì)層的厚度，使得刻蝕所述第三介質(zhì)層后獲得的 側(cè)墻至少部分覆蓋所述第二介質(zhì)層的側(cè)壁，可避免柵極側(cè)表面多晶硅的 暴露，保證在柵極結(jié)構(gòu)制造完成后，形成硅鍺源漏時反應(yīng)物不與柵極側(cè) 表面4妄觸。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中柵極結(jié)構(gòu)示意圖2為現(xiàn)有技術(shù)中形成硅鍺源漏時柵極表面冠狀缺陷示意圖； 圖3A~ 3F為說明本發(fā)明實施例的柵極結(jié)構(gòu)的制造流程示意圖4A 4D為說明本發(fā)明實施例的柵極結(jié)構(gòu)中刻蝕第三介質(zhì)層以獲 得側(cè)墻的第一制造流程示意圖5A 5D為說明本發(fā)明實施例的柵極結(jié)構(gòu)中刻蝕第三介質(zhì)層以獲 得側(cè)墻的第二制造流程示意圖。
具體實施例方式
盡管下面將參照附圖對本發(fā)明進行更詳細的描述，其中表示了本發(fā) 明的優(yōu)選實施例，應(yīng)當理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明 而仍然實現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列的描述應(yīng)當被理解為對于本 領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛教導(dǎo)，而并不作為對本發(fā)明的限制。
為了清楚，不描述實際實施例的全部特征。在下列描述中，不詳細 描述公知的功能和結(jié)構(gòu)，因為它們會使本發(fā)明由于不必要的細節(jié)而混 亂。應(yīng)當認為在任何實際實施例的開發(fā)中，必須做出大量實施細節(jié)以實 現(xiàn)開發(fā)者的特定目標，例如按照有關(guān)系統(tǒng)或有關(guān)商業(yè)的限制，由一個實 施例改變?yōu)榱硪粋€實施例。另外，應(yīng)當認為這種開發(fā)工作可能是復(fù)雜和 耗費時間的，但是對于具有本發(fā)明優(yōu)勢的本領(lǐng)域技術(shù)人員來說僅僅是常 規(guī)工作。
在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。根據(jù)下列 說明和權(quán)利要求書本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均 采用非常簡化的形式且均使用非精準的比率，僅用以方便、明晰地輔助 說明本發(fā)明實施例的目的。
應(yīng)用本發(fā)明提供的方法制造柵極結(jié)構(gòu)的步驟包括在半導(dǎo)體基底上 形成第一介質(zhì)層；沉積柵層，此柵層覆蓋所述第一介質(zhì)層；沉積第二介 質(zhì)層，此第二介質(zhì)層覆蓋所述柵層；刻蝕所述第二介質(zhì)層及柵層；沉積 第三介質(zhì)層，此第三介質(zhì)層覆蓋所述第二介質(zhì)層及柵層；刻蝕所述第三 介質(zhì)層。
圖3A 3F為說明本發(fā)明實施例的柵極結(jié)構(gòu)的制造流程示意圖，如圖 所示，應(yīng)用本發(fā)明提供的方法制造此柵極結(jié)構(gòu)的具體步驟包括 首先，如圖3A所示，在半導(dǎo)體基底10上形成第一介質(zhì)層20。
體襯底。所述第一介質(zhì)層20為柵氧化層，所述柵氧化層材料包含二氧化硅(Si02)或摻雜鉿(Hf )的二氧化硅。所述形成第一介質(zhì)層的方法選用 熱氧化法或CVD方法。
其次，如圖3B所示，沉積柵層30,所述柵層30覆蓋所述第一介質(zhì)層20。
所述柵層30優(yōu)選地由多晶硅構(gòu)成，或由多晶硅與金屬硅化物等材料 組合而成。
隨后，如圖3C所示，沉積第二介質(zhì)層40，所述第二介質(zhì)層40覆蓋所 述柵層30。
所述第二介質(zhì)層材料包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的一種或 其組合，優(yōu)選為氮化硅；所述第二介質(zhì)層的厚度需保證在柵極結(jié)構(gòu)制造 完成后，形成硅鍺源漏時的反應(yīng)物不與柵極側(cè)表面接觸。所述第二介質(zhì) 層的厚度根據(jù)工藝條件及產(chǎn)品要求確定。優(yōu)選地，所述第二介質(zhì)層的厚 度略小于或等于所述側(cè)墻層疊結(jié)構(gòu)中二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的 一種或其組合層的厚度。
通過控制第二介質(zhì)層的厚度，使得刻蝕所述第三介質(zhì)層后獲得的側(cè) 墻至少部分覆蓋所述第二介質(zhì)層的側(cè)壁，可避免柵極側(cè)表面多晶硅的暴 露，保證在柵極結(jié)構(gòu)制造完成后，形成硅鍺源漏時反應(yīng)物不與柵極側(cè)表 面接觸。
然后，如圖3D所示，刻蝕所述第二介質(zhì)層40及4冊層30。
所述刻蝕后的柵層用以形成柵極。所述刻蝕后的第二介質(zhì)層用以提 供避免在形成硅鍺源漏時反應(yīng)物與4冊極表面接觸的輔助介質(zhì)層。
通過在柵極表面增加第二介質(zhì)層，繼而對所述柵極與第二介質(zhì)層構(gòu) 成的整體結(jié)構(gòu)形成刻獨所述第三介質(zhì)層后獲得的側(cè)墻，進而構(gòu)成4冊^L結(jié) 構(gòu)，可避免在形成硅鍺源漏時反應(yīng)物與柵極表面的接觸。
