CN108666272B - 半导体结构及其形成方法 - Google Patents
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Abstract
一种半导体结构及其形成方法,其中方法包括:提供基底,基底包括第一区和第二区,基底的第一区内具有第一掺杂区,基底的第二区内具有第二掺杂区,基底、第一掺杂区和第二掺杂区上具有介质层;在介质层上形成掩膜层,掩膜层具有若干掩膜开口,第一区的掩膜开口位于第一掺杂区上,第二区的掩膜开口位于第二掺杂区上;在第一区的掩膜开口内和掩膜层上形成第一牺牲层;以第一牺牲层和掩膜层为掩膜,刻蚀第二掺杂区上的介质层,在第二区介质层内形成第一开口;形成第一开口之后,对第一开口底部的第二掺杂区进行离子注入;对第一开口底部的第二掺杂区进行离子注入之后,在第一掺杂区上的介质层内形成第二开口。所形成的半导体结构性能较好。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域,尤其是涉及一种半导体结构及其形成方法。
背景技术
半导体集成电路的制造向超大规模集成电路发展,其内部的电路密度越来越大,随着芯片中所含元件数量的不断增加,实际上就减少了表面连线的可用空间。这一问题的一种解决方法是采用多层金属导线设计,利用多层绝缘层和导电层相互叠加的多层连接,这就需要制作大量的导电插塞。
以现有的MOS晶体管工艺为例,在源漏掺杂区以及栅极结构上形成导电插塞,以实现MOS晶体管在集成电路中的多层金属导线互连。
在形成源漏掺杂区上形成导电插塞的步骤包括:在源漏掺杂区上形成接触孔:在所述接触孔内形成导电插塞。
然而,在源漏掺杂区上形成接触孔时,半导体结构性能较差。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种半导体结构及其形成方法,能够改善半导体结构性能。
为解决上述技术问题,本发明技术方案提供一种半导体结构的形成方法,包括:提供基底,所述基底包括第一区和第二区,所述基底的第一区内具有第一掺杂区,所述基底的第二区内具有第二掺杂区,所述基底、第一掺杂区和第二掺杂区上具有介质层;在所述介质层上形成掩膜层,所述掩膜层具有若干掩膜开口,所述第一区的掩膜开口位于第一掺杂区上,所述第二区的掩膜开口位于第二掺杂区上;在所述第一区的掩膜开口内和掩膜层上形成第一牺牲层;以所述第一牺牲层和掩膜层为掩膜,刻蚀所述第二掺杂区上的介质层,在所述第二区介质层内形成第一开口;形成所述第一开口之后,对所述第一开口底部的第二掺杂区进行离子注入;对所述第一开口底部的第二掺杂区进行离子注入之后,在所述第一掺杂区上的介质层内形成第二开口。
可选的,所述掩膜开口的深宽比为:5:1~20:1。
可选的,所述第一牺牲层的形成步骤包括:在所述若干掩膜开口内以及掩膜层上形成第一初始牺牲层;去除第二区掩膜开口内以及掩膜层上的第一初始牺牲层,形成第一牺牲层;所述第一初始牺牲层的材料包括:底部抗反射层材料;所述第一牺牲层的材料包括:底部抗反射层材料。
可选的,去除第二区掩膜开口内以及掩膜层上的第一初始牺牲层的工艺包括:各向同性干法刻蚀工艺;所述各向同性干法刻蚀工艺的参数包括:刻蚀气体包括CH4、H2和N2,所述CH4的流量为10标准毫升/分~100标准毫升/分,所述H2的流量为250标准毫升/分~1500标准毫升/分,所述N2的流量为20标准毫升/分~500标准毫升/分,压力为1毫托~150毫托,射频功率为500瓦~1200瓦,偏置电压为50伏~500伏,温度为50摄氏度~70摄氏度,时间为20秒~1000秒。
可选的,刻蚀第二掺杂区上的介质层的工艺包括:各向异性干法刻蚀工艺。
可选的,形成第一开口之后,对所述第一开口底部的基底进行离子注入之前,还包括:去除所述第一区第一牺牲层,暴露出第一区的掩膜开口;去除所述第一区第一牺牲层的工艺包括:灰化工艺。
可选的,对所述第一开口底部的第二掺杂区进行离子注入之后,形成所述第二开口之前,还包括:在所述第一开口内形成第二牺牲层,所述第二牺牲层的顶部表面高于或者齐平于所述掩膜层的顶部表面;所述第二牺牲层的材料包括:底部抗反射层材料。
