半導(dǎo)體器件及其形成方法
【專(zhuān)利摘要】一種半導(dǎo)體器件及其形成方法，其中半導(dǎo)體器件的形成方法包括：在半導(dǎo)體襯底上形成并列排布的若干鰭部；在半導(dǎo)體襯底和鰭部上形成第一氧化硅層、及覆蓋第一氧化硅層的緩沖應(yīng)力層，緩沖應(yīng)力層的材料能夠避免緩沖應(yīng)力層形成過(guò)程中的氣體損傷鰭部；形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)低于鰭部；去除高于淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的第一氧化硅層部分和緩沖應(yīng)力層部分。在本技術(shù)方案中，緩沖應(yīng)力層的材料能夠避免緩沖應(yīng)力層形成過(guò)程中的氣體損傷鰭部，鰭部的形狀不會(huì)產(chǎn)生較大變化。這樣，在亞閾工作狀態(tài)下，SS值和DIBL值均最小，鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極能夠很好地控制鰭部中的亞閾電流，保持器件處于穩(wěn)定的亞閾工作狀態(tài)，半導(dǎo)體器件性能較佳。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
半導(dǎo)體器件及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種半導(dǎo)體器件及其形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，平面MOS晶體管漸漸向S維（3D)罐式場(chǎng)效應(yīng)晶體管（Fin Field Effect Transistor, Fin陽(yáng)T)器件結(jié)構(gòu)過(guò)渡。Fin陽(yáng)T包括：位于所述半導(dǎo)體襯底上 的罐部、橫跨罐部的柵極、位于柵極兩側(cè)罐部中的源極和漏極。柵極可W從罐部的兩側(cè)側(cè)壁 及上表面對(duì)罐部進(jìn)行控制，具有比平面MOS器件強(qiáng)得多對(duì)溝道的控制能力，能夠很好的抑 制短溝道效應(yīng)。而且相對(duì)其它器件具有更好的集成電路生產(chǎn)技術(shù)的兼容性。
[0003] 現(xiàn)有的一種包括若干罐式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的半導(dǎo)體器件的形成方法包括：在半導(dǎo)體 襯底上形成并列排布的若干罐部；在所述罐部上和半導(dǎo)體襯底上形成襯墊層，包括分別沉 積第一氧化娃層、及位于第一氧化娃層上的第二氧化娃層，第一氧化娃層覆蓋罐部上表面 及側(cè)壁；接著，在相鄰兩罐部之間形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，W隔離兩罐部，淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)低 于罐部；之后，對(duì)罐部進(jìn)行離子注入形成阱區(qū)，形成橫跨阱區(qū)的柵極及位于柵極兩側(cè)阱區(qū)中 的源極和漏極。
[0004] 淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)形成過(guò)程經(jīng)歷沉積和刻蝕步驟，在沉積過(guò)程中，襯墊層用于改善 罐部和半導(dǎo)體襯底與淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的材料之間的界面特性。第一氧化娃層沉積過(guò)程的溫 度高，形成的第一氧化娃層的致密度高，且能夠與罐部和半導(dǎo)體襯底形成較好的應(yīng)力適配， 緊密粘附在一起。而第二氧化娃層沉積過(guò)程的溫度低，形成的第二氧化娃層的致密度低，在 淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的沉積過(guò)程中作為吸收應(yīng)力的緩沖應(yīng)力層，避免罐部遭到應(yīng)力作用而被拉 彎。 陽(yáng)〇化]但是，使用上述現(xiàn)有技術(shù)形成的半導(dǎo)體器件性能不佳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明解決的問(wèn)題是，使用現(xiàn)有的包括若干罐式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的半導(dǎo)體器件形成 方法形成的半導(dǎo)體器件性能不佳。
[0007] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的形成方法，該半導(dǎo)體器件的形成 方法包括：
[0008] 提供半導(dǎo)體襯底；
[0009] 在所述半導(dǎo)體襯底上形成并列排布的若干罐部；
[0010] 在所述半導(dǎo)體襯底和罐部上形成第一氧化娃層、覆蓋所述第一氧化娃層的緩沖應(yīng) 力層，所述第一氧化娃層還覆蓋罐部側(cè)壁，所述緩沖應(yīng)力層的材料能夠避免緩沖應(yīng)力層形 成過(guò)程中的氣體損傷罐部；