再后，如圖3E所示，沉積第三介質(zhì)層50,所述第三介質(zhì)層50覆蓋所 述第二介質(zhì)層40及柵層30。所述第三介質(zhì)層用以形成環(huán)繞柵極的側(cè)墻。所述第三介質(zhì)層包含二 氧化硅或二氧化硅與氮氧化硅及/或氮化硅，或二氧化硅、氮氧化硅及/ 或氮化硅與二氧化硅以及二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、氮氧化硅與二 氧化硅構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)中的一種。
最后，如圖3F所示，刻蝕所述第三介質(zhì)層50,以形成側(cè)墻，進而構(gòu) 成所述柵極結(jié)構(gòu)。
圖4A ~ 4D為說明本發(fā)明實施例的柵極結(jié)構(gòu)中刻蝕第三介質(zhì)層以獲得 側(cè)墻的第一制造流程示意圖，如圖所示，沉積-刻蝕所述第三介質(zhì)層以形 成側(cè)墻的步驟包括沉積-刻蝕二氧化石圭(Si02)層或順次沉積-刻蝕二氧 化硅層與氮化硅/氮氧化硅層及二氧化硅、氮氧化硅及/或氮化硅層與二 氧化硅層以及二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、氮氧化硅與二氧化硅層。 以順次沉積-刻蝕二氧化硅層與氮化硅/氮氧化硅層的工藝為例，順次沉 積-刻蝕二氧化硅層與氮化硅/氮氧化硅層的步驟為首先，如圖4A所示， 沉積二氧化硅層5l覆蓋所述刻蝕后的第二介質(zhì)層4O及第一介質(zhì)層20;隨 后，如圖4B所示，刻蝕所述二氧化v5圭層，以形成借以構(gòu)成側(cè)墻層疊結(jié)構(gòu) 的側(cè)墻基層52;然后，如圖4C所示，沉積氮化硅/氮氧化硅層53,以覆蓋 所述刻蝕后的二氧化硅層、第二介質(zhì)層及第一介質(zhì)層；最后，如圖4D所 示，刻蝕氮化硅/氮氧化硅層，構(gòu)成側(cè)墻層疊結(jié)構(gòu)54。同理，順次沉積-刻蝕二氧化硅層、氮化硅/氮氧化硅層與二氧化硅層的步驟為首先沉積 二氧化硅層，以覆蓋所述刻蝕后的第二介質(zhì)層及第一介質(zhì)層；隨后刻蝕 二氧化硅層，以形成借以構(gòu)成側(cè)墻層疊結(jié)構(gòu)的第一側(cè)墻基層；然后沉積 氮化硅/氮氧化硅層，以覆蓋所述刻蝕后的第一側(cè)墻基層、第二介質(zhì)層及 第一介質(zhì)層；再后刻蝕氮化硅/氮氧化硅層，以形成借以構(gòu)成側(cè)墻層疊結(jié) 構(gòu)的第二側(cè)墻基層；然后沉積二氧化硅層，以覆蓋所述刻蝕后的第二側(cè) 墻基層、第二介質(zhì)層及第一介質(zhì)層；最后刻蝕二氧化硅，構(gòu)成側(cè)墻層疊 結(jié)構(gòu)。
圖5A ~ 5D為說明本發(fā)明實施例的柵極結(jié)構(gòu)中刻蝕第三介質(zhì)層以獲得 側(cè)墻的第二制造流程示意圖，如圖所示，以順次沉積-刻蝕二氧化硅層與氮化硅/氮氧化硅層的工藝為例，沉積-刻蝕所述第三介質(zhì)層以形成側(cè)墻
的步驟還可包括首先，如圖5A所示，順次沉積二氧化硅層51與氮化硅/ 氮氧化硅層53;隨后，如圖5B-5C所示，順次刻蝕所述柵層上表面的二 氧化硅層51與氮化硅/氮氧化硅層53;最后，如圖5D所示，刻蝕所述第二 介質(zhì)層及柵層側(cè)表面的二氧化硅層與氮化硅/氮氧化硅層。
本發(fā)明提供的一種柵極結(jié)構(gòu)，包含位于半導(dǎo)體基底上的第一介質(zhì)層、 位于所述第一介質(zhì)層上的柵極和位于所述柵極上的第二介質(zhì)層以及環(huán)繞 所述柵極和所述第二介質(zhì)層的第三介質(zhì)層，所述第三介質(zhì)層至少部分覆 蓋所述第二介質(zhì)層的側(cè)壁。
所述第二介質(zhì)層材料包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的一種或 其組合，優(yōu)選為氮化硅；所述第三介質(zhì)層包含二氧化硅或二氧化硅與氮 氧化^圭及/或氮化硅，或二氧化石圭、氮氧化石圭及/或氮化石圭與二氧化硅以 及二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、氮氧化硅與二氧化硅構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu) 中的一種；所述第二介質(zhì)層的厚度根據(jù)工藝條件及產(chǎn)品要求確定。優(yōu)選 地，所述第二介質(zhì)層的厚度略小于或等于所述側(cè)墻層疊結(jié)構(gòu)中二氧化石圭、 氮化硅、氮氧化硅中的一種或其組合層的厚度。
通過控制第二介質(zhì)層的厚度，使得刻蝕所述第三介質(zhì)層后獲得的側(cè) 墻至少部分覆蓋所述第二介質(zhì)層的側(cè)壁，可避免柵極側(cè)表面多晶硅的暴 露，保證在柵極結(jié)構(gòu)制造完成后，形成硅鍺源漏時反應(yīng)物不與柵一及側(cè)表 面接觸。
