用于对3-D IC晶体管的鳍形沟道区进行掺杂的覆盖ALD膜制造技术

本发明专利技术公开了用于对3‑D IC晶体管的鳍形沟道区进行掺杂的覆盖ALD膜，具体涉及一种对在半导体衬底上的部分制成的3‑D晶体管的鳍形沟道区进行掺杂的方法。该方法可包括在衬底上形成多层的含掺杂剂膜；形成覆盖膜，该覆盖膜包括硅碳化物材料、硅氮化物材料、硅碳氮化物材料、或它们的组合，定位该覆盖膜使得含掺杂剂膜位于衬底和覆盖膜之间；以及将掺杂剂从含掺杂剂膜驱动到鳍形沟道区内。所述膜的多个含掺杂剂层通过原子层沉积工艺形成，所述原子层沉积工艺包括：吸附含掺杂剂膜前体，使得所述前体在衬底上形成吸附受限层；以及使所吸附的含掺杂剂膜前体反应。还公开了一种用于对部分制成的3‑D晶体管的鳍形沟道区进行掺杂的多站式衬底处理装置。

【技术实现步骤摘要】
用于对3-DIC晶体管的鳍形沟道区进行掺杂的覆盖ALD膜本申请是申请号为201510091775.9、申请日为2015年2月28日、专利技术名称为“用于对3-DIC晶体管的鳍形沟道区进行掺杂的覆盖ALD膜”的申请的分案申请。
本专利技术涉及半导体处理领域，具体涉及用于对3-DIC晶体管的鳍形沟道区进行掺杂的覆盖ALD膜。
技术介绍
通常，集成电路(IC)晶体管已使用平面设计，其中所述晶体管元件(源极、漏极和沟道)形成在半导体衬底的表面，并且栅极元件被形成作为在衬底表面的沟道区顶上的平坦结构。然而，最近对于越来越小的器件尺寸的期望已促进所谓的3-D晶体管的发展，其中源极、漏极和沟道形成在鳍形结构中，鳍形结构从衬底表面垂直地延伸，通常具有高深宽比。在这些垂直鳍结构内形成有沟道时，可以将3-D晶体管的栅极组件制造成环绕沟道区，从而相对于其直接暴露于栅极电压的体积显著增大了沟道区的表面积。平面晶体管和3-D晶体管之间的结构差异在图1A和1B中示意性地示出。图1A示意性地示出了传统的平面IC晶体管100。在图左侧是表示形成在硅衬底110中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在半导体衬底上对部分制成的晶体管的沟道区进行掺杂的方法，该方法包括：/n(a)在所述半导体衬底上形成含掺杂剂膜，其中所述含掺杂剂膜的多个含掺杂剂层通过原子层沉积工艺形成，所述原子层沉积工艺包括：/n(i)使含掺杂剂膜前体吸附到所述半导体衬底上，使得所述含掺杂剂膜前体在所述半导体衬底上形成吸附受限层；/n(ii)从所吸附的前体周围的容积去除至少一些未被吸附的含掺杂剂膜前体；/n(iii)在(ii)中的去除至少一些未被吸附的前体后，使所吸附的含掺杂剂膜前体反应，以在所述半导体衬底上形成含掺杂剂层；/n(iv)在使所吸附的前体反应后，当所述含掺杂剂层周围的所述容积存在解吸的含掺杂剂膜前体和/...