可选的,所述第二开口的形成步骤包括:以所述第二牺牲层和掩膜层为掩膜,刻蚀所述第一掺杂区上的介质层,在所述第一区介质层内形成第二开口;刻蚀所述第一掺杂区上的介质层的工艺包括:各项异性干法刻蚀工艺。
可选的,形成所述第二开口之后,还包括:去除第一开口内第二牺牲层;去除所述第一开口内第二牺牲层的工艺包括:灰化工艺。
可选的,所述基底、第一掺杂区和第二掺杂区的顶部表面具有停止层;所述介质层位于所述停止层上;所述第一开口底部暴露出停止层的顶部表面;所述第二开口底部暴露出停止层的顶部表面;所述停止层的材料包括:氮化硅;形成所述第二牺牲层之后,还包括:去除第一开口底部的停止层,暴露出第二掺杂区的顶部表面;去除第二开口底部的停止层,暴露出第一掺杂区的顶部表面;在去除第一开口和第二开口底部的停止层之后,分别在所述第一掺杂区和第二掺杂区的顶部表面形成金属硅化物层;形成所述金属硅化物层之后,在所述第一掺杂区上形成第一导电插塞,在所述第二掺杂区上形成第二导电插塞。
可选的,所述第一区用于形成NMOS晶体管,所述第二区用于形成PMOS晶体管。
可选的,对所述第一开口底部的第二掺杂区进行离子注入,所述注入离子包括:硼离子或铟离子。
可选的,去除所述第一开口和第二开口底部的停止层的工艺包括:干法刻蚀工艺或者湿法刻蚀工艺。
可选的,所述金属硅化物层的材料包括:钛硅化合物。
可选的,所述第一区基底上具有第一栅极结构,所述第一栅极结构两侧的基底内分别具有第一掺杂区;所述第二区基底上具有第二栅极结构,所述第二栅极结构两侧的基底内分别具有第二掺杂区。
相应的,本发明还提供一种采用上述方法形成的一种半导体结构。
与现有技术相比,本发明的技术方案具有以下有益效果:
本发明技术方案提供的半导体结构的形成方法中,形成所述第一开口时,位于第一掺杂区上的介质层尚未刻蚀,所以不需要形成覆盖第一区的牺牲层,后续对第一开口底部的第二掺杂区进行离子注入之前,不需要在所述第一开口内额外形成牺牲层,使得第一开口的形貌不受牺牲层的影响,所述第一开口的形貌良好且无牺牲层的附着,使得后续在第一开口内形成的第二导电插塞的电学性能较好。形成第一开口之后,形成第二开口,后续直接在第二开口内形成第一导电插塞。在形成第一导电插塞前,不需要在所述第二开口内形成牺牲层,使得第二开口的形貌不受牺牲层的影响,所述第二开口的形貌较好且无牺牲层的残留,使得第一导电插塞的电学性能较好,从而有利于提高半导体结构的性能。
进一步,所述第一开口底部暴露出停止层的顶部表面,所述停止层能够保护所述第二掺杂区,所述第二掺杂区性能良好,有利于提高半导体结构的性能。相应的,所述第二开口底部暴露出停止层的顶部表面,所述停止层能够保护所述第一掺杂区,所述第一掺杂区性能较好,有利于提高半导体结构的性能。
附图说明
图1至图3是一种半导体结构的形成方法各步骤的结构示意图;
图4至图15是本发明半导体结构的形成方法一实施例各步骤的结构示意图。
具体实施方式
半导体结构的形成方法存在诸多问题,例如:半导体结构的性能较差。
现结合一种半导体结构的形成方法,分析半导体结构性能较差的原因:
图1至图3是一种半导体结构的形成方法各步骤的结构示意图。
请参考图1,提供基底100,所述基底100包括第一区A和第二区B,所述第一区A基底100上具有第一栅极结构101,所述第二区B基底100上具有第二栅极结构102,所述第一栅极结构101两侧的基底100内具有第一掺杂区103,所述第二栅极结构102两侧基底100内具有第二掺杂区104;所述基底100、第一栅极结构101、第二栅极结构102、第一掺杂区103以及第二掺杂区104上具有介质层105;刻蚀所述介质层105,在所述第一掺杂区103的顶部表面形成第一开口106,在所述第二掺杂区104的顶部表面形成第二开口107。
请参考图2,在所述第一开口106(见图1)和第二开口107(见图1)内以及介质层105的顶部表面形成牺牲层108。
请参考图3,去除位于第二区B介质层105顶部表面以及第二区B第二开口107(见图1)内的牺牲层108。
去除位于第二区B介质层105顶部表面以及第二区B第二开口107内的牺牲层108的工艺包括:干法刻蚀工艺。
所述牺牲层108的材料包括:底部抗反射层材料。
