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半導(dǎo)體器件的形成方法_3

文檔序號(hào):8923802閱讀:來源:國知局
在所述選擇性外延沉積工藝之后,采用離子注入工藝形成源區(qū)和漏區(qū)。在其他實(shí)施例中,在形成源區(qū)和漏區(qū)之前,也能夠不形成應(yīng)力層。
[0054]本實(shí)施例中,所述第三開口的形成工藝包括:以各向異性的干法刻蝕工藝刻蝕襯底以形成側(cè)壁垂直于襯底200表面的第三開口 ;再以各向異性的濕法刻蝕工藝使所述第三開口的側(cè)壁形成頂角,且所述頂角向偽柵極結(jié)構(gòu)底部延伸,使所述第三開口的側(cè)壁相對(duì)于襯底200表面呈“ Σ ”型。在所述具有“ Σ ”型側(cè)壁的第三開口內(nèi)形成的應(yīng)力層205能夠向晶體管溝道區(qū)提供更大應(yīng)力,以增強(qiáng)溝道區(qū)的載流子遷移率。在其他實(shí)施例中,所述第三開口的側(cè)壁也能夠垂直于襯底200表面。
[0055]所述源區(qū)和漏區(qū)表面還具有半導(dǎo)體層206,所述停止層203形成于所述半導(dǎo)體層206表面。本實(shí)施例中,所述半導(dǎo)體層206位于所述應(yīng)力205的表面,所述半導(dǎo)體層206的材料為半導(dǎo)體材料,本實(shí)施例中的半導(dǎo)體層206材料為硅、厚度為100埃?200埃;在其他實(shí)施例中,所述半導(dǎo)體層206的材料還能夠與應(yīng)力層205的材料一致。所述半導(dǎo)體層206的形成工藝為選擇性外延沉積工藝。在后續(xù)去除第一開口底部的無定形層之后,暴露出所述半導(dǎo)體層206表面。
[0056]本實(shí)施例中,所述柵極結(jié)構(gòu)201周圍的襯底200中具有隔離結(jié)構(gòu)221,所述隔離結(jié)構(gòu)221的材料為氧化硅。而且,所述隔離結(jié)構(gòu)221表面也能夠形成柵極結(jié)構(gòu)201,所述柵極結(jié)構(gòu)201能夠作為替代柵,用于使器件分布更均勻,以利于拋光等工藝的進(jìn)行;此外,所述位于隔離結(jié)構(gòu)221表面的柵極結(jié)構(gòu)201也能夠作為芯片電路中的電容結(jié)構(gòu)或電阻結(jié)構(gòu)。
[0057]請(qǐng)參考圖6,在介質(zhì)層204表面形成掩膜層207,所述掩膜層207暴露出源區(qū)和漏區(qū)的對(duì)應(yīng)位置。
[0058]所述掩膜層207定義了需要形成第一開口的對(duì)應(yīng)位置。本實(shí)施例中所述掩膜層207為光刻膠層,所述光刻膠層采用旋涂或噴涂工藝形成,并且經(jīng)過曝光工藝以圖形化。為了提高晶體管的載流子遷移率、提高驅(qū)動(dòng)電流,本實(shí)施例中使所述掩膜層207暴露出的區(qū)域圖形為矩形或條形,且所述矩形的長邊與柵極結(jié)構(gòu)201平行,即后續(xù)形成的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)平行于襯底200表面方向的圖形為矩形或條形,使得導(dǎo)電結(jié)構(gòu)與源區(qū)或漏區(qū)之間的接觸面積較大,晶體管驅(qū)動(dòng)電流提聞。
[0059]在本實(shí)施例中,由于所述掩膜層207為光刻膠層,因此在形成所述光刻膠層之前,需要在介質(zhì)層表面形成抗反射結(jié)構(gòu)222,所述抗反射層222用于在曝光工藝中,避免曝光光線在光刻膠層和介質(zhì)層204的接觸界面上發(fā)生漫反射而造成曝光圖形不穩(wěn)定的問題。后續(xù)刻蝕介質(zhì)層204之前,現(xiàn)以所述掩膜層207刻蝕所述抗反射結(jié)構(gòu)222,直至暴露出介質(zhì)層204表面為止。
