具有多个氮化层的装置结构制造方法及图纸

本发明专利技术涉及具有多个氮化层的装置结构，其揭露场效应晶体管的装置结构以及形成场效应晶体管的装置结构的方法。在半导体层上形成第一介电层并氮化该第一介电层。在该第一介电层与该半导体层之间的第一界面处形成富氮层。在该半导体层与第二介电层之间的第二界面处形成另一富氮层。装置结构可包括场效应晶体管，其包括该富氮层的其中一个、两个以及/或者两个都不包括。

【技术实现步骤摘要】
具有多个氮化层的装置结构
本专利技术通常涉及集成电路，尤其涉及场效应晶体管的装置结构以及形成场效应晶体管的装置结构的方法。
技术介绍
互补金属氧化物半导体(complementary-metal-oxide-semiconductor；CMOS)制程可用以构建p型场效应晶体管(PFET)与n型场效应晶体管(NFET)的组合，该些晶体管经耦接以实施逻辑门及其它类型的集成电路，例如开关。场效应晶体管通常包括主动半导体区、定义于该主动半导体区中的源极及漏极，以及与该主动半导体区中的沟道关联的栅极电极。当在栅极电极上施加超过指定阈值电压的控制电压时，在源极与漏极之间的沟道中的反型或耗尽层中发生载流子流，从而产生装置输出电流。绝缘体上硅(silicon-on-insulator；SOI)衬底在CMOS制程中可能是有利的。与利用块体硅晶圆构建的场效应晶体管相比，SOI衬底允许晶体管以显着较高的速度操作，改进电性隔离并降低电性损失。依据该SOI衬底的装置层的厚度，场效应晶体管可以部分耗尽模式操作，其中，当向栅极电极施加典型的控制电压时，该装置层中的沟道中的耗尽层不完全延伸至埋置氧化物层。需要改进的场效应晶体管的装置结构以及形成场效应晶体管的装置结构的方法。
技术实现思路
在本专利技术的一个实施例中，一种方法包括在半导体层上形成第一介电层，氮化该第一介电层，在该第一介电层与该半导体层之间的第一界面处形成第一富氮层，以及在该半导体层与第二介电层之间的第二界面处形成第二富氮层。在本专利技术的一个实施例中，一种方法包括在第一本体区以及通过沟槽隔离区与该第一装置区隔开的第二本体区中的半导体层上形成介电层，以及在该第一装置区中的该介电层与该半导体层之间以及在该第二装置区中的该第一介电层与该半导体层之间的界面处形成富氮层。在形成该第一富氮层以后，自该第二本体区中的该半导体层移除该介电层及该富氮层。在本专利技术的一个实施例中，一种结构包括：半导体层，具有第一本体区及第二本体区；沟槽隔离区，将该半导体层的该第一本体区与该半导体层的该第二本体区隔开；第一场效应晶体管，包括形成于该第一本体区中的该半导体层上的第一介电层；第二场效应晶体管，包括形成于该第二本体区中的该半导体层上的第二介电层；以及富氮层，位于该第一本体区中的该第一介电层与该半导体层之间的第一界面处。在该第二本体区中的该第二介电层与该半导体层之间不具有该富氮层。附图说明包含于并构成本说明书的一部分的附图说明本专利技术的各种实施例，并与上面所作的本专利技术的概括说明以及下面所作的实施例的详细说明一起用以解释本专利技术的实施例。图1至5显示依据本专利技术的实施例处于制程的连续阶段中的衬底的部分的剖视图。图6至8显示依据本专利技术的实施例处于制程的连续阶段中的衬底的部分的剖视图。具体实施方式请参照图1并依据本专利技术的一个实施例，以绝缘体上硅(SOI)衬底为代表形式的衬底10包括装置层12，采用由硅的氧化物(例如，SiO2)组成的埋置氧化物(buriedoxide；BOX)层14的形式的埋置介电层，以及操作晶圆16。装置层12及BOX层14终止于操作晶圆16的边缘。装置层12通过中间的BOX层14与操作晶圆16隔开且远比操作晶圆16薄。装置层12通过BOX层14与操作晶圆16电性隔离。装置层12与操作晶圆16可由单晶半导体材料组成，例如硅。BOX层14具有沿界面15与装置层12直接接触的表面以及沿另一个界面与操作晶圆16直接接触的另一个表面，且这些表面通过BOX层14的厚度隔开。操作晶圆16可经轻掺杂以具有例如p型导电性。在装置层12的顶部表面上形成屏蔽氧化物层18。在装置层12中注入p阱及n阱期间，屏蔽氧化物层18保护装置层12的顶部表面。沟槽隔离区20形成于装置层12中，并将装置层12划分为本体区19、21、23。通过沉积介电材料以填充沟槽并利用例如化学机械抛光(chemical-mechanicalpolishing；CMP)相对屏蔽氧化物层18的顶部表面平坦化该介电材料，可形成沟槽隔离区20。包括沟槽隔离区20的该介电材料可为电性绝缘体，例如通过化学气相沉积(chemicalvapordeposition；CVD)沉积的硅的氧化物(例如，二氧化硅(SiO2))。请参照图2，其中类似的附图标记表示图1中类似的特征，且在下一制造阶段，在装置层12中注入所述p阱及n阱(未显示)以后可剥离屏蔽氧化物层18。在所有本体区19、21、23中的装置层12的顶部表面上形成基础介电层22。基础介电层22可由介电材料构成，例如二氧化硅(SiO2)，其通过氧化装置层12的顶部表面生长或通过CVD沉积。基础介电层22沿界面25接触装置层12的本体区19、21、23。氮化基础介电层22，以通过氮化制程沿其厚度向该构成介电材料添加氮成分。氮可不均匀地分布于基础介电层22的块体上，且经氮化的基础介电层22可包括富氮层24、26，其与基础介电层22的块体的其余部分相比包含较高峰值浓度的氮。由于扩散期间在界面25处的氮积累，在基础介电层22与装置层12之间的界面25处形成具有较高峰值氮浓度的富氮层24。由于扩散期间在界面15处的氮积累，在装置层12与BOX层14之间的界面15处形成具有较高峰值氮浓度的富氮层26。富氮层24可全部或部分位于界面25处的基础介电层22中以及/或者全部或部分位于界面25处的装置层12中。富氮层26可全部或部分位于界面15处的装置层12中以及/或者全部或部分位于界面15处的BOX层14中。为形成富氮层24、26，可将衬底10置于包括富氮源气体(例如，氨气(NH3))的气氛中并加热至足以将氮从该富氮源气体引入基础介电层22中并扩散的温度(例如，855℃至1150℃)。富氮层26通过经由装置层12至与BOX层14的界面的氮扩散形成。扩散氮往往聚集于介电与半导体材料之间的界面15、25处，从而导致以较高峰值浓度的氮为特征的富氮层24、26的形成。在该氮化制程之后可接着执行在例如900℃的温度下的氧化制程，以减少富氮层24、26中的陷阱并由此改进其介电属性。请参照图3，其中类似的附图标记表示图2中类似的特征，且在下一制造阶段，自本体区21及本体区23中的装置层12移除基础介电层22及富氮层24。可施加光阻层(未显示)，对其光刻图案化，并接着将其作为蚀刻掩膜用于使用例如包含氢氟酸(HF)的湿化学溶液的等向性蚀刻，以相对装置层12的半导体材料选择性移除本体区21及23中的基础介电层22及富氮层24的介电材料。本文中所使用的关于材料移除制程(例如，蚀刻)的术语“选择性”表示目标材料的材料移除速率(也就是，蚀刻速率)高于暴露于该材料移除制程的至少另一种材料的材料移除速率(也就是，蚀刻速率)。保留与本体区21关联的富氮层26以及与本体区23关联的富氮层26。也保留与本体区19关联的基础介电层22及富氮层24，以及富氮层26。在移除基础介电层22的本体区21中及本体区23中的装置层12的顶部表面上形成介电层28。介电层28可由介电材料构成，例如通过CVD沉积的二氧化硅(SiO2)。构成介电层28的该介电材料的部分29也可形成于本体区19中的基础介电层22的顶部表面上。可接着执行在例如900℃的温度下的氧化制程，以改进介电层28的介本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：在半导体层上形成第一介电层；氮化该第一介电层；在该第一介电层与该半导体层之间的第一界面处形成第一富氮层；以及在该半导体层与第二介电层之间的第二界面处形成第二富氮层。

