MOS晶體管的形成方法技術(shù)

一種MOS晶體管的形成方法，包括：提供硅襯底；在所述硅襯底中形成多個(gè)分立的淺溝槽，相鄰所述淺溝槽之間的區(qū)域?yàn)橛性磪^(qū)；在形成所述淺溝槽后，對(duì)所述硅襯底進(jìn)行硅離子注入，直至形成至少位于所述淺溝槽上拐角處的富硅層；在所述硅離子注入之后，采用絕緣材料填充滿所述淺溝槽，形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)；在有源區(qū)的硅襯底上形成柵介質(zhì)層；在所述柵介質(zhì)層上形成柵極。采用所述MOS晶體管的形成方法能夠提高所形成的MOS晶體管的可靠性。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種MOS晶體管的形成方法。
技術(shù)介紹
在集成電路制作中，隔離結(jié)構(gòu)是一種重要技術(shù)，形成在半導(dǎo)體基底上的元件必須 與其他元件隔離。隨著半導(dǎo)體制作技術(shù)的進(jìn)步，淺溝槽隔離（Shallow化enchIsolation, STI)技術(shù)已經(jīng)逐漸取代了如局部娃氧化法化OCO巧等傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件隔離方法。 現(xiàn)有淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成方法一般包括；在高溫氧化爐管內(nèi)氧化晶圓（晶圓即 半導(dǎo)體襯底），在半導(dǎo)體襯底上形成墊氧化層（Pad化ide)和硬掩膜層，再蝕刻半導(dǎo)體襯底 形成多個(gè)分立的淺溝槽，相鄰淺溝槽之間形成凸起，所述凸起頂部的娃襯底為有源區(qū)；之后 采用熱氧化工藝在淺溝槽的底部及側(cè)壁形成襯氧化層化iner)，并在所述襯氧化層上形成 用于填充淺溝槽的絕緣層；接著進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨（CM巧平坦化各結(jié)構(gòu)表面，W硬掩膜層 作為研磨終止層，留下平坦的表面，最后再將硬掩膜層和墊氧化層去除，W形成開(kāi)口，開(kāi)口 底部暴露凸起上表面，W供后續(xù)工藝的制作。 后續(xù)工藝通常屬于MOS晶體管的形成方法的一部分，通常包括；在形成開(kāi)口之后， 在凸起上表面（即開(kāi)口底部）形成柵介質(zhì)層，在柵介質(zhì)層上形成柵極。 然而，當(dāng)在所述有源區(qū)上表面形成的柵介質(zhì)層時(shí)，柵介質(zhì)層位于淺溝槽上拐角處 的厚度小于柵介質(zhì)層位于所述有源區(qū)（亦即所述凸起）上表面平坦位置的厚度，即出現(xiàn) 柵介質(zhì)層位于淺溝槽上拐角處厚度減小的問(wèn)題（gate oxide corner thinning issue)。事 實(shí)上，柵介質(zhì)層位于淺溝槽上拐角處的厚度會(huì)減小50% W上。而一旦出現(xiàn)所述問(wèn)題，就會(huì) 造成半導(dǎo)體器件性能不穩(wěn)定，例如造成柵介質(zhì)層經(jīng)時(shí)擊穿（Time D巧endent Dielectric Breakdown，TODB)，特別是對(duì)于非易失性半導(dǎo)體器件，如果出現(xiàn)所述問(wèn)題，會(huì)嚴(yán)重影響非易 失性半導(dǎo)體器件的可靠性。 為此，需要一種新的MOS晶體管的形成方法，W防止出現(xiàn)柵介質(zhì)層位于淺溝槽上 拐角處厚度減小的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)解決的問(wèn)題是提供一種MOS晶體管的形成方法，W使得柵介質(zhì)層位于淺溝 槽上拐角處的厚度與位于有源區(qū)上表面的厚度基本相等，從而提高半導(dǎo)體器件的可靠性。 