[0060]所述抗反射層222包括介質(zhì)抗反射層(DARC, Dielectric Ant1-Reflect1nCoating)、位于所述介質(zhì)抗反射層表面的粘結(jié)層、以及位于粘結(jié)層表面的底層抗反射層(BARC7Back Ant1-Reflect1n Coating)。所述介質(zhì)抗反射層的材料為氮氧化娃,形成工藝化學(xué)氣相沉積工藝或原子層沉積工藝;所述粘結(jié)層的材料為氧化硅,用于增強(qiáng)底層抗反射層和介質(zhì)抗反射層之間的結(jié)合能力,形成工藝為熱氧化工藝、化學(xué)氣相沉積工藝或原子層沉積工藝;所述底層抗反射層的材料為無機(jī)材料(例如氮化硅)或有機(jī)抗反射材料,形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝或涂布工藝。
[0061]請(qǐng)參考圖7,以所述掩膜層207為掩膜,采用各向異性干法刻蝕工藝刻蝕所述介質(zhì)層204,直至暴露出停止層203表面為止,在介質(zhì)層204內(nèi)形成第一開口 208。
[0062]由于所述介質(zhì)層204與停止層203的材料不同,所述介質(zhì)層204與停止層203之間具有刻蝕選擇性,因此所述各向異性的干法刻蝕工藝能夠停止于所述停止層203表面。本實(shí)施例中,所述介質(zhì)層204的材料為氧化硅,所述各向異性的干法刻蝕工藝參數(shù)包括:刻蝕氣體為CF4、CHF3> C2F6中的一種或多種,載氣為He,壓強(qiáng)為20mTorr?200mTorr,刻蝕氣體的流速為50sccm?100sccm,載氣的流速為50sccm?lOOOsccm。
[0063]在本實(shí)施例中,由于掩膜層207圖形為矩形,則所形成的所述第一開口 208平行于襯底200表面得到圖形為矩形,而且所述矩形的長邊平行于所述柵極結(jié)構(gòu)201,使得后續(xù)形成于所述第一開口 205內(nèi)的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)與源區(qū)和漏區(qū)之間的接觸面積較大,則源區(qū)和漏區(qū)之間的電流增大,晶體管溝道區(qū)的載流子遷移率提高。
[0064]在本實(shí)施例中,所述掩膜層207和抗反射層222在后續(xù)形成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)之后去除,所述掩膜層207和抗反射層222能夠在后續(xù)的無定形化工藝、去除無定形層的工藝以及形成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的工藝中保護(hù)介質(zhì)層204的表面免受損傷。
[0065]請(qǐng)參考圖8,采用無定形化工藝處理第一開口 208底部的停止層203,使所述第一開口 208底部的停止層203成為無定形層209,所述無定形層209的密度小于未經(jīng)無定形化處理工藝的停止層203密度。
[0066]所述無定形化工藝能夠使第一開口 208底部的部分停止層203無定形化,以形成無定形層209,使得形成于第一開口 208底部的無定形層209與未經(jīng)過無定形化處理的剩余停止層203之間具有刻蝕選擇性,以便在后續(xù)刻蝕去除無定形化層時(shí),減少對(duì)剩余停止層203的侵蝕。
[0067]本實(shí)施例中,所述無定形化工藝為離子注入工藝,所述離子注入工藝的注入方向垂直于襯底表面,所注入的離子為鍺離子、氟化硼離子或銦離子。首先,由于所述鍺離子、氟化硼離子或銦離子的粒子尺寸均較大,因此通過所述鍺離子、氟化硼離子或銦離子的轟擊,使第一開口 208底部的部分停止層203疏松,以形成無定形層209,而所述無定形層209相對(duì)于剩余的停止層203更易去除,因此在后續(xù)去除所述無定形層209之后,剩余的停止層203受到的損傷較小。