去除位于第二区B介质层105顶部表面以及第二区B第二开口107内的牺牲层108之后,还包括:对所述第二开口107底部的第二掺杂区104进行离子注入;所述离子注入之后,去除第一区A第一开口106内以及介质层105上的牺牲层108;去除所述第一区A第一开口106内以及介质层105上的牺牲层108之后,在所述第一开口106内形成第一导电插塞,在第二开口107内形成第二导电插塞。
然而,采用上述方法制备的半导体结构的性能较差,原因在于:
上述方法中,同时刻蚀第一掺杂区103和第二掺杂区104上的介质层105,在第一掺杂区103上的介质层105内形成第一开口106,在第二掺杂区104上的介质层105内形成第二开口107。后续需对第二开口107底部的第二掺杂区104进行离子注入,故需要在第一开口106和第二开口107内形成牺牲层108。后续去除第二开口107内的牺牲层108时,由于第二开口107的深宽比较大,使得采用干法刻蚀工艺去除所述第二开口107内的牺牲层108时,刻蚀气体难以到达第二开口107的底部,使得去除第二开口107内的牺牲层108较困难且所述牺牲层108不容易去干净。残留在第二开口107内的牺牲层108使得后续在所述第二开口106内形成的第二导电插塞的性能较差,从而不利于提高半导体结构的性能。
并且,由于所述第二开口107的深宽比较大,使得去除第二开口107内的牺牲层108的工艺难以控制,使得去除第二开口107内的牺牲层108时容易对第二掺杂区104顶部表面造成损伤,使得第二掺杂区104的性能较差,从而不利于提高半导体结构的性能。
为解决上述技术问题,本发明提供一种半导体结构的形成方法,包括:提供基底,所述基底包括第一区和第二区,所述基底的第一区内具有第一掺杂区,所述基底的第二区内具有第二掺杂区,所述基底、第一掺杂区和第二掺杂区上具有介质层;在所述介质层上形成掩膜层,所述掩膜层具有若干掩膜开口,所述第一区的掩膜开口位于第一掺杂区上,所述第二区的掩膜开口位于第二掺杂区上;在所述第一区的掩膜开口内和掩膜层上形成第一牺牲层;以所述第一牺牲层和掩膜层为掩膜,刻蚀所述第二掺杂区上的介质层,在所述第二区介质层内形成第一开口;形成所述第一开口之后,对所述第一开口底部的第二掺杂区进行离子注入;对所述第一开口底部的第二掺杂区进行离子注入之后,在所述第一掺杂区上的介质层内形成第二开口。
所述方法中,形成所述第一开口时,位于第一掺杂区上的介质层尚未刻蚀,所以不需要形成覆盖第一区的牺牲层,后续对第一开口底部的第二掺杂区进行离子注入之前,不需要在所述第一开口内额外形成牺牲层,使得第一开口的形貌不受牺牲层的影响,所述第一开口的形貌良好且无牺牲层的附着,使得后续在第一开口内形成的第二导电插塞的电学性能较好。形成第一开口之后,形成所述第二开口,后续直接在第二开口内形成第一导电插塞。在形成第一导电插塞前,不需要在所述第二开口内形成牺牲层,使得第二开口的形貌不受牺牲层的影响,所述第二开口的形貌较好且无牺牲层的残留,使得第一导电插塞的电学性能较好,从而有利于提高半导体结构的性能。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图4至图15是本发明半导体结构的形成方法一实施例各步骤的结构示意图。
其中,图4至图7是本发明形成栅极结构各步骤的结构示意图。
请参考图4,提供基底200,所述基底200包括第一区Ⅰ和第二区Ⅱ,所述第一区Ⅰ基底200上具有第一伪栅极结构201,所述第二区Ⅱ基底200上具有第二伪栅极结构202,所述第一伪栅极结构201两侧的基底200内分别具有第一掺杂区203,所述第二伪栅极结构202两侧的基底200内分别具有第二掺杂区204,所述基底200、第一掺杂区203和第二掺杂区204的顶部表面、第一伪栅极结构201以及第二伪栅极结构202的侧壁具有停止层205;在所述停止层205上形成第一介质层206,所述第一介质层206暴露出第一伪栅极结构201和第二伪栅极结构202的顶部表面。
在本实施例中,所述第一区I用于形成NMOS晶体管;所述第二区II用于形成PMOS晶体管。
所述基底200包括:衬底207和位于衬底207上的鳍部208。
形成所述基底200的步骤包括:提供初始衬底;图形化所述初始衬底,形成衬底207和位于衬底207上的鳍部208。
