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半導體結(jié)構(gòu)的制造方法與流程

文檔序號:12725030閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種半導體結(jié)構(gòu)的制造方法,其特征在于,包括:

形成半導體基底,所述半導體基底包括襯底、凸出于所述襯底的鰭部,所述襯底包括第一區(qū)域和第二區(qū)域,凸出于所述第一區(qū)域襯底的鰭部為第一鰭部,凸出于所述第二區(qū)域襯底的鰭部為第二鰭部;

在所述第一鰭部表面形成第一偽柵結(jié)構(gòu)并在所述第二鰭部表面形成第二偽柵結(jié)構(gòu),其中,所述第一偽柵結(jié)構(gòu)包括柵氧化層和第一偽柵電極層,所述第二偽柵結(jié)構(gòu)包括偽柵氧化層和第二偽柵電極層;

在所述半導體基底表面形成介質(zhì)層,所述介質(zhì)層與所述第一偽柵結(jié)構(gòu)和第二偽柵結(jié)構(gòu)齊平并露出所述第一偽柵電極層和第二偽柵電極層;

去除所述第一偽柵電極層,暴露出部分柵氧化層并在所述介質(zhì)層內(nèi)形成第一開口,去除所述第二偽柵電極層,暴露出部分偽柵氧化層并在所述介質(zhì)層內(nèi)形成第二開口;

對所述第一開口底部的柵氧化層以及所述第二開口底部的偽柵氧化層進行第一退火工藝;

第一退火工藝后,對所述第一開口底部的柵氧化層以及所述第二開口底部的偽柵氧化層進行摻氮工藝;

所述摻氮工藝之后,去除所述第二開口底部的偽柵氧化層,暴露出所述第二鰭部的部分表面;

去除所述第二開口底部的偽柵氧化層之后,對所述第一鰭部和第二鰭部進行第二退火工藝;

第二退火工藝后,在所述柵氧化層表面、第一開口側(cè)壁以及第二開口的底部和側(cè)壁上形成柵介質(zhì)層;

在所述第一開口和第二開口中填充金屬層,位于所述第一開口中的柵氧化層、柵介質(zhì)層和金屬層用于構(gòu)成第一柵極結(jié)構(gòu),位于所述第二開口中的柵介質(zhì)層和金屬層用于構(gòu)成第二柵極結(jié)構(gòu)。

2.如權(quán)利要求1所述的半導體結(jié)構(gòu)的制造方法,其特征在于,所述柵氧化層和偽柵氧化層的材料為氧化硅。

3.如權(quán)利要求1所述的半導體結(jié)構(gòu)的制造方法,其特征在于,形成所述柵氧 化層和偽柵氧化層的工藝為原位蒸汽生成氧化工藝。

4.如權(quán)利要求3所述的半導體結(jié)構(gòu)的制造方法,其特征在于,所述原位蒸汽生成氧化工藝的工藝參數(shù)包括:提供O2和H2,O2流量為1sccm至30sccm,H2流量為1.5sccm至15sccm,腔室溫度為700攝氏度至1200攝氏度。

5.如權(quán)利要求1所述的半導體結(jié)構(gòu)的制造方法,其特征在于,所述第一退火工藝為快速熱退火工藝。

6.如權(quán)利要求5所述的半導體結(jié)構(gòu)的制造方法,其特征在于,所述第一退火工藝的工藝參數(shù)包括:退火溫度為700攝氏度至1000攝氏度,工藝時間為5秒至20秒,壓強為50托至300托,反應氣體為氧氣,輔助氣體為氮氣,氧氣與氮氣的氣體流量比值為1:20至1:5。

7.如權(quán)利要求1所述的半導體結(jié)構(gòu)的制造方法,其特征在于,所述摻氮工藝為等離子體氮化工藝。

8.如權(quán)利要求7所述的半導體結(jié)構(gòu)的制造方法,其特征在于,所述摻氮工藝的工藝參數(shù)包括:功率為600瓦至1000瓦,壓強為10毫托至30毫托,工藝時間為10秒至30秒,反應氣體為氮氣,輔助氣體為氦氣,氮氣的氣體流量為50每分鐘標準毫升至120每分鐘標準毫升,氦氣的氣體流量為80每分鐘標準毫升至150每分鐘標準毫升。

9.如權(quán)利要求1所述的半導體結(jié)構(gòu)的制造方法,其特征在于,去除所述第二開口底部的偽柵氧化層之后,對所述第一鰭部和第二鰭部進行第二退火工藝之前,還包括:對所述第一開口底部的柵氧化層以及第二開口底部的第二鰭部表面進行柵氧化層生長表面處理工藝。

10.如權(quán)利要求9所述的半導體結(jié)構(gòu)的制造方法,其特征在于,所述柵氧化層生長表面處理的工藝參數(shù)包括:功率為300瓦至600瓦,壓強為10毫托至30毫托,工藝時間為10秒至30秒,反應氣體為氮氣,輔助氣體為氦氣,氮氣的氣體流量為50每分鐘標準毫升至120每分鐘標準毫升,氦氣的氣體流量為80每分鐘標準毫升至150每分鐘標準毫升。

