[發(fā)明專(zhuān)利]FDSOI工藝中混合外延硅的制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810840471.1
• 申請(qǐng)日: 2018-07-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109065496A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鈕鋒
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海華力集成電路制造有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/762
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/762;H01L21/02;H01L21/311
• 代理公司: 上海浦一知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 郭四華

本發(fā)明公開(kāi)了一種FDSOI工藝中混合外延硅的制造方法，包括步驟：步驟一、提供一FDSOI襯底結(jié)構(gòu)并形成硬掩模層；步驟二、光刻定義出混合外延硅的形成區(qū)域，將硬掩模層打開(kāi)并依次對(duì)頂層硅和埋氧層進(jìn)行刻蝕形成溝槽；步驟三、在溝槽的側(cè)面形成介質(zhì)層側(cè)墻；步驟四、進(jìn)行外延生長(zhǎng)在溝槽中形成和體硅層相接觸的混合外延硅。本發(fā)明能消除了從溝槽的側(cè)面進(jìn)行外延生長(zhǎng)，使外延生長(zhǎng)完全從溝槽的底部往上生長(zhǎng)，能消除混合外延硅的耳朵狀突起，提高混合外延硅的平坦性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路制造方法，特別涉及一種全耗盡型絕緣體上硅(Fully Depleted Silicon On Insulator,FDSOI)工藝中混合(Hybrid)外延硅的制造方法。

背景技術(shù)

為滿足集成電路制造中半導(dǎo)體器件尺寸按比例不斷縮小的要求，除了采用三維立體結(jié)構(gòu)，平面型FDSOI提供了另一種有效的技術(shù)解決方案。基于FDSOI工藝的典型特點(diǎn)是其使用的晶圓具有一層埋氧化硅(buried oxide,BOX)和一層超薄絕緣體上硅,在本申請(qǐng)中，晶圓通常由硅襯低組成，將硅襯底稱(chēng)為體硅，埋氧化硅層形成于體硅的表面，在埋氧化硅層表面形成的超薄硅即SOI稱(chēng)為頂層硅。在FDSOI中的超薄的頂層硅中形成超薄晶體管能很好地控制短溝道效應(yīng)，進(jìn)而可以降低供電電壓；由于埋氧化硅層的存在，可以通過(guò)改變體偏壓(body bias)進(jìn)行閾值電壓的調(diào)制；另外，基于FDSOI工藝可以直接沿用體CMOS的設(shè)計(jì)架構(gòu)。

FDSOI工藝中，除了需要在頂層硅中形成超薄晶體管如CMOS器件外，有時(shí)還需要形成和底部的體硅層相接觸的無(wú)源器件和引出結(jié)構(gòu)(pickup)。為了形成這些和底部的體硅層相接觸的無(wú)源器件和引出結(jié)構(gòu)，需要在FDSOI中混合形成直接和底部的所述體硅層相接觸的外延硅即混合外延硅。

現(xiàn)有方法中，都是先采用硬掩模層進(jìn)行光刻刻蝕將混合外延硅的形成區(qū)域打開(kāi)之后對(duì)打開(kāi)區(qū)域的FDSOI中的頂層硅和埋氧化硅進(jìn)行刻蝕形成溝槽；之后直接進(jìn)行外延生長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)在溝槽中填充外延硅層得到混合外延硅。現(xiàn)有方法形成的混合外延硅的表面具有耳朵狀突起，平坦性較差。而FDSOI工藝通常用于形成具有HKMG的CMOS器件，HKMG中的HK表示柵介質(zhì)層中包括高介電常數(shù)材料，MG表示金屬柵。平坦性較差的混合硅外延層不利用后續(xù)的金屬柵的制備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種FDSOI工藝中混合外延硅的制造方法，能消除混合外延硅的耳朵狀突起，提高混合外延硅的平坦性。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的FDSOI工藝中混合外延硅的制造方法包括如下步驟：

步驟一、提供一FDSOI襯底結(jié)構(gòu)，所述FDSOI襯底包括體硅層，埋氧層和頂層硅，所述埋氧層形成于所述體硅層表面，所述頂層硅形成于所述埋氧層表面；在所述頂層硅表面形成硬掩模層。

步驟二、光刻定義出混合外延硅的形成區(qū)域，將所述混合外延硅的形成區(qū)域的所述硬掩模層打開(kāi)，以打開(kāi)后的所述硬掩模層為掩模依次對(duì)所述頂層硅和所述埋氧層進(jìn)行刻蝕形成溝槽，所述溝槽的底部將所述體硅層的表面暴露出來(lái)，所述溝槽的側(cè)面將所述頂層硅的側(cè)面暴露。

步驟三、在所述溝槽的側(cè)面形成介質(zhì)層側(cè)墻，所述介質(zhì)層側(cè)墻將所述溝槽側(cè)面的所述頂層硅封閉，使所述溝槽內(nèi)部?jī)H將所述溝槽底部的所述體硅層表面暴露。

步驟四、進(jìn)行外延生長(zhǎng)在所述溝槽中形成和所述體硅層相接觸的混合外延硅，利用所述介質(zhì)層側(cè)墻將所述溝槽側(cè)面的所述頂層硅封閉的特征，消除了從所述溝槽的側(cè)面進(jìn)行外延生長(zhǎng)的情形，使所述外延生長(zhǎng)完全從所述溝槽的底部往上生長(zhǎng)，從而提高所述混合外延硅的表面平坦性。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述硬掩模層由第一氧化硅層和第二氮化硅層疊加而成。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述混合外延硅的表面用于形成需要和所述體硅層相連的無(wú)源器件或引出結(jié)構(gòu)。