[0011] 在相鄰兩罐部之間形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)低于所述罐部，所 述緩沖應(yīng)力層能夠所述緩沖淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)與緩沖應(yīng)力層之間界面的應(yīng)力；
[0012] 去除高于所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的第一氧化娃層部分和緩沖應(yīng)力層部分。
[0013] 可選地，所述緩沖應(yīng)力層的材料為SiN、SiON、或SiCN。
[0014] 可選地，所述緩沖應(yīng)力層的材料為SiN，所述緩沖應(yīng)力層的厚度范圍為 10A~50A。
[0015] 可選地，使用原子層沉積工藝形成緩沖應(yīng)力層。
[0016] 可選地，使用原位蒸汽生成工藝形成所述第一氧化娃層。
[0017] 可選地，在所述半導(dǎo)體襯底上形成并列排布的若干罐部的方法包括：
[0018] 在所述半導(dǎo)體襯底上形成掩膜層，定義出罐部的位置；
[0019] W所述掩膜層為掩膜，刻蝕半導(dǎo)體襯底形成若干罐部；
[0020] 所述第一氧化娃層覆蓋所述掩膜層。
[0021] 可選地，所述掩膜層包括：第二氧化娃層及位于所述第二氧化娃層上的氮化娃層。
[0022] 可選地，在所述半導(dǎo)體襯底上形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的方法包括：
[0023] 在所述緩沖應(yīng)力層上形成淺溝槽隔離材料，所述淺溝槽隔離材料上表面高于所述 罐部上的緩沖應(yīng)力層上表面；
[0024] 去除高于所述氮化娃層的緩沖應(yīng)力層部分及淺溝槽隔離材料部分；
[0025] W所述氮化娃層和剩余的緩沖應(yīng)力層部分為掩膜，刻蝕部分厚度的淺溝槽隔離材 料，剩余的淺溝槽隔離材料部分作為淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。
[00%] 可選地，使用流動(dòng)化學(xué)氣相沉積法形成淺溝槽隔離材料。
[0027] 可選地，在所述流動(dòng)化學(xué)氣相沉積形成淺溝槽隔離材料過(guò)程的參數(shù)為：
[0028] 反應(yīng)氣體包括硅烷胺和/或硅烷胺的衍生物、含氨氣體、含氮?dú)怏w和含氧氣體；
[0029] 所述硅烷氨和/或硅烷胺的衍生物的流量范圍為Isccm~SOOOsccm,所述含氮?dú)?體、含氨氣體和含氧氣體的流量均為范圍為Isccm~lOOOsccm，沉積反應(yīng)腔內(nèi)的壓力范圍 為0.1 Torr~lOTorr，溫度范圍為20°C~200°C。
[0030] 可選地，在使用流動(dòng)化學(xué)氣相沉積形成淺溝槽隔離材料后，對(duì)所述淺溝槽隔離材 料進(jìn)行退火處理。
[0031] 可選地，去除高于所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的緩沖應(yīng)力層部分的方法包括：
[0032] W所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)為掩膜，刻蝕去除高于所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的緩沖應(yīng)力層 部分；
[0033] 所述緩沖應(yīng)力層的材料為氮化娃，在刻蝕去除高于所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的緩沖應(yīng) 力層部分時(shí)，還刻蝕去除所述氮化娃層。
[0034] 可選地，在去除高于所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的緩沖應(yīng)力層部分之后，去除高于所述 淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的第一氧化娃層部分之前，還包括：
[0035] W所述第一氧化娃層和第二氧化娃層為保護(hù)層，對(duì)所述罐部進(jìn)行離子注入形成阱 區(qū)，注入的離子穿過(guò)第一氧化娃層和第二氧化娃層擴(kuò)散進(jìn)入罐部；
[0036] 在去除高于所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的第一氧化娃層部分的過(guò)程中，去除第二氧化娃 層。
[0037] 可選地，去除高于所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的第一氧化娃層部分和緩沖應(yīng)力層部分 后，還包括：
[0038] 在所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)上形成橫跨罐部的柵極、及位于所述罐部與柵極之間的柵 介質(zhì)層；
[0039] 在每個(gè)所述罐部位于柵極兩側(cè)的阱區(qū)中形成源極和漏極，所述源極和漏極中的滲 雜類(lèi)型與阱區(qū)中的滲雜類(lèi)型反型。