【技术特征摘要】
2016.12.21 US 15/385,9491.一种方法，包括：在半导体层上形成第一介电层；氮化该第一介电层；在该第一介电层与该半导体层之间的第一界面处形成第一富氮层；以及在该半导体层与第二介电层之间的第二界面处形成第二富氮层。2.如权利要求1所述的方法，其中，该半导体层是绝缘体上硅衬底的装置层，且该第二介电层是该绝缘体上硅衬底的埋置氧化物层。3.如权利要求1所述的方法，其中，该第二介电层通过该半导体层与该第一介电层隔开。4.如权利要求1所述的方法，其中，当氮化该第一介电层时形成该第一富氮层。5.如权利要求4所述的方法，其中，当氮化该第一介电层时形成该第二富氮层。6.如权利要求4所述的方法，其中，氮化该第一介电层包括：在该第一介电层暴露于包括富氮源气体的气氛的情况下加热该第一介电层，其中，通过自该气氛向该第一介电层及该半导体层中扩散氮并在该第一界面及该第二界面处积累该氮来形成该第一富氮层及该第二富氮层。7.如权利要求6所述的方法，其中，加热期间的温度在从855℃到1150℃的范围内变化。8.如权利要求1所述的方法，其中，在形成该第一介电层之前形成该第一富氮层。9.如权利要求8所述的方法，其中，在该第一介电层与该半导体层之间的该第一界面处形成该第一富氮层包括：在该半导体层上形成屏蔽氧化物层；以及通过经由该屏蔽氧化物层的注入来形成该第一富氮层。10.如权利要求9所述的方法，还包括：在形成第一富氮层以后，移除该屏蔽氧化物层，其中，当形成该第一介电层时定义该第一界面。11.如权利要求10所述的方法，其中，当形成该第一介电层时，通过经由该半导体层至该第二界面的扩散来形成该第二富氮层。12.如权利要求9所述的方法，其中，当形成该第一介电层时，通过自该第一富氮层的扩散来氮化该第一介电层。13.如权利要求12所述的方法，其中，该半导体层包括自该第一富氮层起呈梯度浓度的氮，且呈该梯度浓度的该氮随着从该第一界面沿朝向该第二界...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂芬·宣克，R·布拉特，J·伯纳姆，约翰·J·艾利斯蒙纳翰，
申请(专利权)人：格芯公司，
类型：发明
国别省市：开曼群岛,KY