半导体器件及其形成方法技术

本公开涉及半导体器件及其形成方法。一种方法，包括：蚀刻半导体衬底以形成沟槽；以及使用原子层沉积(ALD)循环来沉积电介质层。电介质层延伸到沟槽中。ALD循环包括：脉冲六氯乙硅烷(HCD)到半导体衬底；清除HCD；脉冲三乙胺到半导体衬底；以及清除三乙胺。然后对电介质层执行退火工艺。

Semiconductor device and its forming method

【技术实现步骤摘要】
半导体器件及其形成方法
本公开涉及半导体器件及其形成方法。
技术介绍
随着集成电路不断缩小以及对集成电路速度的要求越来越高，晶体管需要在尺寸越来越小的情况下具有更高的驱动电流。由此开发出鳍式场效应晶体管(FinFET)。FinFET包括位于衬底上方的垂直半导体鳍。半导体鳍被用来形成源极区域和漏极区域，并且在源极区域和漏极区域之间形成沟道区域。形成浅沟槽隔离(STI)区域以限定半导体鳍。FinFET还包括栅极堆叠，其被形成在半导体鳍的侧壁和顶表面上。在STI区域的形成和FinFET的形成中，首先形成STI区域，例如，使用可流动的氧化物，然后使用紫外线(UV)固化或含氧环境中的热氧化进行后处理。然后对相应晶圆进行退火。
技术实现思路
根据本公开的一个实施例，提供了一种形成半导体器件的方法，包括：蚀刻半导体衬底以形成沟槽；使用原子层沉积(ALD)循环来沉积电介质层，其中，所述电介质层延伸到所述沟槽中，并且其中，所述ALD循环包括：脉冲六氯乙硅烷(HCD)到所述半导体衬底；清除所述HCD；脉冲三乙胺到所述半导体衬底；以及清除所述三乙胺；以及对所述电介质层执行退火工艺。根据本公开的另一实施例，提供了一种形成半导体器件的方法，包括：在半导体条带上沉积电介质层，其中，沉积所述电介质层包括循环，并且所述循环包括：将硅原子和氯原子附接到所述半导体条带上的氧原子；用氮原子和烷基取代所述氯原子；以及用氧原子取代所述氮原子和烷基的第一部分；用OH键来移除所述氮原子和烷基的第二部分；以及对所述电介质层进行退火以形成Si-O-Si键。根据本公开的又一实施例，提供了一种形成半导体器件的方法，包括：形成第一半导体条带；沉积电介质层，所述电介质层包括氧化硅，碳掺杂在所述氧化硅中，其中所述电介质层包括：水平部分；以及垂直部分，所述垂直部分与所述水平部分的端部连接，其中，所述垂直部分与所述第一半导体条带的下部的侧壁接触，其中，所述第一半导体条带的顶部突出高于所述垂直部分的顶表面以形成半导体鳍；以及形成在所述半导体鳍的侧壁和顶表面上延伸的栅极堆叠。附图说明在结合附图阅读下面的具体实施方式时，可以从下面的具体实施方式中最佳地理解本公开的各个方面。应当注意，根据行业的标准做法，各种特征不是按比例绘制的。事实上，为了讨论的清楚起见，各种特征的尺寸可能被任意增大或减小。图1、2A、2B、和3至9是根据一些实施例的在浅沟槽隔离(STI)区域和鳍式场效应晶体管(FinFET)的形成中的中间阶段的横截面视图。图10示出了根据一些实施例的在SiNOCH膜的形成中的原子层沉积(ALD)循环。图11A和11B分别示出了根据一些实施例的六氯乙硅烷和三乙胺的化学结构和符号。图12示出了根据一些实施例的SiNOCH膜的示意性化学结构。图13示意性地示出了根据一些实施例的分离SiNOCH膜的两个部分的接缝(seam)。图14示出了根据一些实施例的对SiNOCH膜执行湿法退火工艺之后的示意性化学结构。图15和16分别示意性地示出了根据一些实施例的在低温湿法退火工艺和高温湿法退火工艺之后的接缝处的键。图17示出了根据一些实施例的在干法退火工艺之后的氧化硅的示意性化学结构。图18示意性地示出了根据一些实施例的接缝处的交联(cross-link)。图19示出了根据一些实施例的通过低温湿法退火工艺将Si-C-N键转换为Si-OH键的效果。图20示出了根据一些实施例的在不同的低温被用于湿法退火工艺时随深度变化的碳浓度。图21示出了根据一些实施例的湿法退火条件对沉积的电介质膜中的氮浓度、碳浓度和膨胀率的影响。图22示出了根据一些实施例的用于形成STI区域和FinFET的工艺流程。具体实施方式下面的公开内容提供了用于实现本专利技术的不同特征的许多不同的实施例或示例。下文描述了组件和布置的具体示例以简化本公开。当然，这些仅仅是示例而不意图是限制性的。例如，在下面的说明中，在第二特征上方或之上形成第一特征可以包括以直接接触的方式形成第一特征和第二特征的实施例，并且还可以包括可以在第一特征和第二特征之间形成附加特征，使得第一特征和第二特征可以不直接接触的实施例。此外，本公开在各个示例中可能重复参考标号和/或字母。这种重复是为了简单性和清楚性的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。