[0040] 本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括：
[0041] 半導(dǎo)體襯底；
[0042] 位于所述半導(dǎo)體襯底上的并列排布的若干罐部；
[0043] 位于相鄰兩罐部之間的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)低于罐部；W及
[0044] 位于所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)與半導(dǎo)體襯底和罐部側(cè)壁之間的第一氧化娃層；
[0045] 位于所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)與第一氧化娃層之間的緩沖應(yīng)力層，所述緩沖應(yīng)力層的 材料能夠避免形成緩沖應(yīng)力層過(guò)程中的氣體損傷罐部；
[0046] 位于所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)上且橫跨所述罐部的柵極；
[0047] 位于所述柵極與罐部之間的柵介質(zhì)層；
[0048] 每個(gè)所述罐部位于柵極兩側(cè)的部分中的源極和漏極。
[0049] 可選地，所述緩沖應(yīng)力層的材料為SiN、SiON、或SiCN。 W50] 可選地，所述緩沖應(yīng)力層的材料為SiN，所述緩沖應(yīng)力層的厚度范圍為 1OA~50 A。
[0051] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有W下優(yōu)點(diǎn)：
[0052] 雖然在第一氧化娃層的形成過(guò)程中，罐部表面遭到些許損傷，但是緩沖應(yīng)力層的 材料能夠避免形成緩沖應(yīng)力層過(guò)程中的氣體損傷罐部，因此，罐部的形狀不會(huì)產(chǎn)生較大變 化，其側(cè)壁與上表面之間的夾角接近直角。運(yùn)樣，在亞闊工作狀態(tài)，SS值和DI化值均最小， 罐式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極能夠很好地控制罐部中的亞闊電流，W保持半導(dǎo)體器件處于穩(wěn)定 的亞闊工作狀態(tài)，半導(dǎo)體器件性能較佳。
【附圖說(shuō)明】 陽(yáng)05引圖1是現(xiàn)有技術(shù)的罐部側(cè)壁與其高度方向的夾角a分別與SS和DI化之間的坐 標(biāo)圖；
[0054] 圖2~12是本發(fā)明具體實(shí)施例的半導(dǎo)體器件在形成過(guò)程各個(gè)階段的剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0055] 發(fā)明人對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)：在第一氧化娃層和第二氧化娃層 的沉積過(guò)程中，需要通入〇2。在第一氧化娃層沉積過(guò)程中，〇2會(huì)與罐部表面的娃反應(yīng)而消耗 罐部，在第二氧化娃層沉積過(guò)程中，化會(huì)穿過(guò)第一氧化娃層與娃反應(yīng)而繼續(xù)消耗罐部，造成 罐部由下至上逐漸變細(xì)。
[0056] 為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，亞闊值斜率（Sub-t虹eshold Slope, S巧和漏致勢(shì)壘降 低值rain Induced Barrier Lowering,DIBL)效應(yīng)是表征罐式場(chǎng)效應(yīng)晶體管性能的重要參 數(shù)。
[0057] 晶體管的亞闊狀態(tài)是指柵-源電壓VgJi在闊值電壓VtW下、又沒(méi)有出現(xiàn)導(dǎo)電溝 道的一種工作狀態(tài)，此時(shí)在源-漏之間存在一股較小的亞闊電流，亞闊電流能夠很好地受 到柵-源電壓的控制，所W亞闊狀態(tài)的MOSFET在低電壓、低功耗應(yīng)用時(shí)很有利。亞闊值斜 率用來(lái)表征指柵-源電壓對(duì)于亞闊電流的影響狀況（即亞闊特性的好壞），斜率愈小，器件 的開(kāi)關(guān)（即在導(dǎo)通態(tài)和截止態(tài)之間的轉(zhuǎn)換）速度就愈快，表明提供較小的柵-源電壓就能 有效控制亞闊電流，使器件在亞闊狀態(tài)工作，節(jié)省功耗。
[0058] DI化是指溝道中的電力線從漏區(qū)穿越到源區(qū)，并導(dǎo)致源極端勢(shì)壘高度降低，從而 源區(qū)注入到溝道的電子數(shù)量增加，結(jié)果漏極電流增加的一種不良現(xiàn)象。
[0059] 參照?qǐng)D1，圖1為罐部側(cè)壁與上表面的夾角a分別與SS和DI化之間的坐標(biāo)圖， 其中曲線A為罐部高度為50nm時(shí)的a與SS之間的關(guān)系，曲線A'為罐部高度為50nm時(shí) 的a與DI化之間的關(guān)系，對(duì)于高度相同的罐部，當(dāng)a為90°時(shí)，SS值和DI化值均最小， 表明柵極能夠很好地控制亞闊電流。而當(dāng)a小于90°時(shí)，罐部由下至上逐漸變細(xì)，SS值隨 a減小而增大，表明需要提供較大的柵-源電壓才能夠控制亞闊電流，器件無(wú)法穩(wěn)定維持 亞闊狀態(tài)而會(huì)提前從亞闊狀態(tài)轉(zhuǎn)化為闊值工作狀態(tài)，其結(jié)果是增加功耗。同樣地，在a小 于90°時(shí)，DI化值增大，漏極電流增加，源極勢(shì)壘降低，柵-源電壓增加，導(dǎo)致柵極無(wú)法有效 控制器件正常工作。
