一种CMOS侧墙结构及其制备方法技术

本发明专利技术一般涉及半导体集成电路制造领域，更确切的说，本发明专利技术涉及一种CMOS侧墙结构及其制备方法。本发明专利技术公开了一种CMOS侧墙结构及其制备方法，通过采用ONON结构及干法刻蚀和湿法刻蚀向结合的刻蚀工艺，能有效去除侧墙，增大相邻栅极之间沟槽的底部的物理距离，从而改善金属前介质的填充条件，且有效避免了干法刻蚀造成硅衬底的损耗，及湿法去除侧墙时对硅化物的损耗；通过减小偏置隔离墙在工艺中的损耗，使栅极得到充分的保护。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及半导体集成电路制造领域，更确切的说，本专利技术涉及一种CMOS侧墙结构及其制备方法。
技术介绍
随着半导体组件集成度越来越高，散热和量子隧道效应成为芯片小型化工艺技术的新的难题，而应变硅技术采用一种成本相对较低、可大规模应用的方法来加大硅原子间距，从而减小电子通行所受到的阻碍，即减小了电阻，器件的发热量和能耗得到一定的降低，运行速度则得以提升，而这段扩张的空间就是电子流动的空间，从而有效降低了散热问题和量子隧道效应。当前，应变硅技术作为先进集成电路制造中的必选项，应变硅及其相关技术已经成为热点。如专利(申请号200610147324. 3)提出一种栅极结构制造方法，包括在半导体衬底上形成氧化层；沉积栅层，所述栅层覆盖所述氧化层；刻蚀所述栅层，以形成栅极；去除未被所述栅极覆盖的所述氧化层；沉积阻挡层，所述阻挡层覆盖所述栅极及所述半导体衬底。通过去除现行栅极结构中包含的侧墙，可最大幅度地扩大各栅极结构间线缝尺寸。由于采用没有侧墙的栅极及氧化层-氮化层(ON)结构，虽然通过采用应变硅技术，提高半导体器件的性能(增强应力记忆效应)，但当进行干法或湿法刻蚀去除侧墙工艺时，会造成底层硅衬底或者硅化物的损伤。如图1所示，现有技术中的栅极结构中，栅极之间的沟槽8—般是上宽下窄的沟道，在实际生产中，在形成栅极结构后淀积金属前绝缘层(Pre-Metal Dielectric，简称 PMD)时，易产生孔洞。此空洞在经历后续平整化过程后，易造成导电材料对孔洞的填充， 进而易导致此导电材料向器件内部扩散，导致器件漏电流过大，引发集成电路器件的实效等不良影响；分析得出，此空洞是由于器件特征尺寸的减小导致栅极结构中沟槽的深宽比增大，继而导致现行淀积工艺的沟槽填充能力受限而造成，专利(申请号200510U6986. 8) 提出一种制作应变硅晶体管的方法。首先提供一半导体衬底，该半导体衬底上包括有一栅极、至少一间隙壁以及一源极/漏极区域。然后进行一第一快速升温退火工艺，接着移除该间隙壁，并形成一高张力薄膜(high tensile stress film)于该栅极与该源极/漏极区域表面，随后进行一第二快速升温退火工艺。上述工艺同样采用无侧墙结构的栅极及氧化层-氮化层(ON)结构，通过增大孔洞的宽深比，以利于金属前介质填充，降低填充空洞出现的概率，但当采用干法或湿法刻蚀侧墙时会造成底层硅衬底或者硅化物的损伤，而偏置隔离侧墙(offset Spacer)在干法刻蚀的环境中会损伤严重，导致栅极损坏，造成器件的性能降低。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术提供了一种CMOS侧墙结构，包括一设置有栅极的半导体衬底，其中，还包括设置在所述栅极侧壁的偏置隔离墙，及一设置在所述偏置隔离墙侧壁的L形氧化物层，所述L形氧化物层的上部纵向延伸并覆盖在所述偏置隔离墙的侧面，下部横向延伸并覆盖在部分所述半导体衬底上；一 L形氮化物层设置在所述L形氧化物层上，其上部纵向延伸并部分覆盖所述L形氧化物层的纵向延伸部分，下部横向延伸并覆盖所述L型氧化物层的横向延伸部分；以用于增大相邻栅极之间沟槽的底部的物理距离，从而改善金属前介质的填充条件。上述的CMOS侧墙结构，其中，所述栅极与所述半导体衬底之间设置有介电层。上述的CMOS侧墙结构，其中，所述偏置隔离墙设置在所述栅极的侧壁上。上述的CMOS侧墙结构，其中，所述半导体衬底为硅衬底。