本实施例中,所述初始衬底的材料为硅。在其他实施例中,所述初始衬底包括:锗衬底、硅锗衬底、绝缘体上硅或绝缘体上锗等半导体衬底。
所述基底200还具有隔离结构209,所述隔离结构209位于所述鳍部208之间的衬底207上,并覆盖所述鳍部208部分侧壁表面,且所述隔离结构209的顶部表面低于所述鳍部208的顶部表面。
所述隔离结构209的形成步骤包括:在衬底207和鳍部208上形成隔离材料层;采用化学机械磨平工艺对所述隔离材料层进行平坦化;刻蚀去除部分所述隔离材料层,形成隔离结构209。
所述隔离材料层的形成方法包括:化学气相沉积工艺。
所述第一伪栅极结构201包括:第一伪栅介质层(图中未示出)、位于第一伪栅介质层上的第一伪栅极层(图中未示出)以及位于所述第一伪栅介质层和第一伪栅极层侧壁的第一伪栅侧墙(图中未标出)。本实施例中,所述第一伪栅介质层的材料为氧化硅,所述第一伪栅极层的材料为多晶硅,所述第一伪栅侧墙的材料包括:氮化硅。
所述第一伪栅极结构201的形成步骤包括:在所述鳍部208的侧壁和顶部表面形成第一伪栅介质膜;在所述第一伪栅介质膜上形成第一伪栅极膜;刻蚀部分所述第一伪栅介质膜和第一伪栅极膜,形成第一伪栅介质层和第一伪栅极层。所述第一伪栅介质层横跨所述鳍部208,且覆盖所述鳍部208的部分侧壁和顶部表面,所述第一伪栅极层位于所述第一伪栅介质层上。
所述第二伪栅极结构202包括:第二伪栅介质层(图中未示出)、位于第二伪栅介质层上的第二伪栅极层(图中未示出)以及位于所述第二伪栅介质层和第二伪栅极层侧壁的第二伪栅侧墙(图中未标出)。本实施例中,所述第二伪栅介质层的材料为氧化硅,所述第二伪栅极层的材料为多晶硅,所述第二伪栅侧墙的材料包括:氮化硅。
所述第一伪栅极结构201、第二伪栅极结构202、第一掺杂区203、第二掺杂区204以及第一介质层206的形成步骤包括:在所述第一区Ⅰ基底200上形成第一伪栅极结构201;在所述第二区Ⅱ基底200上形成第二伪栅极结构202;在所述第一伪栅极结构201两侧的所述鳍部208内分别形成第一掺杂区203;在所述第二伪栅极结构202两侧的鳍部208内分别形成第二掺杂区204;在所述基底200、第一掺杂区203、第二掺杂区204、第一伪栅极结构201以及第二伪栅极结构202的侧壁上形成第一介质层206,所述第一介质层206暴露出第一伪栅极结构201和第二伪栅极结构202的顶部表面。
所述停止层205材料包括:氮化硅。
所述停止层205用于后续在所述第一掺杂区203上的介质层内形成第二开口时,保护所述第一掺杂区203;所述停止层205用于后续在所述第二掺杂区204上的介质层内形成第一开口时,保护所述第二掺杂区204。
所述第一介质层206的形成步骤包括:在所述停止层205上、第一伪栅极结构201以及第二伪栅极结构202的顶部表面形成第一介质膜;平坦化所述第一介质膜直至暴露出所述第一伪栅极结构201和第二伪栅极结构202的顶部表面,形成第一介质层206。
所述第一介质膜的形成工艺包括:化学气相沉积工艺。
所述第一介质膜的材料包括:氧化硅;相应的,第一介质层206的材料包括:氧化硅。
请参考图5,去除所述第一伪栅极结构201,形成第一伪栅开口210;去除第二伪栅极结构202,形成第二伪栅开口211。
去除所述第一伪栅极结构201的步骤包括:去除所述第一伪栅极层;去除所述第一伪栅极层之后,去除所述第一伪栅介质层。
去除所述第一伪栅极层的工艺包括:干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺。
去除所述第一伪栅介质层的工艺包括:干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺。
所述第一伪栅开口210用于后续形成第一栅极结构。
去除所述第二伪栅极结构202的步骤包括:去除所述第二伪栅极层;去除所述第二伪栅极层之后,去除所述第二伪栅介质层。
去除所述第二伪栅极层的工艺包括:干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺。
去除所述第二伪栅介质层的工艺包括:干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺。