[0060] 因此，由于罐部在第二氧化娃層形成過(guò)程中遭到較大損傷，而呈上細(xì)下粗的形狀， 造成半導(dǎo)體器件工作狀態(tài)不穩(wěn)定，進(jìn)而性能不佳。
[0061] 對(duì)此，發(fā)明人提出一種新的半導(dǎo)體器件的形成方法，W解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題。
[0062] 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)施例做詳細(xì)的說(shuō)明。
[0063] 參照?qǐng)D2,提供半導(dǎo)體襯底1，在半導(dǎo)體襯底1上形成有掩膜層2,掩膜層2包括： 第二氧化娃層20和位于第二氧化娃層20上的氮化娃層21。 W64] 在本實(shí)施例中，半導(dǎo)體襯底1可W為娃襯底，也可W是錯(cuò)、錯(cuò)娃、神化嫁襯底或絕 緣體上娃襯底。本領(lǐng)域技術(shù)人員可W根據(jù)需要選擇襯底類(lèi)型，因此半導(dǎo)體襯底1的類(lèi)型不 應(yīng)成為限制本發(fā)明的保護(hù)范圍的特征。本實(shí)施例中的半導(dǎo)體襯底1為娃襯底，因?yàn)樵谕抟r 底上實(shí)施本技術(shù)方案要比在其他類(lèi)型襯底上實(shí)施本技術(shù)方案成本低。 陽(yáng)0化]在本實(shí)施例中，使用化學(xué)氣相沉積形成第二氧化娃層20及氮化娃層21，第二氧化 娃層20分別與氮化娃層21和半導(dǎo)體襯底1之間形成穩(wěn)定的原子配位，氮化娃層21能夠穩(wěn) 定地粘附在第二氧化娃層20上，固位效果較佳。
[0066] 參照?qǐng)D3,對(duì)掩膜層2進(jìn)行圖形化，圖形化后的掩膜層2包括并列排布的若干條形 線22,每個(gè)條形線22定義一個(gè)罐部的位置。
[0067] 在本實(shí)施例中，使用自對(duì)準(zhǔn)雙重圖形化（Self-ali即ed Double patterning,簡(jiǎn)稱(chēng) SAD巧方法對(duì)掩膜層2進(jìn)行圖形化。具體地，SADP方法包括：在掩膜層2上形成并列排布的 若干犧牲層；在犧牲層沿所有犧牲層的排布方向的兩側(cè)側(cè)壁形成側(cè)墻，對(duì)應(yīng)一個(gè)犧牲層形 成有兩個(gè)側(cè)墻；W側(cè)墻為掩膜，刻蝕去除犧牲層及繼續(xù)刻蝕掩膜層2形成若干條形線22 ;最 后，去除側(cè)墻。運(yùn)樣，對(duì)應(yīng)一個(gè)犧牲層形成兩個(gè)條形線22。
[0068] 參照?qǐng)D4, W圖形化后的掩膜層2為掩膜，刻蝕半導(dǎo)體襯底1形成并列排布的罐部 10 ;
[0069] 參照?qǐng)D5,在半導(dǎo)體襯底1和掩膜層2上形成第一氧化娃層30、位于第一氧化娃層 30上的緩沖應(yīng)力層31，第一氧化娃層30覆蓋半導(dǎo)體襯底1、掩膜層2上表面及掩膜層2側(cè) 壁和罐部10側(cè)壁。其中，緩沖應(yīng)力層31的材料能夠避免形成緩沖應(yīng)力層31過(guò)程中的氣體 損傷罐部10。本實(shí)施例的緩沖應(yīng)力層31的材料為SiN,因此在緩沖應(yīng)力層31形成過(guò)程中 無(wú)需通入化。
[0070] 在本實(shí)施例中，緩沖應(yīng)力層31的材料能夠避免形成緩沖應(yīng)力層31過(guò)程中的氣體 損傷罐部10,因此，罐部的形狀不會(huì)產(chǎn)生較大變化，其側(cè)壁與上表面之間的夾角接近直角。 運(yùn)樣，在亞闊工作狀態(tài)，SS值和DI化值均最小，罐式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極能夠很好地控制 罐部中的亞闊電流，W保持半導(dǎo)體器件處于穩(wěn)定的亞闊工作狀態(tài)，半導(dǎo)體器件性能較佳。
[0071] 在本實(shí)施例中，第一氧化娃層30的材料為氧化娃，使用原位蒸汽生成工藝 (In-situ steam generated, ISSG)在罐部10上表面及側(cè)壁W及半導(dǎo)體襯底1上表面形成 第一氧化娃層30。采用原位蒸汽生成工藝可W改善第一氧化娃層30的均勻性，在一定程度 上避免第一氧化娃層30在罐部10上表面和側(cè)壁、在罐部10側(cè)壁和半導(dǎo)體襯底1上表面的 邊角處產(chǎn)生缺陷，使得邊角圓滑化。
[0072] 需要說(shuō)明的是，雖然在第一氧化娃層30的形成過(guò)程中，罐部10表面會(huì)與〇2反應(yīng) 而遭到些許損傷，但與現(xiàn)有技術(shù)相比，緩沖應(yīng)力層31形成過(guò)程不會(huì)再對(duì)罐部10表面產(chǎn)生進(jìn) 一步損傷，能避免罐部10的形狀發(fā)生較大變化，使其側(cè)壁與上表面之間的夾角接近90°。