11.如權(quán)利要求1所述的半導體結(jié)構(gòu)的制造方法,其特征在于,所述第二退火工藝為等離子體氮化退火工藝。

12.如權(quán)利要求11所述的半導體結(jié)構(gòu)的制造方法,其特征在于,所述第二退火工藝的工藝參數(shù)包括:退火溫度為950攝氏度至1100攝氏度,工藝時間為10秒至30秒,壓強為0.4托至1托,反應氣體為氧氣,氧氣的氣體流量為0.5每分鐘標準升至2每分鐘標準升。

13.如權(quán)利要求1所述的半導體結(jié)構(gòu)的制造方法,其特征在于,所述第一區(qū)域為N型區(qū)或P型區(qū),所述第二區(qū)域為N型區(qū)或P型區(qū),所述第一區(qū)域和第二區(qū)域類型相同。

14.如權(quán)利要求13所述的半導體結(jié)構(gòu)的制造方法,其特征在于,在所述柵氧化層表面、第一開口側(cè)壁以及第二開口的底部和側(cè)壁上形成柵介質(zhì)層后,在所述第一開口和第二開口中填充金屬層之前,還包括:在所述柵介質(zhì)層表面形成功函數(shù)層;

所述第一區(qū)域和第二區(qū)域為N型區(qū),所述功函數(shù)層為N型功函數(shù)材料;

或者,所述第一區(qū)域和第二區(qū)域為P型區(qū),所述功函數(shù)層為P型功函數(shù)材料。

15.如權(quán)利要求14所述的半導體結(jié)構(gòu)的制造方法,其特征在于,所述第一區(qū)域和第二區(qū)域為N型區(qū),所述功函數(shù)層的材料包括TiAl、TaAlN、TiAlN、MoN、TaCN和AlN中的一種或幾種;

或者,所述第一區(qū)域和第二區(qū)域為P型區(qū),所述功函數(shù)層的材料包括Ta、TiN、TaN、TaSiN和TiSiN中的一種或幾種。

16.如權(quán)利要求14所述的半導體結(jié)構(gòu)的制造方法,其特征在于,形成所述第一柵極結(jié)構(gòu)和第二柵極結(jié)構(gòu)的步驟包括:在所述第一開口底部的柵氧化層表面、第一開口側(cè)壁、第二開口底部以及第二開口側(cè)壁上形成柵介質(zhì)層,所述柵介質(zhì)層還覆蓋所述介質(zhì)層表面;

在所述柵介質(zhì)層表面形成功函數(shù)層;

在所述功函數(shù)層表面形成金屬層,所述金屬層填充滿所述第一開口和第二開口且所述金屬層頂部高于所述介質(zhì)層頂部;

研磨去除高于所述介質(zhì)層頂部的金屬層,在所述第一區(qū)域的功函數(shù)層表面形成第一柵電極層,在所述第二區(qū)域的功函數(shù)層表面形成第二柵電極層。

17.如權(quán)利要求16所述的半導體結(jié)構(gòu)的制造方法,其特征在于,研磨去除高于 所述介質(zhì)層頂部的金屬層的同時,研磨去除高于所述介質(zhì)層頂部的柵介質(zhì)層和功函數(shù)層,在所述第一區(qū)域形成位于所述柵氧化層表面和第一開口側(cè)壁的第一柵介質(zhì)層,以及位于所述第一柵介質(zhì)層表面的第一功函數(shù)層;在所述第二區(qū)域形成位于所述第二開口底部和側(cè)壁的第二柵介質(zhì)層以及位于所述第二柵介質(zhì)層表面的第二功函數(shù)層。

18.如權(quán)利要求16所述的半導體結(jié)構(gòu)的制造方法,其特征在于,去除所述第二開口底部的偽柵氧化層之后,對所述第一鰭部和第二鰭部進行第二退火工藝之前,還包括:在所述第一開口底部的柵氧化層表面形成第一界面層,在所述第二開口底部的第二鰭部表面形成第二界面層;

在所述第一開口底部的柵氧化層表面、第一開口側(cè)壁、第二開口底部以及第二開口側(cè)壁上形成柵介質(zhì)層的步驟包括:在所述第一開口底部的第一界面層表面、第一開口側(cè)壁、第二開口底部的第二界面層以及第二開口側(cè)壁上形成柵介質(zhì)層。

19.如權(quán)利要求1所述的半導體結(jié)構(gòu)的制造方法,其特征在于,在同一道工藝步驟中,刻蝕去除所述第一偽柵電極層和第二偽柵電極層。

20.如權(quán)利要求19所述的半導體結(jié)構(gòu)的制造方法,其特征在于,刻蝕去除所述第一偽柵電極層和第二偽柵電極層的步驟包括:采用干法刻蝕工藝刻蝕去除所述第一偽柵電極層和第二偽柵電極層。

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