所述第二伪栅开口211用于后续形成第二栅极结构。
请参考图6,在所述第一伪栅开口210和第二伪栅开口211的侧壁和底部表面形成界面层212;在所述界面层212上形成高K介质层213。
所述界面层212和高K介质层213的形成步骤包括:在所述第一介质层206上、第一伪栅开口210以及第二伪栅开口211内形成界面膜;在所述界面膜上形成高K介质膜;平坦化所述界面膜和所述高K介质膜直至暴露出所述第一介质层206的顶部表面,在所述第一伪栅开口210和第二伪栅开口211的侧壁和底部形成界面层212和高K介质层213。
所述平坦化所述界面膜和所述高K介质膜的工艺为:化学机械研磨工艺。在平坦化所述界面膜和所述高K介质膜的过程中,位于第一介质层206上的界面膜和高K介质膜被去除。
所述界面层212的材料包括:氧化硅。
所述界面层212作为高K介质层213的过渡层,所述界面层212隔离所述高K介质层213与所述鳍部208接触。
所述高K介质层是指:介电常数K大于3.9的介质层;在本实施例中,所述高K介质层213的材料包括:氧化铪。
所述高K介质层213作为第一栅介质层和第二栅介质层。
请参考图7,在所述第一伪栅开口210内的高K介质层213上形成第一功函数层214;在所述第二伪栅开口211内的高K介质层213上形成第二功函数层215;形成所述第一功函数层214和第二功函数层215之后,在所述第一功函数层214上形成第一栅极层216,在所述第二功函数层215上形成第二栅极层217。
所述第一功函数层214用于减小NMOS晶体管的阈值电压。
所述第二功函数层215用于减小PMOS晶体管的阈值电压。
所述第一功函数层214的材料包括:钛铝;所述第二功函数层215的材料包括:氮化钛。
所述第一栅极层216的材料包括:金属。所述金属包括:钨。
所述第二栅极层217的材料包括:金属。所述金属包括:钨。
请参考图8,在所述基底200、第一介质层206、第一伪栅侧墙(图中未标出)、第二伪栅侧墙(图中未标出)、界面层212、高K介质层213、第一功函数层214、第二功函数层215、第一栅极层216以及第二栅极层217上形成第二介质层218,所述第二介质层218的顶部表面具有掩膜层219,所述掩膜层219具有若干掩膜开口220。
所述第二介质层218的材料包括:氧化硅。
所述第二介质层218的形成工艺包括:化学气相沉积工艺。
在本实施例中,所述介质层221包括:第一介质层206以及位于第一介质层206上的第二介质层218。
所述掩膜层219的材料包括:氮化硅或碳化硅。
所述掩膜层219用于后续形成第一开口和第二开口时作掩膜。
所述掩膜开口220的深宽比为:5:1~20:1。
位于第一区Ⅰ内的掩膜开口220用于定义后续形成第二开口的位置;位于第二区Ⅱ的掩膜开口220用于定义后续形成的第一开口的位置。
请参考图9,在所述掩膜开口220(见图8)内和掩膜层219上形成第一初始牺牲层222。
所述第一初始牺牲层222的形成工艺包括:化学气相沉积工艺。
所述第一初始牺牲层222的材料包括:底部抗反射层材料。
请参考图10,去除第二区Ⅱ第一初始牺牲层222(如图9所示),在所述第一区Ⅰ的掩膜开口220内以及掩膜层219上形成第一牺牲层223。
去除第二区Ⅱ第一初始牺牲层222的工艺包括:各向同性干法刻蚀工艺。所述各向同性干法刻蚀工艺的参数包括:刻蚀气体包括:甲烷、氢气和氮气,所述甲烷的流量为10标准毫升/分~100标准毫升/分,所述氢气的流量为250标准毫升/分~1500标准毫升/分,所述氮气的流量为20标准毫升/分~500标准毫升/分,压力为1毫托~150毫托,射频功率为500瓦~1200瓦,偏置电压为50伏~500伏,温度为50摄氏度~70摄氏度,时间为20秒~1000秒。
所述掩膜开口220的深宽比较小,因此,采用各向同性干法刻蚀工艺去除第二区B第一初始牺牲层222较容易且彻底,即在第二区Ⅱ掩膜开口220内无第一初始牺牲层222的残留,使得所述第一初始牺牲层222不会对后续形成第一开口的形貌造成影响,所述第一开口的侧壁和底部无第一初始牺牲层222的残留,使得后续在所述第一开口内形成的第二导电插塞的电学性能较好,从而有利于提高半导体结构的性能。