[0068]其次,所述離子注入工藝的注入方向垂直于襯底200表面,因此能夠使所形成的無定形層209側(cè)壁與第一開口 208的側(cè)壁保持齊平,從而保證了在后續(xù)去除所述無定形層209之后,能夠使暴露出的停止層203側(cè)壁相對(duì)于介質(zhì)層204側(cè)壁齊平,以此避免在第一開口 208底部發(fā)生底切現(xiàn)象,則后續(xù)在所述第一開口 208內(nèi)形成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)之后,所述不會(huì)在所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)底部產(chǎn)生空隙,有利于降低導(dǎo)電結(jié)構(gòu)與源區(qū)和漏區(qū)之間的接觸電阻。
[0069]在本實(shí)施例中,所述離子注入工藝所注入的離子為鍺離子時(shí),所述離子注入工藝的參數(shù)包括:注入能量為5keV?30keV,注入劑量lE14atom/cm2?lE15atom/cm2。
[0070]在另一實(shí)施例中,所述離子注入工藝所注入的離子為氟化硼離子時(shí),所述離子注入工藝的參數(shù)包括:注入能量為3keV?40keV,注入劑量lE14atom/cm2?lE15atom/cm2。
[0071]在其他實(shí)施例中,所述離子注入工藝所注入的離子為銦離子時(shí),所述離子注入工藝的參數(shù)包括:注入能量為30keV?10keV,注入劑量lE13atom/cm2?lE14atom/cm2。
[0072]請(qǐng)參考圖9,去除第一開口 208底部的無定形層209 (如圖10所示),并暴露出第一開口 208底部的源區(qū)和漏區(qū)表面、以及停止層203的側(cè)壁表面,所述第一開口 208底部的停止層203側(cè)壁表面相對(duì)于第一開口 208側(cè)壁的介質(zhì)層204表面齊平。
[0073]本實(shí)施例中,去除第一開口 208底部的無定形層209的工藝為濕法刻蝕工藝,刻蝕液為磷酸溶液,所述磷酸溶液中水和磷酸的體積比為300:1?500:1。
[0074]由于所述磷酸溶液的濃度較低,采用所述磷酸溶液刻蝕無定形層時(shí),對(duì)于未被無定形化處理的剩余停止層203、的損傷較小,能夠避免因第一開口 208底部的停止層203側(cè)壁相對(duì)于介質(zhì)層204側(cè)壁凹陷而形成底切。而且,所述低濃度的磷酸溶液對(duì)半導(dǎo)體層206表面的損傷也較少,能夠避免半導(dǎo)體層206受到損傷而減薄。
[0075]首先,由于半導(dǎo)體層206的厚度不會(huì)被減薄,使得后續(xù)以自對(duì)準(zhǔn)硅化工藝形成于半導(dǎo)體層206表面的接觸層厚度較厚,從而增強(qiáng)了源區(qū)和漏區(qū)之間的電流,以此避免晶體管產(chǎn)生漏電流。
[0076]其次,由于所述半導(dǎo)體層206的厚度不會(huì)減薄,則后續(xù)形成于第一開口 208內(nèi)的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)到應(yīng)力層205的距離較大,能夠避免所形成的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)使得應(yīng)力層205的應(yīng)力被釋放,保證了晶體管的溝道區(qū)具有較好的載流子遷移率。
[0077]再次,由于所述半導(dǎo)體層206的厚度不會(huì)被減薄,因此前序形成半導(dǎo)體層206時(shí),無需使半導(dǎo)體層206形成過厚,以防止半導(dǎo)體層206因損傷而減薄,從而節(jié)省了工藝時(shí)間和工藝成本,使半導(dǎo)體層206的厚度更為精確均勻。
[0078]請(qǐng)參考圖10,在去除所述無定形層209之后,在所述第一開口 208內(nèi)形成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)220。
[0079]在本實(shí)施例中,在形成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)220之前,采用自對(duì)
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