為解決上述問(wèn)題，本專利技術(shù)提供一種MOS晶體管的形成方法，包括： 提供娃襯底； 在所述娃襯底中形成多個(gè)分立的淺溝槽，相鄰所述淺溝槽之間的區(qū)域?yàn)橛性磪^(qū)； 在形成所述淺溝槽后，對(duì)所述娃襯底進(jìn)行娃離子注入，直至形成至少位于所述淺 溝槽上拐角處的富娃層； 在所述娃離子注入之后，采用絕緣材料填充滿所述淺溝槽，形成淺溝槽隔離結(jié) 構(gòu)； 在有源區(qū)的娃襯底上形成柵介質(zhì)層； 在所述柵介質(zhì)層上形成柵極。 可選的，所述富娃層僅位于所述淺溝槽的底部和側(cè)壁。 可選的，所述富娃層僅位于所述淺溝槽的側(cè)壁頂部。 可選的，所述娃離子注入采用的娃離子濃度大于或者等于祀15atom/cm2。 可選的，所述娃離子注入采用的能量范圍為化eV~30KeV。 可選的，所述娃離子注入采用的能量范圍為5KeV~服eV。 可選的，所述娃離子注入采用的角度范圍為0°~30。。 可選的，所述采用爐管氧化工藝在所述有源區(qū)的娃襯底上形成所述柵介質(zhì)層。 可選的，所述爐管氧化工藝采用的氣體包括氧氣和莫氧的至少其中之一。 可選的，采用爐管氧化工藝采用的溫度范圍為80(TC~105(TC。 可選的，在形成所述淺溝槽之后，且在填充所述淺溝槽之前，還包括在所述淺溝槽 表面形成襯氧化層的步驟。可選的，形成所述襯氧化層采用的氣體包括氧氣和氮?dú)狻?與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的技術(shù)方案具有W下優(yōu)點(diǎn)： 本專利技術(shù)的技術(shù)方案中，在形成淺溝槽之后，對(duì)娃襯底進(jìn)行娃離子注入，直至形成至 少位于所述淺溝槽上拐角處的富娃層，由于淺溝槽上拐角處具有富娃層，因而淺溝槽上拐 角處的娃原子密度升高，從而保證后續(xù)形成柵介質(zhì)層的過(guò)程中，柵介質(zhì)層在淺溝槽上拐角 處的生長(zhǎng)速率提高，進(jìn)而保證最終形成的柵介質(zhì)層各部分厚度基本相等，提高半導(dǎo)體器件 的可靠性。 進(jìn)一步，所述娃離子注入采用的娃離子濃度大于或者等于祀15atom/cm2,從而保 證在所述娃離子注入之后，淺溝槽上拐角處的娃原子密度較大，W使得柵介質(zhì)層在淺溝槽 上拐角處的生長(zhǎng)速率提高至大致等于柵介質(zhì)層在有源區(qū)上表面的生長(zhǎng)速率。 進(jìn)一步，所述娃離子注入采用的能量范圍為化eV~30KeV。所述娃離子采用的能 量需要大于化eV，W使得娃離子能夠注入至淺溝槽上拐角處。但同時(shí)，所述娃離子注入采用 的能量需要小于30KeV，保證所注入的娃離子位于淺溝槽上拐角處較淺的位置，進(jìn)而保證后 續(xù)柵介質(zhì)層形成過(guò)程中，所注入的娃離子能夠被氧化。 進(jìn)一步的，所述娃離子注入采用的能量范圍為5KeV~服eV。在5KeV~服eV的能 量范圍內(nèi)，所述娃離子在所述淺溝槽上拐角處的注入深度較淺，并且較為集中，可W避免娃 離子注入對(duì)娃襯底上其他滲雜區(qū)的影響。【附圖說(shuō)明】 圖1至圖8是本專利技術(shù)實(shí)施例MOS晶體管的形成方法各步驟對(duì)應(yīng)的剖面結(jié)構(gòu)示意 圖。【具體實(shí)施方式】 正如
技術(shù)介紹