[0073] 使用ISSG工藝形成第一氧化娃層30的參數(shù)為：反應(yīng)氣體包括氨氣和氧氣，其中 氧氣用于對(duì)娃進(jìn)行氧化，而氨填充第一氧化娃層30中的間隙，氧氣的流量范圍為Isccm~ SOsccm,氨氣的流量范圍為1. 5sccm~ISsccm ;反應(yīng)溫度范圍為700°C~1200°C，時(shí)間為 Imin~lOmin。在該過(guò)程中溫度較高，沉積時(shí)間長(zhǎng)，W確保第一氧化娃層30的致密度高，對(duì) 罐部10形成良好保護(hù)。
[0074] 在本實(shí)施例中，緩沖應(yīng)力層31的厚度范圍為10凌~撕A，可在后續(xù)淺溝槽隔離結(jié) 構(gòu)形成過(guò)程中阻擋氧氣擴(kuò)散腐蝕罐部10。如果緩沖應(yīng)力層31的厚度小于IOA,緩沖應(yīng)力 層31在后續(xù)淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)形成過(guò)程中，將不能起到對(duì)氧氣的阻擋作用；如果緩沖應(yīng)力層 31的厚度大于:5:〇朵，較厚的緩沖應(yīng)力層31會(huì)在其與第一氧化娃層30的界面產(chǎn)生較大應(yīng) 力，而將罐部10拉彎。 陽(yáng)0巧]在本實(shí)施例中，使用原子層沉積工藝形成緩沖應(yīng)力層31，通入的反應(yīng)氣體為 SizCl化和畑3的混合氣體，溫度范圍為350°C~600°C。在該過(guò)程中還通入稀釋氣體，如Nz、 或He、Ar等惰性氣體。緩沖應(yīng)力層31與第一氧化娃層30之間的界面具有良好的應(yīng)力適配， 緩沖應(yīng)力層31能夠穩(wěn)定地粘附在第一氧化娃層30上。除氮化娃外，在其他示例中，緩沖應(yīng) 力層的材料還可W是SiON、或SiCN。其中，SiON是用成0與SIsNa作為反應(yīng)氣體來(lái)制備，不 會(huì)通入〇2,因此也不會(huì)損傷罐部。
[0076] 參照?qǐng)D6,在緩沖應(yīng)力層31上形成淺溝槽隔離材料4,淺溝槽隔離材料4的上 表面高于罐部10上的緩沖應(yīng)力層31上表面。具體可使用流動(dòng)化學(xué)氣相沉積（Flow油Ie 化emical Vapor D巧osition，F(xiàn)CVD)形成。FCVD工藝能增強(qiáng)沉積原料的流動(dòng)性，并形成液 相的淺溝槽隔離材料4,液相的淺溝槽隔離材料4具有良好的填充性，能夠較好地填充滿相 鄰兩罐部10之間的空間，且淺溝槽隔離材料4中基本不會(huì)形成孔隙，致密性較好。
[0077] FCVD工藝可W采用高密度等離子體化學(xué)氣相沉積（皿PCVD)系統(tǒng)、等離子體增強(qiáng) 化學(xué)氣相沉積（PECVD)系統(tǒng)或者次大氣壓化學(xué)氣相沉積（SACVD)系統(tǒng) 陽(yáng)078] 在FCVD工藝中，形成淺溝槽隔離材料4的原料的流動(dòng)性較強(qiáng)，其在流動(dòng)過(guò)程中會(huì) 產(chǎn)生較大的應(yīng)力，而緩沖應(yīng)力層31本身具有較大應(yīng)力，能夠有效緩沖并抵御運(yùn)股應(yīng)力，與 淺溝槽隔離材料4形成較佳的應(yīng)力適配，避免了罐部10遭受應(yīng)力損傷。
[0079] 在FCVD過(guò)程，反應(yīng)氣體包括：硅烷胺和/或硅烷胺的衍生物，如硅烷、二硅烷、甲基 硅烷、二甲基硅烷、=甲基硅烷、四甲基硅烷、正娃酸乙醋、=乙氧基硅烷、八甲基環(huán)四娃氧 燒、四甲基二硅氧烷、四甲基環(huán)四硅氧烷、=甲娃烷基胺（TSA)、二甲娃烷基胺值SA)中的一 種或多種，作為反應(yīng)前驅(qū)物；及含氨氣體和含氮?dú)怏w的混合氣體，例如氮?dú)?、氨氣、氨氣；?含氧氣體，如NO、成0、N02、〇3、〇2、&0、&〇2中的一種或幾種。其中，硅烷胺和/或硅烷胺的 衍生物流量范圍為Isccm~SOOOsccm, W提供較快的反應(yīng)速率；含氮?dú)怏w、含氨氣體和含氧 氣體的流量范圍均為Isccm~1000 sccm ;沉積反應(yīng)腔內(nèi)的壓力范圍為0.1 Torr~lOTorr， 溫度范圍為20°C~200°C。在FCVD過(guò)程中，還可通入Ar、He、Xe等惰性氣體，惰性氣體流速 為 Isccm ~50000sccm。
[0080] 在FCVD后，淺溝槽隔離材料4固化。還可進(jìn)一步包括：對(duì)淺溝槽隔離材料進(jìn)行高 溫退火，W增加其致密度。
[0081] 參照?qǐng)D7,使用化學(xué)機(jī)械研磨工藝，去除高于氮化娃層21的第一氧化娃層部分、緩 沖層部分W及淺溝槽隔離材料部分，露出氮化娃層21 ;
[0082] 參照?qǐng)D8, W氮化娃層21和剩余的緩沖應(yīng)力層31為掩膜，刻蝕部分厚度的淺溝槽 隔離材料，剩余的淺溝槽隔離材料作為淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)40。
