[发明专利]一种制备无定形碳牺牲栅极结构的浅结和侧墙的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种CMOS半导体器件集成工艺，尤其涉及一种制备无定形碳牺牲栅极结构的浅结和侧墙的方法。

背景技术

中国专利CN 101593686A披露了一种制备金属栅极的集成工艺，采用无定形碳作为可牺牲栅极材料，形成Gate-last工艺所需的基体结构。具体工艺流程包括：在基底上形成栅介质层；在所述栅介质层上形成图形化的非晶碳层；形成环绕所述图形化的非晶碳层的侧墙；形成覆盖所述图形化的非晶碳层及侧墙的层间介质层；平坦化所述层间介质层并暴露所述图形化的非晶碳层；采用氧气灰化工艺去除所述图形化的非晶碳层，在所述层间介质层内形成沟槽；形成填充所述沟槽且覆盖所述层间介质层的金属层。

上述专利提供的流程非常简单，因此需要对其中的很多过程进行细化，比如：栅极成型前的叠层结构；牺牲栅极成型的前处理；牺牲栅极的后处理；常规侧墙结构的形成工艺；离子注入工艺时基体的准备；SPT工艺的处理；CESL处理；CMP工艺前处理等等。

发明内容

本发明针对中国专利CN101593686A提供制备金属栅极的集成工艺中存在问题，进一步细化其中的过程。

为了实现上述目的，本发明提供一种制备无定形碳牺牲栅极结构的浅结和侧墙的方法，包括以下顺序步骤：

步骤1，对具有栅极预制备结构的硅衬底注入离子形成浅结，所述栅极设置在硅衬底的P型或N型阱区上，所述栅极预制备结构为无定形碳材料，所述栅极预制备结构和硅衬底之间还设有栅氧化物层。

步骤2，在O₂气氛环境下制备成型栅极，去除硅衬底表面粘污和制备成型栅极过程中暴露出的栅氧化层。

步骤3，在硅衬底表面和栅极表面依次淀积第一侧墙层和第二侧墙层。

步骤4，对侧墙进行刻蚀形成第一侧墙和第二侧墙。

在本发明提供的一个优选实施例中，第一侧墙为氧化物材质。

在本发明提供的一个优选实施例中，第二侧墙为氮化硅材质。

在本发明提供的一个优选实施例中，形成浅结过程中，P型阱区上栅极预制备结构选用N型离子掺杂，N型阱区上栅极预制备结构选用P型离子掺杂。

在本发明提供的一个优选实施例中，进行N型离子掺杂时，用光刻胶遮挡N型阱区及其上的栅极预制备结构；进行P型离子掺杂时，用光刻胶遮挡P型阱区及其上的栅极预制备结构。

在本发明提供的一个优选实施例中，所述第一侧墙层和第二侧墙层采用干法刻蚀形成第一侧墙和第二侧墙。

本发明提供的制备方法详细、具体化了中国专利CN101593686A中的浅结（LDD）和侧墙工艺。

附图说明

图1是通过本发明制备得到具有浅结和侧墙的无定形碳牺牲栅极结构。

图2是本发明中离子注入形成浅结后的器件结构示意图。

图3是本发明中制备成型栅极后的器件结构示意图。

图4是本发明中去除多余粘污和栅氧化层后的器件结构示意图。

图5是本发明中淀积第一侧墙层和第二侧墙层后的器件结构示意图。

图6是本发明中形成第一侧墙和第二侧墙后的浅见结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种制备无定形碳牺牲栅极结构的浅结和侧墙的方法，先对具有栅极预制备结构的硅衬底注入离子形成浅结，栅极设置在硅衬底的P型或N型阱区上，栅极预制备结构和硅衬底之间还设有栅氧化物层。在O₂气氛环境下制备成型栅极，去除硅衬底表面粘污和制备成型栅极过程中暴露出的栅氧化层。在硅衬底表面和栅极表面依次淀积第一侧墙层和第二侧墙层，对侧墙进行刻蚀形成第一侧墙和第二侧墙。

以下通过实施例对本发明提供的制备无定形碳牺牲栅极结构的浅结和侧墙的方法做进一步详细说明，以便更好理解本发明创造的内容，但实施例的内容并不限制本发明创造的保护范围。

选用具有栅极预制备结构31的硅衬底1，栅极预制备结构31为无定形碳材料，在栅极预制备结构31和硅衬底1之间还设有栅氧化物层5，在栅极预制备结构31下的硅衬底上具有P型或N型阱区。

如图2所示，先对具有栅极预制备结构31的硅衬底1注入离子形成浅结41、42，图2中为N型阱区。

如图3和4所示，在O₂气氛环境下制备成型栅极3，将牺牲栅极的尺寸缩小到设计大小。采用湿法刻蚀除去制备成型栅极3过程中留在硅衬底表面的粘污和在制备成型栅极3过程中暴露出的栅氧化层5。