一种提高栅极侧墙间隔层厚度均匀度的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103646864103646864A(43)申请公布日2014.03.19(21)申请号201310600961.1(22)申请日2013.11.22(71)申请人上海华力微电子有限公司地址201210上海市浦东新区张江高科技园区高斯路568号(72)发明人江润峰(74)专利代理机构上海申新律师事务所31272代理人竺路玲(51)Int.Cl.H01L21/285(2006.01)H01L29/423(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书5页说明书5页附图2页附图2页(54)发明名称一种提高栅极侧墙间隔层厚度均匀度的方法(57)摘要本发明公开了一种提高栅极侧墙间隔层厚度均匀度的方法，其包括提供一具有栅极结构的半导体硅片；其中，反应周期包括：通入前驱体特气至硅片表面吸附饱和，通入清洗气体，通入反应特气与硅片表面吸附的前驱体特气进行反应，再通入清洗气体；重复所述反应周期，沉积间隔SiO2至所需厚度。本发明所述的方法采用炉管的原子层气相沉积工艺来制备栅极侧墙间隔层，来替代传统的正硅酸乙酯（TEOS）工艺或者高温热氧化（HTO）工艺来制备栅极侧墙间隔层，从而提高了栅极侧墙间隔层台阶覆盖率和厚度均匀度，具有高的生长速率、低的反应气体消耗量、优良的台阶覆盖率、好的薄膜特性、低的热预算等特点。CN103646864ACN103648ACN103646864A权利要求书1/1页1.一种提高栅极侧墙间隔层厚度均匀度的方法，其特征在于，所述的方法的步骤包括：步骤S1：将具有栅极结构的半导体衬底放置于一反应腔室中；步骤S2：在所述反应腔室中通入前驱体特气，该前驱体特气吸附于所述栅极结构的表面，并于该栅极结构表面吸附饱和后，对所述反应腔室中进行净化吹洗工艺；步骤S3：继续于所述反应腔室中通入反应特气，该反应特气与吸附在所述栅极结构表面的前驱体特气反应，生成覆盖在所述栅极结构表面的一薄膜后，并再次对所述反应腔室中进行净化吹洗工艺；步骤S4：重复步骤S2-S3，以于所述栅极结构表面制备由多层薄膜构成的侧墙间隔层。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤S2和S3中前驱体特气为Si[N(CH3)2]3H。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤S2中前驱体特气为液态，通过携带气体送入反应体系，所述携带气体为N2或Ar中的一种或两种的混合物。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的步骤S2中前驱体特气与携带气体混合后的流量范围为100-400sccm。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤S3中反应特气与前驱体特气的反应温度范围为300-500℃，压力范围为0.1-0.4Torr。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的步骤S3中反应特气为O3，反应特气流量范围为1-15slm。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的侧墙间隔层材质为二氧化硅。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤S2中和步骤S3中使用清洁气体N2，对所述反应腔室中进行净化吹洗工艺，其中，清洗气体的流量范围为5-30slm。9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤S2-S3每完成一次，栅极侧墙间隔层增加10.一种如权利要求1所述的方法制备得到的半导体结构，其特征在于，所述半导体结构包括权利要求1所述方法沉积的侧墙间隔层，其中，栅极的顶部位置、中部位置和底部位置的间隔层的厚度均匀度小于1%。2CN103646864A说明书1/5页一种提高栅极侧墙间隔层厚度均匀度的方法技术领域[0001]本发明涉及半导体器件制备领域，尤其是由采用原子层气相沉积（ALD）提高栅极侧墙间隔层厚度均匀度的方法。背景技术[0002]在半导体器件中，当晶体管沟道缩短到一定程度，就会出现短沟道效应，当短沟道减少到了一定长度，就会影响短沟道的阈值电压与器件的寿命。另外，栅极在半导体器件制备过程中也容易受到侵蚀。[0003]栅极侧墙间隔层对保护栅极和减小短沟道效应起到了重要的作用。栅极侧墙间隔层由于具有生长容易、稳定、击穿场强、点绝缘性能好、以及和Si表面一样具有理想的界面特性，因此常被用于作为栅极侧墙间隔层。现有的技术中一般采用炉管传统的正硅酸乙酯（TEOS）工艺或者高温热氧化（HTO）工艺在栅极侧墙沉积间隔层。[0004]所制备的侧墙间隔层品质的好坏，是由硅片内的厚度均匀度和台阶覆盖率来决定的，因为台阶覆盖率与厚度均匀度密切相关。在正硅酸乙酯（TEOS）工艺中，采用Si(OC2H5)4作为前驱体特气，在温度680℃下，反应沉积层，沉积的间隔层的厚度均匀度为2%-4%。而在高温热氧化（HTO）工艺中，则是采用SiH2Cl2或SiH4作为前驱