盡管通過在此的實施例描述說明了本發(fā)明，和盡管已經(jīng)足夠詳細地 描述了實施例，申請人不希望以任何方式將權(quán)利要求書的范圍限制在這 種細節(jié)上。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說另外的優(yōu)勢和改進是顯而易見的。 因此，在較寬范圍的本發(fā)明不限于表示和描述的特定細節(jié)、表達的設(shè)備 和方法和說明性例子。因此，可以偏離這些細節(jié)而不脫離申請人總的發(fā) 明概念的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種柵極結(jié)構(gòu)制造方法，包括在半導(dǎo)體基底上形成第一介質(zhì)層；沉積柵層，此柵層覆蓋所述第一介質(zhì)層；沉積第二介質(zhì)層，此第二介質(zhì)層覆蓋所述柵層；刻蝕所述第二介質(zhì)層及柵層；沉積第三介質(zhì)層，此第三介質(zhì)層覆蓋所述第二介質(zhì)層及柵層；刻蝕所述第三介質(zhì)層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的柵極結(jié)構(gòu)制造方法，其特征在于所述第一 介質(zhì)層材料包含二氧化硅或摻雜鉿的二氧化硅。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的柵極結(jié)構(gòu)制造方法，其特征在于所述 柵層材料包含多晶硅。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的柵極結(jié)構(gòu)制造方法，其特征在于所述第二 介質(zhì)層材料包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的一種或其組合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柵極結(jié)構(gòu)制造方法，其特征在于所述第三 介質(zhì)層包含二氧化硅或二氧化硅與氮氧化硅及/或氮化硅，或二氧化硅、 氮氧化硅及/或氮化硅與二氧化硅以及二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、 氮氧化硅與二氧化硅構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)中的一種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的柵極結(jié)構(gòu)制造方法，其特征在于所述 第二介質(zhì)層的厚度小于或等于所述第三介質(zhì)層層疊結(jié)構(gòu)中二氧化硅、氮 化硅、氮氧化硅中的一種或其組合層的厚度。
7. —種柵極結(jié)構(gòu)，包含位于半導(dǎo)體基底上的第一介質(zhì)層、位于所述第 一介質(zhì)層上的柵極和位于所述柵極上的第二介質(zhì)層以及環(huán)繞所述棚-極 和第二介質(zhì)層的第三介質(zhì)層，所述第三介質(zhì)層至少部分覆蓋所述第二介 質(zhì)層的側(cè)壁。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的柵極結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第二介質(zhì)層材料包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的一種或其組合。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的柵極結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第三介質(zhì)層包 含二氧化硅或二氧化硅與氮氧化硅及/或氮化硅，或二氧化硅、氮氧化 硅及/或氮化硅與二氧化硅以及二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、氮氧化 硅與二氧化硅構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)中的一種。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的柵極結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第二介 質(zhì)層的厚度小于或等于所述第三介質(zhì)層層疊結(jié)構(gòu)中二氧化硅、氮化硅、 氮氧化硅中的一種或其組合層的厚度。
全文摘要
一種柵極結(jié)構(gòu)制造方法，包括在半導(dǎo)體基底上形成第一介質(zhì)層；沉積柵層，此柵層覆蓋所述第一介質(zhì)層；沉積第二介質(zhì)層，此第二介質(zhì)層覆蓋所述柵層；刻蝕所述第二介質(zhì)層及柵層；沉積第三介質(zhì)層，此第三介質(zhì)層覆蓋所述第二介質(zhì)層及柵層；刻蝕所述第三介質(zhì)層。通過在柵極表面增加第二介質(zhì)層，繼而對所述柵極與第二介質(zhì)層構(gòu)成的整體結(jié)構(gòu)形成刻蝕所述第三介質(zhì)層后獲得的側(cè)墻，進而構(gòu)成柵極結(jié)構(gòu)，可避免在形成硅鍺源漏時反應(yīng)物與柵極表面的接觸。
文檔編號H01L21/02GK101330006SQ200710042148
公開日2008年12月24日 申請日期2007年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月18日
發(fā)明者乒 劉, 張世謀, 張海洋, 馬擎天 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司