[0083] 在本實(shí)施例中，形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)40的過(guò)程包括研磨和刻蝕兩個(gè)步驟。在其 他實(shí)施例中，還可W是：在形成淺溝槽隔離材料后，直接刻蝕淺溝槽隔離材料至露出氮化娃 層，之后繼續(xù)刻蝕淺溝槽隔離材料至得到高于淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的罐部部分的高度。
[0084] 對(duì)于淺溝槽隔離材料刻蝕過(guò)程中的刻蝕氣體，淺溝槽隔離材料相比于氮化娃具有 較大的刻蝕選擇比，因此氮化娃基本不會(huì)遭到刻蝕。
[00化]參照?qǐng)D9, W淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)40為掩膜，刻蝕去除氮化娃層21 (參照?qǐng)D8)、高于第 二氧化娃層20的第一氧化娃層部分和高于淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)40的緩沖應(yīng)力層部分，露出罐 部10側(cè)壁的第一氧化娃層30和上表面的第二氧化娃層20。其中，對(duì)于氮化娃層21和緩沖 應(yīng)力層刻蝕過(guò)程中的刻蝕氣體，氮化娃相比于氧化娃具有較大刻蝕選擇比，因此淺溝槽隔 離結(jié)構(gòu)40基本不會(huì)遭到刻蝕。
[0086] 在該過(guò)程中，當(dāng)刻蝕去除高于氮化娃層21上的第一氧化娃層部分時(shí)，也會(huì)刻蝕部 分厚度的第二氧化娃層及淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，但運(yùn)不會(huì)影響到后續(xù)工藝。對(duì)此，可W在形成淺 溝槽隔離結(jié)構(gòu)和第二氧化娃層時(shí)，為本工藝步驟預(yù)留加工余量，W確保刻蝕后的第二氧化 娃層和淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的厚度不會(huì)影響后續(xù)工藝。
[0087] 參照?qǐng)D10, W第一氧化娃層30和第二氧化娃層20為保護(hù)層，對(duì)罐部10進(jìn)行離子 注入W形成阱區(qū)11，注入的離子穿過(guò)第一氧化娃層30和第二氧化娃層20擴(kuò)散進(jìn)入罐部 10,箭頭表示離子注入的方向。第一氧化娃層30和第二氧化娃層20作為罐部10表面的保 護(hù)層，保護(hù)罐部10表面免于被高速離子轟擊而損傷。
[0088] 對(duì)注入離子的類(lèi)型，可根據(jù)待形成的罐式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的類(lèi)型來(lái)確定：若罐式場(chǎng) 效應(yīng)晶體管為N型晶體管，則注入的離子為P型；若罐式場(chǎng)效應(yīng)晶體管為P型晶體管，則注 入的離子為N型。罐式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的類(lèi)型與注入的離子類(lèi)型反型。
[0089] 參照?qǐng)D11，去除第二氧化娃層20和高于淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)40的第一氧化娃層 30 (參照?qǐng)D10)，露出淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)40上的罐部上表面和側(cè)壁。
[0090] 參照?qǐng)D12,在淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)40上形成柵介質(zhì)層5,柵介質(zhì)層5覆蓋高于淺溝槽 隔離結(jié)構(gòu)40的所有罐部10的上表面、及所有罐部10沿其排布方向的側(cè)壁；
[0091] 接著，在所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)40上形成橫跨罐部10、且包圍柵介質(zhì)層5的柵極 (圖中未示出）；
[0092] 之后，在每個(gè)罐部10位于柵極兩側(cè)的阱區(qū)中形成源極和漏極（圖中未示出），源極 和漏極中的滲雜類(lèi)型與阱區(qū)中的滲雜類(lèi)型反型。根據(jù)待形成的罐式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的類(lèi)型， 當(dāng)源極和漏極中的滲雜類(lèi)型為N型，待形成的罐式場(chǎng)效應(yīng)晶體管為N型；當(dāng)源極和漏極中的 滲雜類(lèi)型為P型，待形成的罐式場(chǎng)效應(yīng)晶體管為P型。
[0093] 參照?qǐng)D12,本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括：
[0094] 半導(dǎo)體襯底1 ;
[0095] 位于半導(dǎo)體襯底1上的并列排布的若干罐部10 ;