所述，現(xiàn)有MOS晶體管形成方法在相鄰淺溝槽之間的有源區(qū)上形成 柵介質(zhì)層時(shí)，通常位于淺溝槽上拐角處的柵介質(zhì)層厚度較小，導(dǎo)致MOS晶體管的柵介質(zhì)層 經(jīng)時(shí)擊穿（Time D巧endent Dielectric !breakdown，TODB)，嚴(yán)重影響半導(dǎo)體器件的可靠性， 特別是非易失性半導(dǎo)體器件的可靠性。 淺溝槽上拐角處的柵介質(zhì)層厚度較小，送是因?yàn)闁沤橘|(zhì)層在凸起上表面的生長(zhǎng)速 率較快，而在淺溝槽上拐角處的生長(zhǎng)速率較慢。究其原因，有源區(qū)上表面通常為<100〉晶 向，此晶向方向上娃原子密度較高，因此柵介質(zhì)層生長(zhǎng)速率較快，而位于淺溝槽上拐角處娃 原子的晶向方向上，娃原子密度較低，因此柵介質(zhì)層生長(zhǎng)速率較慢。 為此，本專利技術(shù)提供一種新的MOS晶體管的形成方法，所述形成方法在形成淺溝槽 之后，對(duì)淺溝槽上拐角處進(jìn)行娃離子注入，從而使淺溝槽上拐角處的娃原子密度升高，后續(xù) 在柵介質(zhì)層形成過(guò)程中，柵介質(zhì)層在淺溝槽上拐角處的生長(zhǎng)速率提高，并且提高至與柵介 質(zhì)層在有源區(qū)上表面的生長(zhǎng)速率基本相等，因此，最終形成的柵介質(zhì)層能夠良好地覆蓋凸 起的上拐角處，從而提高半導(dǎo)體器件的可靠性。 為使本專利技術(shù)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)本專利技術(shù) 的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說(shuō)明。 本專利技術(shù)實(shí)施例提供一種MOS晶體管的形成方法，請(qǐng)結(jié)合參考圖1至圖8。 請(qǐng)參考圖1，提供娃襯底100,并在娃襯底100上形成墊氧化層110,在墊氧化層 110上形成硬掩膜層120。[003引本實(shí)施例中，娃襯底100材質(zhì)可W是單晶娃或多晶娃，娃襯底100也可W是絕緣層 上娃結(jié)構(gòu)、娃錯(cuò)化合物結(jié)構(gòu)或娃嫁化合物結(jié)構(gòu)等。 本實(shí)施例中，墊氧化層110的材料可W為二氧化娃。墊氧化層110的厚度可W為 1說(shuō)泌~檐去，例如具體可W為1說(shuō))藻。墊氧化層110可W通過(guò)熱氧化工藝生長(zhǎng)形成。熱氧 化工藝可W是快速熱氧化工藝（rapidthermaloxidation,RT0)，或者是采用氧氣的傳統(tǒng)退 火工藝（annealingprocess)。 本實(shí)施例中，硬掩膜層120的材料可W為氮化娃或者碳氮化娃等當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3 本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種MOS晶體管的形成方法，其特征在于，包括：提供硅襯底；在所述硅襯底中形成多個(gè)分立的淺溝槽，相鄰所述淺溝槽之間的區(qū)域?yàn)橛性磪^(qū)；在形成所述淺溝槽后，對(duì)所述硅襯底進(jìn)行硅離子注入，直至形成至少位于所述淺溝槽上拐角處的富硅層；在所述硅離子注入之后，采用絕緣材料填充滿所述淺溝槽，形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)；在所述有源區(qū)的硅襯底上形成柵介質(zhì)層；在所述柵介質(zhì)層上形成柵極。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曹恒，金龍燦，楊海玩，仇圣棻，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中芯國(guó)際集成電路制造上海有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：上海;31