请参考图11,以所述第一牺牲层223和掩膜层219为掩膜,刻蚀所述第二区Ⅱ介质层221,直至暴露出所述第二区Ⅱ停止层205的顶部表面,在所述第二掺杂区204上形成第一开口224。
刻蚀所述第二区Ⅱ介质层221的工艺包括:各向异性干法刻蚀工艺。所述各向异性干法刻蚀工艺的参数包括:所述刻蚀气体包括:CH4和CHF3,其中,CH4的流量为8标准毫升/分~500标准毫升/分,CHF3的流量为30标准毫升/分~200标准毫升/分,射频功率为100瓦~1300瓦,偏置电压为80伏~500伏,时间为4秒~500秒,压力为10毫托~2000毫托。
所述第一开口224用于后续在第二掺杂区204上形成第二导电插塞。
在形成所述第一开口224的过程中,位于第一掺杂层203上的介质层221未被刻蚀,所以不需要在第一掺杂区203上形成牺牲层。后续对所述第一开口224底部的第二掺杂区204进行离子注入前,不需要在所述第一开口224内额外形成牺牲层,使得所述第一开口224的形貌不受牺牲层的影响,所述第一开口224的形貌良好且无牺牲层的附着,使得后续在所述第一开口224内形成的第二导电插塞的电学性能较好。
并且,刻蚀所述介质层221,在第二掺杂层204上的介质层221内形成所述第一开口224,所述第一开口224内无第一初始牺牲层222的残留,所述第一开口224的形貌良好。。另外,所述第二掺杂区204上具有停止层205。在形成第一开口224的过程中,所述停止层205能够保护所述第二掺杂区204的顶部表面,所述第二掺杂区204性能良好,从而提高半导体结构的性能。
请参考图12,去除第一区Ⅰ掩膜层219上以及掩膜开口220内的第一牺牲层223;对所述第一开口224底部的第二掺杂区204进行离子注入。
去除第一区Ⅰ掩膜层213上以及掩膜开口220内的第一牺牲层219的工艺包括:灰化工艺。
所述注入的离子包括:硼离子或铟离子。
对所述第一开口224底部的第二掺杂区204进行离子注入用于降低第二掺杂区204与后续在第二掺杂区204上形成的第二导电插塞的接触电阻。
请参考图13,在第二区Ⅱ第一开口224内形成第二牺牲层225,所述第二牺牲层225的顶部表面高于或者齐平于所述掩膜层219的顶部表面。
所述第二牺牲层225的形成步骤包括:在所述掩膜层219的顶部表面、掩膜开口220(见图10)内以及第一开口224内形成第二牺牲膜;去除所述第一区Ⅰ的掩膜层219上以及掩膜开口220内的第二牺牲膜,形成第二牺牲层225。
所述第二牺牲膜的材料包括:底部抗反射层材料。
所述第二牺牲膜的形成工艺包括:化学气相沉积工艺。
去除所述第一区Ⅰ的掩膜层219上以及掩膜开口220内的第二牺牲膜的工艺包括:干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺。
由于掩膜开口220的深宽比较小,采用刻蚀工艺去除第一区Ⅰ的掩膜开口220内的第二牺牲膜较容易且彻底。所述第一区Ⅰ的掩膜开口220内无第二牺牲膜的残留,使得第二牺牲膜不会对后续形成第二开口的形貌造成影响,所述第二开口的形貌良好。
请参考图14,以所述第二牺牲层225以及掩膜层219为掩膜,刻蚀所述第一掺杂区203上的介质层221,直至暴露出所述第一掺杂区203上的停止层205,在第一区Ⅰ介质层221内形成第二开口226;去除第一开口224内的第二牺牲层225,暴露出第一开口224的侧壁和底部表面。
刻蚀所述第一掺杂区203上的介质层221的工艺包括:各向异性干法刻蚀工艺。所述各向异性干法刻蚀工艺的参数包括:所述刻蚀气体包括CH4和CHF3,其中,CH4的流量为8标准毫升/分~500标准毫升/分,CHF3的流量为30标准毫升/分~200标准毫升/分,射频功率为100瓦~1300瓦,偏置电压为80伏~500伏,时间为4秒~500秒,压力为10毫托~2000毫托。
去除第一开口224内的第二牺牲层225的工艺包括:灰化工艺。
所述第一开口224用于后续在所述第二掺杂区204上形成第二导电插塞。
所述第二开口226用于后续在所述第一掺杂区203上形成第一导电插塞。