[0096] 位于相鄰兩罐部10之間的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)40,淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)40低于罐部10 ; W及
[0097] 位于淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)40與半導(dǎo)體襯底1和罐部10側(cè)壁之間的第一氧化娃層30 ;
[0098] 位于淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)40與第一氧化娃層30之間的緩沖應(yīng)力層31，緩沖應(yīng)力層31 的材料能夠避免形成緩沖應(yīng)力層31過(guò)程中的氣體損傷罐部10 ;
[0099] 位于淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)上且橫跨罐部10的柵極（圖中未示出）；
[0100] 位于柵極與罐部10之間的柵介質(zhì)層5 ; 陽(yáng)101] 每個(gè)罐部10位于柵極兩側(cè)的部分中的源極和漏極（圖中未示出）。 陽(yáng)10引在本實(shí)施例中，緩沖應(yīng)力層31的材料為SiN、SiON、或SiCN。 陽(yáng)103] 在本實(shí)施例中，緩沖應(yīng)力層31的厚度范圍10: A~50A。
[0104] 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)W權(quán)利要求所 限定的范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種半導(dǎo)體器件的形成方法，其特征在于，包括： 提供半導(dǎo)體襯底； 在所述半導(dǎo)體襯底上形成并列排布的若干鰭部； 在所述半導(dǎo)體襯底和鰭部上形成第一氧化硅層、覆蓋所述第一氧化硅層的緩沖應(yīng)力 層，所述第一氧化硅層還覆蓋鰭部側(cè)壁，所述緩沖應(yīng)力層的材料能夠避免緩沖應(yīng)力層形成 過(guò)程中的氣體損傷鰭部； 在相鄰兩鰭部之間形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)低于所述鰭部，所述緩 沖應(yīng)力層能夠緩沖所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)與緩沖應(yīng)力層之間界面的應(yīng)力； 去除高于所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的第一氧化硅層部分和緩沖應(yīng)力層部分。2. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的形成方法，其特征在于，所述緩沖應(yīng)力層的材料 為 SiN、SiON、或 SiCN。3. 如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件的形成方法，其特征在于，所述緩沖應(yīng)力層的材料 為SiN，所述緩沖應(yīng)力層的厚度范圍為10A~50A。4. 如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件的形成方法，其特征在于，使用原子層沉積工藝形 成緩沖應(yīng)力層。5. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的形成方法，其特征在于，使用原位蒸汽生成工藝 形成所述第一氧化硅層。6. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的形成方法，其特征在于，在所述半導(dǎo)體襯底上形 成并列排布的若干鰭部的方法包括： 在所述半導(dǎo)體襯底上形成掩膜層，定義出鰭部的位置； 以所述掩膜層為掩膜，刻蝕半導(dǎo)體襯底形成若干鰭部； 所述第一氧化硅層覆蓋所述掩膜層。7. 如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件的形成方法，其特征在于，所述掩膜層包括：第二氧 化硅層及位于所述第二氧化硅層上的氮化硅層。8. 如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件的形成方法，其特征在于，在所述半導(dǎo)體襯底上形 成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的方法包括： 在所述緩沖應(yīng)力層上形成淺溝槽隔離材料，所述淺溝槽隔離材料上表面高于所述鰭部 上的緩沖應(yīng)力層上表面； 去除高于所述氮化硅層的緩沖應(yīng)力層部分及淺溝槽隔離材料部分； 以所述氮化硅層和剩余的緩沖應(yīng)力層部分為掩膜，刻蝕部分厚度的淺溝槽隔離材料， 剩余的淺溝槽隔離材料部分作為淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。9. 如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件的形成方法，其特征在于，使用流動(dòng)化學(xué)氣相沉積 法形成淺溝槽隔離材料。10. 