【技术特征摘要】
20140228 US 14/194,5491.一种在半导体衬底上对部分制成的晶体管的沟道区进行掺杂的方法，该方法包括：
(a)在所述半导体衬底上形成含掺杂剂膜，其中所述含掺杂剂膜的多个含掺杂剂层通过原子层沉积工艺形成，所述原子层沉积工艺包括：
(i)使含掺杂剂膜前体吸附到所述半导体衬底上，使得所述含掺杂剂膜前体在所述半导体衬底上形成吸附受限层；
(ii)从所吸附的前体周围的容积去除至少一些未被吸附的含掺杂剂膜前体；
(iii)在(ii)中的去除至少一些未被吸附的前体后，使所吸附的含掺杂剂膜前体反应，以在所述半导体衬底上形成含掺杂剂层；
(iv)在使所吸附的前体反应后，当所述含掺杂剂层周围的所述容积存在解吸的含掺杂剂膜前体和/或反应副产物时，将所述解吸的含掺杂剂膜前体和/或反应副产物从所述含掺杂剂层周围的所述容积去除；以及
(v)重复(i)至(iv)，以形成所述含掺杂剂膜的多个含掺杂剂层；
(b)形成覆盖膜，该覆盖膜包括硅氮化物材料，所述覆盖膜定位成使得形成于(a)中的所述含掺杂剂膜位于所述半导体衬底和所述覆盖膜之间；以及
(c)将掺杂剂从所述含掺杂剂膜驱动到所述沟道区内，
其中(a)还包括形成所述含掺杂剂膜的多个实质上不含所述掺杂剂层，所述实质上不含掺杂剂层中的至少一些通过原子层沉积工艺形成，所述原子层沉积工艺包括：
(vi)使无掺杂剂膜前体吸附到所述半导体衬底上，使得所述无掺杂剂膜前体在所述半导体衬底上形成吸附受限层；
(vii)从所吸附的无掺杂剂膜前体周围的容积去除未被吸附的无掺杂剂膜前体；
(ⅷ)在(ⅶ)中的去除未被吸附的无掺杂剂膜前体后，使所吸附的无掺杂剂膜前体反应，以在所述半导体衬底上形成实质上无掺杂剂层；
(ⅸ)在使所吸附的无掺杂剂膜前体反应后，当所述实质上无掺杂剂层周围的容积存在解吸的无掺杂剂膜前体或反应副产物或者解吸的无掺杂剂膜前体和反应副产物时，将解吸的无掺杂剂膜前体或反应副产物或者解吸的无掺杂剂膜前体和反应副产物从所述实质上无掺杂剂层周围的容积去除；以及
(x)重复(vi)至(ix)，以形成所述含掺杂剂膜的多个实质上无掺杂剂层；以及
其中，在(a)中：
所述含掺杂剂膜的第一富掺杂剂部分是通过在(i)至(v)中按顺序沉积所述多个含掺杂剂层形成的，其中没有插入实质上无掺杂剂层的沉积；以及
所述含掺杂剂膜的第一实质上无掺杂剂部分是通过在(vi)至(x)中按顺序沉积多个实质上无掺杂剂层形成的，其中没有插入含掺杂剂层的沉积。


2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
(d)在(c)之后，从所述半导体衬底去除：(i)所述含掺杂剂膜的至少一部分，或(ii)所述覆盖膜的至少一部分，或(iii)所述含掺杂剂膜的至少一部分和所述覆盖膜的至少一部分。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述沟道区是鳍形的，并且所述含掺杂剂膜实质上与鳍形的所述沟道区的形状一致。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述沟道区是鳍形的，并且在(c)中的所述驱动包括热退火，所述热退火增强掺杂剂从所述含掺杂剂膜至鳍形的所述沟道区的扩散。


5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述掺杂剂是硼。


6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述多个含掺杂剂层中的至少一些包括硼硅酸盐玻璃。


7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述含掺杂剂膜前体是硼酸烷基酯。


8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述硼酸烷基酯是硼酸三甲酯。


9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述掺杂剂是磷。


10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述掺杂剂是砷。


11.根据权利要求1所述的方法，其中，在(a)(iii)的所述反应包括使所吸附的含掺杂剂膜前体与等离子体接触。


12.根据权利要求1所述的方法，其中，在(a)(iii)的所述反应包括使所吸附的含掺杂剂膜前体与另一活性化学物质反应，所述另一活性化学物质可以是或可以不是最先被吸附在所述半导体衬底上。


13.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述覆盖膜包括化学气相沉积工艺。


14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述化学气相沉积工艺是等离子体增强的。


15.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述覆盖膜包括原子层沉积工艺。


16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述沟道区是鳍形的，具有小于约12纳米的宽度。


17.根据权利要求1所述的方法，其中，所述覆盖层的平均厚度为介于约10至100埃之间。


18.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述覆盖层的所述厚度中的相对标准偏差小于约10％。


19.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述覆盖膜中的所述硅氮化物的平均浓度为介于约2g/cm3和3g/cm3之间。


20.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个实质上无掺杂剂层中的至少一些包括介电材料，并且所述覆盖膜包括与所述多个实质上无掺杂剂层中的所述至少一些的所述介电材料不同的介电材料。


21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述多个实质上无掺杂剂层中的所述至少一些的所述介电材料是二氧化硅。