请参考图15,去除第一开口224底部的停止层205暴露出第二掺杂区204的顶部表面;去除第二开口226底部的停止层205,暴露出第一掺杂区203的顶部表面;去除第一开口224和第二开口226底部的停止层205之后,分别在所述第一开口224和第二开口226底部形成金属硅化物层227;在所述第一区Ⅰ金属硅化物层227上形成第一导电插塞228;在所述第二区Ⅱ金属硅化物层227上形成第二导电插塞229。
去除所述第一开口224和第二开口226底部的停止层205的工艺包括:干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺。
在本实施例中,去除所述停止层205的工艺为各向异性干法刻蚀工艺;所述各向异性干法刻蚀工艺的参数包括:所述刻蚀气体包括CF4、CH3F和氧气,其中,CF4的流量为50标准毫升/分~1000标准毫升/分,CH3F的流量为8标准毫升/分~500标准毫升/分,O2的流量为10标准毫升/分~300标准毫升/分,射频功率为50瓦~300瓦,偏置电压为30伏~100伏,时间为4秒~50秒,压力为10毫托~500毫托。
所述金属硅化物层227的材料包括:钛硅化合物。
所述第一导电插塞228和第二导电插塞229的形成步骤包括:在所述第一开口224(见图14)、第二开口226(见图14)内以及所述掩膜层219上形成金属材料层;平坦化所述金属材料层直至暴露出所述第二介质层218的顶部表面,在所述第一开口224内形成第二导电插塞229,在第二开口226内形成第一导电插塞228。
综上,在本实施例中,形成所述第一开口时,位于第一掺杂区上的介质层尚未刻蚀,所以不需要形成覆盖第一区的牺牲层,使得后续对第一开口底部的第二掺杂区进行离子注入之前,不需要在所述第一开口内额外形成牺牲层,使得第一开口的形貌不受牺牲层的影响,所述第一开口的形貌良好且无牺牲层的附着,使得后续在第一开口内形成的第二导电插塞的电学性能较好。形成第一开口之后,形成第二开口,后续直接在第二开口内形成第一导电插塞。在形成第一导电插塞前,不需要在所述第二开口内形成牺牲层,使得第二开口的形貌不受牺牲层的影响,所述第二开口的形貌较好且无牺牲层的残留,使得第一导电插塞的电学性能较好,从而有利于提高半导体结构的性能。
相应的,本发明实施例还提供一种采用上述方法所形成的半导体结构。
虽然本发明披露如上,但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,均可作各种更动与修改,因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (16)
1.一种半导体结构的形成方法,其特征在于,包括:
提供基底,所述基底包括第一区和第二区,所述基底的第一区内具有第一掺杂区,所述基底的第二区内具有第二掺杂区,所述基底、第一掺杂区和第二掺杂区上具有介质层;
在所述介质层上形成掩膜层,所述掩膜层具有若干掩膜开口,所述第一区的掩膜开口位于第一掺杂区上,所述第二区的掩膜开口位于第二掺杂区上;
在所述第一区的掩膜开口内和掩膜层上形成第一牺牲层;
以所述第一牺牲层和掩膜层为掩膜,刻蚀所述第二掺杂区上的介质层,在所述第二区介质层内形成第一开口;
形成所述第一开口之后,对所述第一开口底部的第二掺杂区进行离子注入;
对所述第一开口底部的第二掺杂区进行离子注入之后,在所述第一掺杂区上的介质层内形成第二开口。
2.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,所述掩膜开口的深宽比为:5:1~20:1。
3.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,所述第一牺牲层的形成步骤包括:在所述若干掩膜开口内以及掩膜层上形成第一初始牺牲层;去除第二区掩膜开口内以及掩膜层上的第一初始牺牲层,形成第一牺牲层;所述第一初始牺牲层的材料包括:底部抗反射层材料。
4.如权利要求3所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,去除第二区掩膜开口内以及掩膜层上的第一初始牺牲层的工艺包括:各向同性干法刻蚀工艺;所述各向同性干法刻蚀工艺的参数包括:刻蚀气体包括CH4、H2和N2,所述CH4的流量为10标准毫升/分~100标准毫升/分,所述H2的流量为250标准毫升/分~1500标准毫升/分,所述N2的流量为20标准毫升/分~500标准毫升/分,压力为1毫托~150毫托,射频功率为500瓦~1200瓦,偏置电压为50伏~500伏,温度为50摄氏度~70摄氏度,时间为20秒~1000秒。
