專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法。
背景技術(shù)：
集成電路尤其是超大規(guī)模集成電路中的主要器件是金屬氧化物半導(dǎo)體(MetalOxide Semiconductor,簡(jiǎn)稱(chēng)M0S)。集成電路自發(fā)明以來(lái),其在性能和功能上的進(jìn)步是突飛猛進(jìn)的，并且MOS器件的幾何尺寸一直在不斷縮小，目前其特征尺寸已經(jīng)進(jìn)入納米尺度。如圖I所示為MOS晶體管結(jié)構(gòu)示意圖,所述MOS晶體管包括襯底010,所述襯底010包括正面001及與正面001相對(duì)的背面002 ;位于所述襯底010正面001的柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)包括位于襯底010上的柵極氧化層020及柵極021 ;位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)襯底 010內(nèi)的源區(qū)/漏區(qū)031。具體地，公開(kāi)號(hào)為CN101079376A的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中提供一種所述柵極結(jié)構(gòu)的形成方法。在半導(dǎo)體工藝中，上述MOS晶體管常被放置于特定的電場(chǎng)環(huán)境中。如圖2所示，在等離子氣相沉積工藝中，所述襯底010放置于基板005表面，同時(shí)所述基板005連接于一定電位，如接地，使離化后的離子040能夠定向沉積在所述襯底010的正面。對(duì)應(yīng)地，所述背面002同時(shí)具有一定電位，在電場(chǎng)環(huán)境下，位于柵極021內(nèi)的載流子則會(huì)受到電場(chǎng)作用力，向所述背面002方向移動(dòng)，所述載流子將可能通過(guò)所述柵極氧化層020，破壞柵極氧化層020的絕緣性質(zhì)。尤其地，當(dāng)器件尺寸縮小時(shí)，柵極氧化層020的厚度同時(shí)相應(yīng)地變薄，避免柵極氧化層020的絕緣性質(zhì)遭到破壞，對(duì)提高柵極氧化層020的質(zhì)量非常重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法，避免損傷柵極氧化層的絕緣性質(zhì)，提高柵極氧化層的質(zhì)量。本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括襯底，所述襯底包括正面及與所述正面相對(duì)的背面；位于所述襯底背面的阻擋層，所述阻擋層至少包含有一層氮化硅層或一層氧化硅層。可選的，所述襯底的正面形成有器件區(qū)?？蛇x的，所述阻擋層至少包含有一層氮化硅層和一層氧化硅層?？蛇x的，所述氮化硅層位于所述襯底背面，所述氧化硅層位于所述氮化硅層表面?？蛇x的，所述氮化硅層的厚度范圍為50 500埃，所述氧化硅層的厚度范圍為50 500埃。本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，包括提供襯底，在所述襯底的背面形成氮化硅層、在所述氮化硅層表面形成氧化硅層。可選的，還包括
在所述襯底正面形成柵極結(jié)構(gòu)、位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)襯底內(nèi)的源區(qū)和漏區(qū)，所述源區(qū)和漏區(qū)具有摻雜離子；在暴露出的襯底正面和柵極結(jié)構(gòu)表面形成應(yīng)力層；對(duì)所述源區(qū)和漏區(qū)進(jìn)行熱處理，激活源區(qū)和漏區(qū)內(nèi)的摻雜離子；去除所述應(yīng)力層?？蛇x的，所述柵極結(jié)構(gòu)包括位于襯底正面的柵極氧化層、及位于柵極氧化層表面的柵極，所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)還形成有氮化硅層作為側(cè)墻，位于所述襯底背面的氮化硅層與 所述側(cè)墻通過(guò)同步工藝形成?？蛇x的，位于襯底背面的氧化硅層厚度范圍為50 500埃。可選的，位于襯底背面的氮化硅層厚度范圍為50 500埃。可選的，位于襯底背面的氧化硅的形成方法包括在所述襯底背面的氮化硅層表面形成氧化硅層，同時(shí)在襯底正面形成氧化硅層，襯底正面的氧化硅層覆蓋柵極結(jié)構(gòu)、源區(qū)和漏區(qū)；去除襯底正面的氧化硅層。可選的，去除所述正面的氧化硅層的方法為通過(guò)第一濕法刻蝕溶液，并采用旋涂法，去除位于襯底正面的氧化硅層。可選的，所述第一濕法刻蝕溶液為氫氟酸或緩沖氧化蝕刻劑。可選的，所述旋涂的速率范圍為100 1000轉(zhuǎn)/分?？蛇x的，所述應(yīng)力層為氮化硅層?？蛇x的，濕法刻蝕去除所述氮化硅層?？蛇x的，去除所述氮化硅層為第二濕法刻蝕溶液，所述第二濕法刻蝕溶液為磷酸。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)所述襯底背面形成有阻擋層，所述阻擋層至少包括有一層氮化硅層或一層氧化硅，在電場(chǎng)環(huán)境中，所述阻擋層使得所述襯底背面和電場(chǎng)環(huán)境保持絕緣性質(zhì)，避免柵極中的載流子因電場(chǎng)作用，向襯底背面移動(dòng)，進(jìn)一步避免載流子損傷柵極氧化層的絕緣性質(zhì)，提高柵極氧化層的質(zhì)量。進(jìn)一步地，所述襯底背面的阻擋層至少包含有一層氧化硅層和一層氮化硅層，為多層堆疊阻擋層，若后續(xù)的工藝對(duì)氧化硅層或氮化硅層造成損傷，所述阻擋層的材料不會(huì)全部被損傷，仍可保持阻擋層的絕緣性質(zhì)，進(jìn)一步避免載流子損傷柵極氧化層的絕緣性質(zhì)，提高柵極氧化層的質(zhì)量。進(jìn)一步地，同時(shí)在襯底的正面和背面形成氧化硅層，并通過(guò)濕法同時(shí)旋涂的方式去除正面的氧化硅層，避免背面的氧化硅層受到濕法刻蝕的損傷，提高氧化硅層對(duì)氮化硅層的保護(hù)，避免氮化硅的損傷導(dǎo)致的柵極氧化層質(zhì)量的下降，進(jìn)一步提高半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)性能的可靠性。


