具有牺牲多晶硅层的接触蚀刻停止层制造技术

本发明专利技术涉及具有牺牲多晶硅层的接触蚀刻停止层，该接触蚀刻停止层包括形成于牺牲栅极结构上面的氮化物层与形成于该氮化物层上面的多晶硅层。在后续制程期间，该多晶硅层适合氧化且形成氧化物层。该多晶硅层的氧化有效遮蔽底下的氮化物接触蚀刻停止层免受氧化，这保护该氮化物层的机械完整性。

【技术实现步骤摘要】
具有牺牲多晶硅层的接触蚀刻停止层
本申请大体涉及半导体装置，且更特别的是，涉及例如场效晶体管的晶体管及其制法。
技术介绍
制造例如场效晶体管(fieldeffecttransistor；FET)的半导体装置通常涉及由层沉积、图案化及蚀刻组成的多个步骤以在衬底上界定各种结构。使用例如间隔体及帽盖层的整合方案可用来精确地界定各个导电及绝缘结构，从而最小化相邻导电结构之间的泄漏以改善装置效能。在某些办法中，接触蚀刻停止层(contactetchstoplayer；CESL)可加入制造方案使得有可能选择性移除一或更多层。不过，充分选择性蚀刻制程的无法利用，且跟着接触蚀刻停止层可能受损而导致受保护层受损，这对制造生产量及良率有不利影响。
技术实现思路
鉴于上述，揭露一种方法用于形成具有改良接触蚀刻停止层的半导体结构。该接触蚀刻停止层包括多晶硅牺牲层。在可能氧化及损伤接触蚀刻停止层和接触蚀刻停止层底下诸层的制程期间，该多晶硅层本身可氧化且抑制这些层的氧化。根据本申请的具体实施例，一种制造装置的方法包括形成一牺牲栅极结构于一半导体衬底上面，其中该牺牲栅极结构包括一牺牲栅极与形成于该牺牲栅极上面的一牺牲栅极间隙，形成一侧壁间隔体层于该牺牲栅极结构的多个侧壁上面，且形成一氮化物接触蚀刻停止层于该侧壁间隔体层上面。然后，形成一多晶硅层于该氮化物层的多个上部上面，且形成一氧化物层于该多晶硅层上面，其中，在该氧化物层的形成期间，该多晶硅层会被氧化。根据另一方法，在一半导体衬底上面形成各自包括一牺牲栅极与形成于该牺牲栅极上面的一牺牲栅极间隙的多个牺牲栅极结构。形成一侧壁间隔体层于该多个牺牲栅极结构的侧壁上面，且形成一氮化物接触蚀刻停止层于该侧壁间隔体层上面。该方法更包括：形成一流动性氧化物层于在相邻牺牲栅极结构之间的间隙内且于该氮化物层的多个下部上面，形成一多晶硅层于该氮化物层的多个上部上面，且形成一高密度电浆(HDP)氧化物层于该多晶硅层上面，致使该多晶硅层在该HDP氧化物层的形成期间被氧化。附图说明阅读时结合下列附图可充分明白以下本申请的特定具体实施例的详细说明，其中类似的结构用相同的元件符号表示。图1的透射电子显微镜(transmissionelectronmicroscope；TEM)显微图图示包括共形氮化物接触蚀刻停止层的半导体结构，该共形氮化物接触蚀刻停止层是在用流动性介电质材料填满相邻牺牲栅极结构之间的间隙以及使介电质材料凹陷之后设置于相邻牺牲栅极结构上面；图2的透射电子显微镜(TEM)显微图图示图1的结构的多个部分，包括氮化物接触蚀刻停止层及底下侧壁间隔体层在高密度电浆沉积一氧化物层于在相邻牺牲栅极结构之间的多个凹陷区中后的崩解(breakdown)；图3为根据各种具体实施例的半导体结构的透射电子显微镜(TEM)显微图，其图示邻接牺牲栅极结构的氮化物接触蚀刻停止层及底下侧壁间隔体层在形成牺牲多晶硅层和高密度电浆沉积一氧化物层于多个凹陷区中且于在相邻牺牲栅极结构之间的多晶硅层上面后的存留(retention)；图4为装置架构的横截面示意图，其根据各种具体实施例图示沉积氮化物接触蚀刻停止层于相邻牺牲栅极结构上面，以及图示后续沉积流动性氧化物层于在栅极结构之间的间隙中；图5的横截面示意图图示在流动性氧化物层的凹陷蚀刻(recessetch)后的图4的装置架构；图6图示沉积共形多晶硅层于凹陷流动性氧化物层上面且于牺牲栅极结构上面，包括直接于氮化物接触蚀刻停止层的多个上部上面；图7图示沉积高密度电浆氧化物直接于多晶硅层上面且于在相邻牺牲栅极结构之间的间隙的多个上部中以及多晶硅层的伴随氧化；以及图8图示高密度电浆氧化物的平坦化。符号说明100半导体衬底或衬底120半导体鳍片或鳍片140浅沟槽隔离层210源极/漏极接面300牺牲栅极结构310牺牲栅极或多晶硅栅极320牺牲栅极帽盖410侧壁间隔体510氮化物接触蚀刻停止层(CESL)或氮化物层520牺牲多晶硅层或多晶硅层530氧化物层610流动性氧化物层、沉积层或介电层620高密度电浆(HDP)氧化物层、氧化物层或介电层800间隙。具体实施方式此时参考本申请的专利标的的各种具体实施例的更详细细节，附图图示本专利技术的一些具体实施例。诸图用相同的元件符号表示相同或类似的部件。揭露于各种具体实施例的是一种制造半导体装置的方法，例如具有改良接触蚀刻停止层的鳍片场效晶体管(FinFET)装置。可给合栅极最后(gatelast)或取代金属栅极(replacementmetalgate；RMG)制程实施所揭露的方法。用于制造取代金属栅极(RMG)晶体管的典型制程流程包括形成暂时性或牺牲栅极，形成附加晶体管结构，然后移除牺牲栅极留下沉积各种材料层(例如，栅极介电质及栅极导体材料)于其中以形成功能栅极的沟槽。此办法延后形成栅极直到在可能损害栅极材料的制程之后，例如暴露于升高温度及/或离子植入。如本文所使用的，“功能栅极”指用来使用电场或在某些情况下使用磁场控制半导体装置的输出电流(亦即，通过通道的载子流动)的结构，且包括栅极介电质与栅极导体。根据各种具体实施例，该方法包括形成牺牲多晶硅层于氮化物接触蚀刻停止层(CESL)上面。该多晶硅层适合在后续制程期间优先氧化底下氮化物层及侧壁间隔体层。因此，该氮化物接触蚀刻停止层及侧壁间隔体层在一或更多制程步骤期间可有效保护各种装置特征。特别是，该CESL适合在接触蚀刻期间限制特定区域(例如，在相邻栅极结构之间)的蚀刻。该CESL对于随后用来蚀刻将会形成接触的区域的化学物应有良好的抗蚀刻性。在各种具体实施例中，该多晶硅层从在相邻牺牲栅极结构之间的位置内直接形成于氮化物接触蚀刻停止层上面，亦即，于在凹陷蚀刻流动性氧化物后横向邻接牺牲栅极堆迭的氮化物接触蚀刻停止层(CESL)的多个上部上面。本案申请人已发现，在后续制程期间，相对于氮化物CESL层的氧化选择性地进行多晶硅层的氧化，这可保护氮化物CESL层的完整性且抑制牺牲栅极的非所欲腐蚀。图1的透射电子显微镜(TEM)显微图图示包括设置于浅沟槽隔离层140上面的多个牺牲栅极结构300的装置架构。图1图示在主动装置区之间的横截面图，亦即，图示沿着在相邻平行半导体鳍片之间的非接触横截面。牺牲栅极结构300各自包括牺牲栅极310与形成于牺牲栅极310上面的牺牲栅极帽盖(sacrificialgatecap)320。如本领域技术人员所知，牺牲栅极310可包括非晶硅或多晶硅，且牺牲栅极帽盖320可包括氮化物层，例如氮化硅。侧壁间隔体410设置在牺牲栅极结构300的侧壁(垂直面)上面。侧壁间隔体410的形成可通过毯覆沉积间隔体材料，接着是定向蚀刻(directionaletch)，例如反应性离子蚀刻(reactiveionetching；RIE)，以从水平面移除间隔体材料。合适侧壁材料包括氧化物、氮化物及氮氧化物，例如二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、及低电介质常数(低k)材料，例如非晶碳、碳氧化硅(SiOC)、氮碳氧化硅(SiOCN)及氮碳硼化硅(SiBCN)，以及低k介电质材料。如本文所使用的，低k材料具有小于二氧化硅的电介质常数。在某些具体实施例中，侧壁间隔体410的厚度为4到20纳米，例如4、10、15或20纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造装置的方法，其包含：形成一牺牲栅极结构于一半导体衬底上面，其中，该牺牲栅极结构包括一牺牲栅极与形成于该牺牲栅极上面的一牺牲栅极间隙；形成一侧壁间隔体层于该牺牲栅极结构的多个侧壁上面；形成一氮化物层于该侧壁间隔体层上面；形成一多晶硅层于该氮化物层的多个上部上面；以及形成一氧化物层于该多晶硅层上面，其中，该多晶硅层在该氧化物层的形成期间被氧化。