22.根据权利要求1所述的方法，其中，在(a)中：
所述含掺杂剂膜的第二富掺杂剂部分是通过在(i)至(v)中按顺序沉积所述多个含掺杂剂层形成的，其中没有插入实质上无掺杂剂层的沉积；以及
所述含掺杂剂膜的第二实质上无掺杂剂部分是通过在(vi)至(x)中按顺序沉积所述多个实质上无掺杂剂层形成的，其中没有插入含掺杂剂层的沉积；以及
其中，所述含掺杂剂膜的所述第一富掺杂剂部分、所述第一实质上无掺杂剂部分、所述第二富掺杂剂部分和所述第二实质上无掺杂剂部分按以下顺序沉积：第一富掺杂剂部分，然后第一实质上无掺杂剂部分，然后第二富掺杂剂部分，然后第二实质上无掺杂剂部分。


23.一种在半导体衬底上对部分制成的晶体管的沟道区进行掺杂的方法，该方法包括：
(a)在所述半导体衬底上形成含掺杂剂膜，
其中所述含掺杂剂膜的多个含掺杂剂层通过原子层沉积工艺形成，所述原子层沉积工艺包括：
(i)使含掺杂剂膜前体吸附到所述半导体衬底上，使得所述含掺杂剂膜前体在所述半导体衬底上形成吸附受限层；
(ii)从所吸附的含掺杂剂膜前体周围的容积去除至少一些未被吸附的含掺杂剂膜前体；
(iii)在(ii)中的去除至少一些未被吸附的含掺杂剂膜前体后，使所吸附的含掺杂剂膜前体反应，以在所述半导体衬底上形成含掺杂剂层；
(iv)在使所吸附的所述含掺杂剂膜前体反应后，当所述含掺杂剂层周围的所述容积存在解吸的含掺杂剂膜前体或反应副产物，或解吸的含掺杂剂膜前体和反应副产物时，将所述解吸的含掺杂剂膜前体或反应副产物，或解吸的含掺杂剂膜前体和反应副产物，从所述含掺杂剂层周围的所述容积去除；以及
(v)重复(i)至(iv)，以形成所述含掺杂剂膜的所述多个含掺杂剂层；
(b)使用原子层沉积在约20℃和约450℃之间的温度下形成覆盖膜，该覆盖膜包括硅碳化物材料，所述覆盖膜定位成使得形成于(a)中的所述含掺杂剂膜位于所述半导体衬底和所述覆盖膜之间；
其中，相对于二氧化硅作为覆盖膜，所述覆盖膜减少从所述沟道区出来的掺杂剂的反向扩散；以及
(c)将掺杂剂从所述含掺杂剂膜驱动到所述沟道区内。


24.根据权利要求23所述的方法，其中(a)还包括形成所述含掺杂剂膜的多个实质上不含掺杂剂层，所述实质上不含掺杂剂层中的至少一些通过原子层沉积工艺形成，所述原子层沉积工艺包括：
(vi)使无掺杂剂膜前体吸附到所述半导体衬底上，使得所述无掺杂剂膜前体在所述半导体衬底上形成吸附受限层；
(vii)从所吸附的无掺杂剂膜前体周围的容积去除未被吸附的无掺杂剂膜前体；
(ⅷ)在(ⅶ)中的去除未被吸附的无掺杂剂膜前体后，使所吸附的无掺杂剂膜前体反应，以在所述衬底上形成实质上无掺杂剂层；
(ⅸ)在使所吸附的无掺杂剂膜前体反应后，当所述实质上无掺杂剂层周围的所述容积存在解吸的无掺杂剂膜前体或反应副产物，或者解吸的无掺杂剂膜前体和反应副产物时，将所述解吸的无掺杂剂膜前体或反应副产物，或者解吸的无掺杂剂膜前体和反应副产物从所述实质上无掺杂剂层周围的所述容积去除；以及
(x)重复(vi)至(ix)，以形成所述含掺杂剂膜的所述多个实质上无掺杂剂层；以及
其中，所述实质上无掺杂剂层中的所述至少一些包括介电材料，并且所述覆盖膜包括与所述实质上...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷扎·阿哈瓦尼，萨曼莎·坦，巴德里·N·瓦拉达拉简，阿德里安·拉瓦伊，阿南德·班尔及，钱俊，尚卡尔·斯娃米纳森，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US