本专利技术还提供了一种CMOS侧墙结构的制备方法，其中，包括以下步骤于一设置有栅极的半导体衬底上依次沉积第一氧化物层、第一氮化物层、第二氧化物层及第二氮化物层，其中，所述栅极的侧壁上设置有偏置隔离墙；选择性干法刻蚀所述第二氮化物层，形成位于所述栅极侧面的所述第二氧化物层外侧的侧壁氮化物层；以所述侧壁氮化物层为掩膜，湿法刻蚀所述第二氧化物层，刻蚀掉位于所述栅极顶部的第二氧化物层，及没被所述侧壁氮化物层覆盖住的其他所述第二氧化物层，并形成位于所述栅极侧面的第一氮化物层外侧的L形外侧氧化物层；湿法刻蚀去除所述侧壁氮化物层，同时刻蚀所述第一氮化物层，刻蚀掉位于所述栅极顶部的第一氮化物层，及没被所述L形外侧氧化物层覆盖住的其他第一氮化物层，以形成L 形氮化物层；湿法刻蚀去除所述L形外侧氧化物层，同时刻蚀所述第一氧化物层，刻蚀掉位于所述栅极顶部的所述第一氧化物层，及没被所述L形氮化物层覆盖住的其他第一氧化物层，以形成L形氧化物层；其中，所述L形氧化物层位于所述偏置隔离墙和所述L形氮化物层之间，所述L形氧化物层的上部纵向延伸并覆盖在所述偏置隔离墙的侧面，下部横向延伸并覆盖在部分所述半导体衬底上；所述L形氮化物层的上部纵向延伸并部分覆盖所述L形氧化物层的纵向延伸部分，下部横向延伸并覆盖所述L型氧化物层的横向延伸部分。上述的CMOS侧墙结构的制备方法，其中，所述栅极与所述半导体衬底之间设置有介电层。上述的CMOS侧墙结构的制备方法，其中，所述偏置隔离墙设置在所述栅极的侧壁上。上述的CMOS侧墙结构的制备方法，其中，所述半导体衬底为硅衬底。上述的CMOS侧墙结构的制备方法，其中，所述湿法刻蚀所述第二氧化物层采用的刻蚀溶液是氢氟酸溶液。上述的CMOS侧墙结构的制备方法，其中，在形成所述L形外侧氧化物层工艺后或形成所述L形氮化物层工艺后，可进行离子注入工艺，以形成半导体器件的漏源区。上述的CMOS侧墙结构的制备方法，其中，所述湿法刻蚀所述第一氮化物层及去除所述侧壁氮化物层采用磷酸溶液。上述的CMOS侧墙结构的制备方法，其中，所述湿法刻蚀所述第一氧化物层及去除所述L形外侧氧化物层采用氢氟酸溶液。上述的CMOS侧墙结构的制备方法，其中，所述湿法刻蚀所述第一氧化物层之后， 进行形成接触栅极、有源区的硅化物的工艺流程。与现有技术相比，本专利技术提出一种CMOS侧墙结构及其制备方法，通过采用氮化物层-氧化物层-氮化物层-氧化物层(ONON)结构及干法刻蚀和湿法刻蚀相结合的工艺，使本专利技术具有以下优点1、能有效去除侧墙，增大相邻栅极之间沟槽的底部的物理距离，从而改善金属前介质的填充条件；2、消除了干法刻蚀造成的硅(Si)衬底损耗，及湿法去除侧墙时对硅化物(NiSi或 CoSi)的损耗。3、消除偏置隔离墙在制备工艺中的损耗，起到对栅极的充分保护(有助于硅化物的形状保持)。本领域的技术人员阅读以下较佳实施例的详细说明，并参照附图之后，本专利技术的这些和其他方面的优势无疑将显而易见。附图说明参考所附附图，以更加充分的描述本专利技术的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本专利技术范围的限制。图1是本专利技术中
技术介绍
栅极结构中沟槽的示意图； 图2是本专利技术CMOS侧墙结构示意图3a_e是本专利技术CMOS侧墙结构的制备方法流程示意图。具体实施例方式参见图2所示，本专利技术提供了一种CMOS侧墙结构，包括设置有栅极4的硅衬底2， 其中，还包括设置在栅极4侧壁上的偏置隔离墙5，及设置在偏置隔离墙5侧壁上的L形氧化物层6，L形氧化物层6的上部纵向延伸并覆盖在偏置隔离墙5的侧面上，下部横向延伸并覆盖在部分硅衬底2上；L形氮化物层7设置在L形氧化物层6上，其上部纵向延伸并部分覆盖L形氧化物层6的纵向延伸部分上，下部横向延伸并覆盖L型氧化物层6的横向延伸部分，从而形成L型的侧墙，以用于增大相邻栅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑春生，张文广，徐强，陈玉文，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：