【技术特征摘要】
2017.07.24 US 15/657,5941.一种制造装置的方法，其包含：形成一牺牲栅极结构于一半导体衬底上面，其中，该牺牲栅极结构包括一牺牲栅极与形成于该牺牲栅极上面的一牺牲栅极间隙；形成一侧壁间隔体层于该牺牲栅极结构的多个侧壁上面；形成一氮化物层于该侧壁间隔体层上面；形成一多晶硅层于该氮化物层的多个上部上面；以及形成一氧化物层于该多晶硅层上面，其中，该多晶硅层在该氧化物层的形成期间被氧化。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该氮化物层由原子层沉积形成。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该氮化物层包含氮化硅。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该多晶硅层直接形成于该氮化物层的该多个上部上面。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该多晶硅层在该氧化物层的形成期间被完全氧化。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该多晶硅层直接形成于该牺牲栅极帽盖的一顶面上面。7.如权利要求1所述的方法，进一步包含：在形成该多晶硅层之前，形成一流动性氧化物层于该氮化物层的多个下部上面。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，该多晶硅层形成于该流动性氧化物层的一顶面上面且直接于该氮化物层的该多个上部上面横向邻接该牺牲栅极。9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该氧化物层包含一高密度氧化物。10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成该牺牲栅极结构包含：形成多个牺牲栅极结构于该半导体...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄海苟，高金晟，盛海峰，刘金平，高明哈，臧辉，
申请(专利权)人：格芯公司，
类型：发明
国别省市：开曼群岛,KY