如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體器件的形成方法，其特征在于，在所述流動(dòng)化學(xué)氣相沉 積形成淺溝槽隔離材料過(guò)程的參數(shù)為： 反應(yīng)氣體包括硅烷胺和/或硅烷胺的衍生物、含氫氣體、含氮?dú)怏w和含氧氣體； 所述硅烷氨和/或硅烷胺的衍生物的流量范圍為lsccm~5000sccm，所述含氮?dú)?體、含氫氣體和含氧氣體的流量范圍均為lsccm~lOOOsccm，沉積反應(yīng)腔內(nèi)的壓力范圍為 0· ITorr ~lOTorr，溫度范圍為 20°C~200°C。11. 如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體器件的形成方法，其特征在于，在使用流動(dòng)化學(xué)氣相沉 積形成淺溝槽隔離材料后，對(duì)所述淺溝槽隔離材料進(jìn)行退火處理。12. 如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件的形成方法，其特征在于，去除高于所述淺溝槽隔 離結(jié)構(gòu)的緩沖應(yīng)力層部分的方法包括： 以所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)為掩膜，刻蝕去除高于所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的緩沖應(yīng)力層部 分； 所述緩沖應(yīng)力層的材料為氮化硅，在刻蝕去除高于所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的緩沖應(yīng)力層 部分時(shí)，還刻蝕去除所述氮化硅層。13. 如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體器件的形成方法，其特征在于，在去除高于所述淺溝 槽隔離結(jié)構(gòu)的緩沖應(yīng)力層部分之后，去除高于所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的第一氧化硅層部分之 前，還包括： 以所述第一氧化硅層和第二氧化硅層為保護(hù)層，對(duì)所述鰭部進(jìn)行離子注入形成阱區(qū)， 注入的離子穿過(guò)第一氧化硅層和第二氧化硅層擴(kuò)散進(jìn)入鰭部； 在去除高于所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的第一氧化硅層部分的過(guò)程中，去除第二氧化硅層。14. 如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體器件的形成方法，其特征在于，去除高于所述淺溝槽 隔離結(jié)構(gòu)的第一氧化硅層部分和緩沖應(yīng)力層部分后，還包括： 在所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)上形成橫跨鰭部的柵極、及位于所述鰭部與柵極之間的柵介質(zhì) 層； 在每個(gè)所述鰭部位于柵極兩側(cè)的阱區(qū)中形成源極和漏極，所述源極和漏極中的摻雜類(lèi) 型與阱區(qū)中的摻雜類(lèi)型反型。15. -種半導(dǎo)體器件，其特征在于，包括： 半導(dǎo)體襯底； 位于所述半導(dǎo)體襯底上的并列排布的若干鰭部； 位于相鄰兩鰭部之間的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)低于鰭部；以及 位于所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)與半導(dǎo)體襯底和鰭部側(cè)壁之間的第一氧化硅層； 位于所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)與第一氧化硅層之間的緩沖應(yīng)力層，所述緩沖應(yīng)力層的材料 能夠避免形成緩沖應(yīng)力層過(guò)程中的氣體損傷鰭部； 位于所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)上且橫跨所述鰭部的柵極； 位于所述柵極與鰭部之間的柵介質(zhì)層； 每個(gè)所述鰭部位于柵極兩側(cè)的部分中的源極和漏極。16. 如權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述緩沖應(yīng)力層的材料為SiN、 SiON、或 SiCN〇17. 如權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述緩沖應(yīng)力層的材料為SiN，所 述緩沖應(yīng)力層的厚度范圍為10Λ~5Q人。
【文檔編號(hào)】H01L29/78GK105826194SQ201510007238
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2015年1月7日
【發(fā)明人】璧墊搗, 趙海
【申請(qǐng)人】中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司