圖I是現(xiàn)有技術(shù)MOS晶體管結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是等離子氣相沉積工藝示意圖。圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖。圖4至圖8是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)有技術(shù)中，若襯底背面具有一定電位，在電場(chǎng)環(huán)境下，位于柵極內(nèi)載流子則會(huì)受到電場(chǎng)作用力，向所述背面方向移動(dòng)，所述載流子將可能通過(guò)所述柵極氧化層，破壞柵極氧化層的絕緣性質(zhì)。為解決上述問(wèn)題，提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括襯底，所述襯底包括正面及與所述正面相對(duì)的背面；位于所述襯底背面的阻擋層，所述阻擋層至少包含有一層氮
化娃層或一層氧化娃層。通過(guò)所述襯底背面形成有阻擋層，在電場(chǎng)環(huán)境中，所述阻擋層使得所述襯底背面和電場(chǎng)環(huán)境保持絕緣性質(zhì)，避免載流子損傷柵極氧化層的絕緣性質(zhì)，提高柵極氧化層的質(zhì)
量。 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。在以下描述中闡述了具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以多種不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類(lèi)似推廣。因此本發(fā)明不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施的限制。如圖3所示,為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖。包括襯底100，所述襯底100包括正面120及與所述正面120相對(duì)的背面110 ;位于所述襯底背面110的阻擋層200，所述阻擋層200至少包含有一層氮化硅層210或一層氧化硅層 220。本實(shí)施例中，所述阻擋層200示出為兩層，所述襯底100的背面110表面形成有一層氮化硅層210，所述一層氮化硅層210表面還形成有一層氧化硅層220。所述氮化硅層210的厚度范圍為50 500埃，所述氧化硅層220的厚度范圍為50 500埃。作為其他實(shí)施例，所述阻擋層200可以?xún)H為一層氮化硅層，或者僅為一層氧化硅層。進(jìn)一步地，所述阻擋層200還可以為兩層以上的材料，如氧化硅層-氮化硅層-氧化娃層-氮化娃層，或者氮化娃層-氧化娃層-氮化娃層-氧化娃層。所述襯底100的正面120形成有器件區(qū)(未示出)。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例還提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，包括提供襯底，在所述襯底的背面形成氮化硅層、在所述氮化硅層表面形成氧化硅層。如圖4至圖8是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，提供襯底100，在所述襯底100的背面形成氮化硅層210。所述襯底100包括有正面120及與所述正面120相對(duì)應(yīng)的背面110。在所述襯底正面形成柵極結(jié)構(gòu)、源區(qū)/漏區(qū)131，所述源區(qū)/漏區(qū)131具有摻雜離子。所述柵極結(jié)構(gòu)包括依次位于襯底的柵極氧化層120及柵極121，所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)還形成有氮化硅層作為側(cè)墻123。位于襯底100背面110的氧化硅層210厚度范圍為50 500埃。通過(guò)所述襯底100背面110形成有阻擋層200，在電場(chǎng)環(huán)境中，所述阻擋層200使得所述襯底100背面110和電場(chǎng)環(huán)境保持絕緣性質(zhì)，避免載流子損傷柵極氧化層的絕緣性質(zhì)，提高柵極氧化層的質(zhì)量。作為一個(gè)實(shí)施例，位于所述襯底背面的氮化硅層210與所述側(cè)墻123通過(guò)同步工藝形成。