此外，本文中可能使用了空间相关术语(例如“下方”、“之下”、“低于”、“以上”、“上部”等)，以易于描述图中所示的一个要素或特征相对于另外(一个或多个)要素或(一个或多个)特征的关系。这些空间相关术语意在涵盖器件在使用或工作中除了图中所示朝向之外的不同朝向。装置可能以其他方式定向(旋转了90度或处于其他朝向)，并且本文中所用的空间相关描述符同样可能被相应地解释。提供了浅沟槽隔离(STI)区域、鳍式场效应晶体管(FinFET)、及其形成方法。根据一些实施例示出了在STI区域和FinFET的形成中的中间阶段。讨论了一些实施例的一些变型。在各种视图和说明性实施例中，相同的附图标记用于表示相同的元件。根据本公开的一些实施例，STI区域是通过以下步骤形成的：形成SiNOCH膜，然后执行退火工艺以将SiNOCH膜中的Si-NC键转换为Si-OH键，并且然后转换为Si-O-Si键。通过这些方法，所得的STI区域不具有或基本上不具有空隙和接缝。将针对特定上下文(即，通过形成共形STI层的STI形成工艺)来描述实施例。所讨论的实施例的概念还可以应用于其他结构的结构和处理，包括但不限于其中要填充氧化硅的任意其他间隙填充工艺。本文讨论的实施例将提供示例以使得能够制作或使用本公开的主题，并且本领域普通技术人员将容易地理解能够进行的修改，同时保持落入不同实施例的预期范围内。下面的附图中的相同的参考编号和字符表示相同的组件。虽然方法实施例可以被讨论为以特定顺序执行，但是其他方法实施例可以以任意逻辑顺序被执行。图1、2A、2B、和3至9示出了根据本公开的一些实施例的在STI区域和FinFET的部分的形成中的中间阶段的横截面视图。图22中示出的工艺流程200中也示意性地反映了相应工艺。在图1中，提供了衬底20。衬底20可以是半导体衬底，例如，体半导体、绝缘体上半导体(SOI)衬底等，其可以是掺杂的(例如，使用p型或n型掺杂剂)或未掺杂的。半导体衬底20可以是晶圆10(例如，硅晶圆)的一部分。通常，SOI衬底是在绝缘体层上形成的半导体材料层。绝缘体层可以是例如掩埋氧化物(BOX)层、氧化硅层等。绝缘体层设置在衬底上，衬底通常是硅或玻璃衬底。也可以使用其他衬底，例如，多层或梯度衬底。在一些实施例中，半导体衬底20的半导体材料可包括硅；锗；化合物半导体，包括碳化硅、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟和/或锑化铟；合金半导体，包括SiGe、GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInAs、GaInP和/或GaInAsP；或其组合。进一步参考图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形成半导体器件的方法，包括：/n蚀刻半导体衬底以形成沟槽；/n使用原子层沉积(ALD)循环来沉积电介质层，其中，所述电介质层延伸到所述沟槽中，并且其中，所述ALD循环包括：/n脉冲六氯乙硅烷(HCD)到所述半导体衬底；/n清除所述HCD；/n脉冲三乙胺到所述半导体衬底；以及/n清除所述三乙胺；以及/n对所述电介质层执行退火工艺。/n

【技术特征摘要】
20181121 US 62/770,424;20190801 US 16/529,0981.一种形成半导体器件的方法，包括：
蚀刻半导体衬底以形成沟槽；
使用原子层沉积(ALD)循环来沉积电介质层，其中，所述电介质层延伸到所述沟槽中，并且其中，所述ALD循环包括：
脉冲六氯乙硅烷(HCD)到所述半导体衬底；
清除所述HCD；
脉冲三乙胺到所述半导体衬底；以及
清除所述三乙胺；以及
对所述电介质层执行退火工艺。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述ALD循环还包括：
在所述三乙胺被清除之后，脉冲氧(O2)到所述半导体衬底；以及
清除所述氧。


3.根据权利要求2所述的方法，还包括：重复包括脉冲氧的所述ALD循环。


4.根据权利要求1所述的方法，还包括：重复所述ALD循环。


5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述退火工艺包括：
低温湿法退火工艺，所述低温湿法退火工艺在第一温度下执行；
高温湿法退火工艺，所述高温湿法退火工艺在高于所述第一温度的第二温度下执行；以及
干法退火工艺，所述干法退火工艺在高于所述第一温度的第三温度下执行。


6....

【专利技术属性】
技术研发人员：高琬贻，柯忠祁，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71