5.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,刻蚀第二掺杂区上的介质层的工艺包括:各向异性干法刻蚀工艺。
6.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,形成第一开口之后,对所述第一开口底部的基底进行离子注入之前,还包括:去除所述第一区第一牺牲层,暴露出第一区的掩膜开口;去除所述第一区第一牺牲层的工艺包括:灰化工艺。
7.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,对所述第一开口底部的第二掺杂区进行离子注入之后,形成所述第二开口之前,还包括:
在所述第一开口内形成第二牺牲层,所述第二牺牲层的顶部表面高于或者齐平于所述掩膜层的顶部表面;所述第二牺牲层的材料包括:底部抗反射层材料。
8.如权利要求7所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,所述第二开口的形成步骤包括:以所述第二牺牲层和掩膜层为掩膜,刻蚀所述第一掺杂区上的介质层,在所述第一区介质层内形成第二开口;刻蚀所述第一掺杂区上的介质层的工艺包括:各向异性干法刻蚀工艺。
9.如权利要求7所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,形成所述第二开口之后,还包括:去除第一开口内第二牺牲层;去除所述第一开口内第二牺牲层的工艺包括:灰化工艺。
10.如权利要求9所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,所述基底、第一掺杂区和第二掺杂区的顶部表面具有停止层;所述介质层位于所述停止层上;所述第一开口底部暴露出停止层的顶部表面;所述第二开口底部暴露出停止层的顶部表面;所述停止层的材料包括:氮化硅;
去除所述第二牺牲层之后,还包括:去除第一开口底部的停止层,暴露出第二掺杂区的顶部表面;去除第二开口底部的停止层,暴露出第一掺杂区的顶部表面;在去除第一开口和第二开口底部的停止层之后,分别在所述第一掺杂区和第二掺杂区的顶部表面形成金属硅化物层;形成所述金属硅化物层之后,在所述第一掺杂区上形成第一导电插塞,在第二掺杂区上形成第二导电插塞。
11.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,所述第一区用于形成NMOS晶体管,所述第二区用于形成PMOS晶体管。
12.如权利要求11所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,对所述第一开口底部的第二掺杂区进行离子注入,所述注入的离子包括:硼离子或铟离子。
13.如权利要求10所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,去除所述第一开口和第二开口底部的停止层的工艺包括:干法刻蚀工艺或者湿法刻蚀工艺。
14.如权利要求10所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,所述金属硅化物层的材料包括:钛硅化合物。
15.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,所述第一区基底上具有第一栅极结构,所述第一栅极结构两侧的基底内分别具有第一掺杂区;所述第二区基底上具有第二栅极结构,所述第二栅极结构两侧的基底内分别具有第二掺杂区。
16.一种采用如权利要求1至15任一项方法所形成的半导体结构。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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