具體地首先提供襯底100，所述襯底100包括有正面120及與所述正面120相對(duì)應(yīng)的背面110，在所述正面形成柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)包括依次位于襯底的柵極氧化層120及柵極121 ；接著，將上述結(jié)構(gòu)放置于氮化硅環(huán)境中，在所述襯底100的正面120和背面110同時(shí)形成氮化硅層，并通過(guò)圖案化刻蝕，在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)形成側(cè)墻123 ；以所述柵極結(jié)構(gòu)及側(cè)墻123為掩膜，對(duì)所述襯底100進(jìn)行離子摻雜，在所述側(cè)墻123兩側(cè)的襯底100內(nèi)形成源區(qū)/漏區(qū)131。如圖5所示，在所述襯底100的正面120和背面110同時(shí)形成氧化硅層220，位于 襯底100背面110的氧化硅層220厚度范圍為50 500埃。如圖6所示，去除正面120的氧化硅層220。具體地，采用第一濕法刻蝕溶液，去除正面120的氧化硅層220。所述第一濕法刻蝕溶液為氫氟酸或緩沖氧化蝕刻劑。采用濕法刻蝕，避免同時(shí)去除背面110的氧化硅層220。進(jìn)一步地，還可以同時(shí)采用旋涂法進(jìn)行濕法刻蝕，所述旋涂的速率范圍為100 1000轉(zhuǎn)/分。即所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和第一濕法刻蝕溶液的噴頭具有相對(duì)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，提高濕法刻蝕的均勻度。如圖7所示，在暴露出的襯底正面120和柵極結(jié)構(gòu)表面形成應(yīng)力層150。所述應(yīng)力層150為氧化硅，所述應(yīng)力層150的厚度范圍為100 500埃。采用應(yīng)力層可以改善MOS晶體管的機(jī)械應(yīng)力性能。若為NMOS晶體管，則對(duì)應(yīng)為張應(yīng)力層；若在PMOS晶體管，則對(duì)應(yīng)為壓應(yīng)力層。通過(guò)所述應(yīng)力層技術(shù)，可以增大PMOS晶體管和NMOS晶體管的驅(qū)動(dòng)電流，提聞了電路的響應(yīng)速度。如圖8所示，對(duì)所述源區(qū)/漏區(qū)131進(jìn)行熱處理，激活源區(qū)/漏區(qū)131內(nèi)的摻雜離子，并恢復(fù)離子注入引起的襯底100內(nèi)晶格損傷。作為一個(gè)實(shí)施例，所述熱處理為對(duì)所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行尖峰退火處理。所述尖峰退火的主要過(guò)程包括首先將所述襯底100加熱到一定溫度，當(dāng)所述溫度穩(wěn)定一段時(shí)間后，再快速升溫，到達(dá)峰值溫度后立即降溫。所述尖峰退火處理的關(guān)鍵參數(shù)在于溫度曲線的峰值溫度、峰值溫度的駐留時(shí)間以及溫度發(fā)散度(即退火溫度保持在峰值溫度附近區(qū)域的時(shí)間)。在具體實(shí)施例中，所述尖峰退火處理的峰值溫度為1000至1100攝氏度。繼續(xù)參考圖8，去除所述應(yīng)力層150。具體為濕法刻蝕，去除所述應(yīng)力層150為第二濕法刻蝕溶液，所述第二濕法刻蝕溶液為磷酸。在該步驟中，所述襯底100背面110的阻擋層200包含有一層氧化硅層220，所述氧化硅層220覆蓋所述氮化硅層210，為多層堆疊阻擋層。因?yàn)樗龆鄬佣询B的阻擋層200中，所述氧化硅層220覆蓋氮化硅層210，避免去除應(yīng)力層150的第二濕法刻蝕溶液對(duì)背面110的氮化硅層210造成損傷，可保持阻擋層200的絕緣性質(zhì)，進(jìn)一步避免載流子損傷柵極氧化層的絕緣性質(zhì)，提高柵極氧化層的質(zhì)量。本實(shí)施例中，所述阻擋層200為多層堆疊阻擋層，在去除應(yīng)力層150工藝中，避免第二濕法刻蝕溶液對(duì)襯底100背面的阻擋層200造成徹底損傷，即所述阻擋層200不會(huì)全部被損傷，仍可保持阻擋層的絕緣性質(zhì)，進(jìn)一步避免載流子損傷柵極氧化層的絕緣性質(zhì)，提高柵極氧化層的質(zhì)量。作為其他實(shí)施例，如后續(xù)在襯底100的正面形成接觸孔等互連結(jié)構(gòu)工藝中，襯底100的正面120可能會(huì)有去除氧化硅層或氮化硅層的工藝，所述阻擋層200可以使得所述阻擋層200不會(huì)全部被損傷，仍可保持阻擋層的絕緣性質(zhì)，避免載流子損傷柵極氧化層的絕緣性質(zhì)，提高柵極氧化層的質(zhì)量。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)所述襯底背面形成有阻擋層，所述阻擋層至少包括有一層氮化硅層或一層氧化硅，在電場(chǎng)環(huán)境中，所述阻擋層使得所述襯底背面和電場(chǎng)環(huán)境保持絕緣性質(zhì)，避免柵極中的載流子因電場(chǎng)作用，向襯底背面移動(dòng)，進(jìn)一步避免載流子損傷柵極氧化層的絕緣性質(zhì)，提高柵極氧化層的質(zhì)量。所述襯底背面的阻擋層至少包含有一層氧化硅層和一層氮化硅層，為多層堆疊阻 擋層，若后續(xù)的工藝對(duì)氧化娃層或氮化娃層造成損傷，所述阻擋層的材料不會(huì)全部被損傷，仍可保持阻擋層的絕緣性質(zhì)，進(jìn)一步避免載流子損傷柵極氧化層的絕緣性質(zhì)，提高柵極氧化層的質(zhì)量。進(jìn)一步地，同時(shí)在襯底的正面和背面形成氧化硅層，并通過(guò)濕法同時(shí)旋涂的方式去除正面的氧化硅層，避免背面的氧化硅層受到濕法刻蝕的損傷，提高氧化硅層對(duì)氮化硅層的保護(hù)，避免氮化硅的損傷導(dǎo)致的柵極氧化層質(zhì)量的下降，進(jìn)一步提高半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)性能的可靠性。雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括 襯底，所述襯底包括正面及與所述正面相對(duì)的背面； 位于所述襯底背面的阻擋層，所述阻擋層至少包含有一層氮化硅層或一層氧化硅層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述襯底的正面形成有器件區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述阻擋層至少包含有一層氮化硅層和一層氧化娃層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述氮化硅層位于所述襯底背面，所述氧化硅層位于所述氮化硅層表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述氮化硅層的厚度范圍為50 500埃，所述氧化硅層的厚度范圍為50 500埃。
6.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，包括提供襯底，在所述襯底的背面形成氮化硅層、在所述氮化硅層表面形成氧化硅層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，還包括 在所述襯底正面形成柵極結(jié)構(gòu)、位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)襯底內(nèi)的源區(qū)和漏區(qū)，所述源區(qū)和漏區(qū)具有摻雜離子； 在暴露出的襯底正面和柵極結(jié)構(gòu)表面形成應(yīng)力層； 對(duì)所述源區(qū)和漏區(qū)進(jìn)行熱處理，激活源區(qū)和漏區(qū)內(nèi)的摻雜離子； 去除所述應(yīng)力層。
8.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述柵極結(jié)構(gòu)包括位于襯底正面的柵極氧化層、及位于柵極氧化層表面的柵極，所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)還形成有氮化硅層作為側(cè)墻，位于所述襯底背面的氮化硅層與所述側(cè)墻通過(guò)同步工藝形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，位于襯底背面的氧化硅層厚度范圍為50 500埃。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，位于襯底背面的氮化硅層厚度范圍為50 500埃。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，位于襯底背面的氧化硅的形成方法包括在所述襯底背面的氮化硅層表面形成氧化硅層，同時(shí)在襯底正面形成氧化硅層，襯底正面的氧化硅層覆蓋柵極結(jié)構(gòu)、源區(qū)和漏區(qū)；去除襯底正面的氧化硅層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，去除所述正面的氧化硅層的方法為通過(guò)第一濕法刻蝕溶液，并采用旋涂法，去除位于襯底正面的氧化硅層。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述第一濕法刻蝕溶液為氫氟酸或緩沖氧化蝕刻劑。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述旋涂的速率范圍為100 1000轉(zhuǎn)/分。
15.根據(jù)權(quán)利要求7所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述應(yīng)力層為氮化硅層。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，濕法刻蝕去除所述氮化娃層。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，去除所述氮化硅層為第二濕法刻蝕溶液，所述第二濕法刻蝕溶液為磷酸。
全文摘要
一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括襯底，所述襯底包括正面及與所述正面相對(duì)的背面；位于所述襯底背面的阻擋層，所述阻擋層至少包含有一層氮化硅層或一層氧化硅層。本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法。通過(guò)所述襯底背面形成有阻擋層，在電場(chǎng)環(huán)境中，所述阻擋層使得所述襯底背面和電場(chǎng)環(huán)境保持絕緣性質(zhì)，避免載流子損傷柵極氧化層的絕緣性質(zhì)，提高柵極氧化層的質(zhì)量。
文檔編號(hào)H01L23/29GK102800699SQ20111013668
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2011年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月25日
發(fā)明者韓秋華, 黃怡, 李超偉 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司