[發(fā)明專利]通過氫處理形成低應(yīng)力氮化硅層

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811318128.7
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號(hào): CN110504155B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝維哲;黃靖宇;葉昕豪;王俊堯;李資良
• 申請（專利權(quán)）人: 臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/02
• 分類號(hào): H01L21/02;C23C16/34;C23C16/455
• 代理公司: 北京德恒律治知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;李偉

1.一種形成半導(dǎo)體器件的方法，包括：

在晶圓上形成半導(dǎo)體鰭；

在所述半導(dǎo)體鰭的側(cè)壁和頂面上形成偽柵極堆疊件；

蝕刻所述偽柵極堆疊件的一部分以形成溝槽，以暴露所述半導(dǎo)體鰭；

蝕刻所述半導(dǎo)體鰭的暴露部分以延伸所述溝槽并分離所述半導(dǎo)體鰭的部分，

在分離所述半導(dǎo)體鰭的部分之后，將晶圓放入工藝室中；和在所述晶圓的基底層上沉積氮化硅層，所述氮化硅層被填充到所述溝槽中，所述沉積包括：

將含硅前體引入所述工藝室中；

從所述工藝室清除所述含硅前體；

將氫自由基引入所述工藝室中；

從所述工藝室清除氫自由基；

將含氮前體引入所述工藝室中；和

從所述工藝室清除含氮前體，

去除所述偽柵極堆疊件的剩余部分以形成替換柵極，所述氮化硅層分隔所述替換柵極。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在引入所述含硅前體之后且在引入所述含氮前體之前，引入所述氫自由基。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在引入所述氫自由基與引入所述含氮前體之間不引入含硅前體。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在引入所述氫自由基與引入所述含硅前體之間不引入含氮前體。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括：

在晶圓上形成芯軸，其中，通過所述沉積形成的另一氮化硅層形成為接觸芯軸的側(cè)壁和頂面的間隔件層；

執(zhí)行各向異性蝕刻以去除所述另一氮化硅層的水平部分，其中，留下所述另一氮化硅層的垂直部分作為間隔件；

去除所述芯軸；和

使用間隔件作為蝕刻掩模來蝕刻所述基底層。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括：

蝕刻所述晶圓中的半導(dǎo)體襯底以形成溝槽和通過所述溝槽彼此分離的半導(dǎo)體帶，其中，通過所述沉積形成的另一氮化硅層作為襯墊介電層延伸到所述溝槽中；和

在所述溝槽中的所述另一氮化硅層的底部上方填充介電材料；以及

去除所述介電材料和所述另一氮化硅層的多余部分以形成淺溝槽隔離(STI)區(qū)域。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述氫自由基包含H₂*自由基，其中，所述H₂*自由基通過使用H₂氣體作為工藝氣體的遠(yuǎn)程等離子體產(chǎn)生，所產(chǎn)生的等離子體被過濾以去除離子，并且只有既不帶負(fù)電也不帶正電的自由基被留下并被引入到所述工藝室中。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括：

當(dāng)引入氫自由基時(shí)，將所述晶圓加熱至350℃至550℃之間的范圍內(nèi)的溫度。

9.一種形成半導(dǎo)體器件的方法，包括：

在晶圓的半導(dǎo)體襯底上方形成芯軸；

在工藝室中使用原子層沉積(ALD)在所述芯軸上形成氮化硅層，形成所述氮化硅層包括：

產(chǎn)生氫自由基；和

將所述氫自由基引入所述工藝室中；

蝕刻所述氮化硅層以在所述芯軸的側(cè)壁上形成間隔件；

去除所述芯軸；和

將所述間隔件的圖案轉(zhuǎn)印到所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)以形成通過第一溝槽彼此分離的半導(dǎo)體帶，

在所述第一溝槽中填充介電材料；以及

凹進(jìn)所述介電材料的多余部分以形成淺溝槽隔離(STI)區(qū)域，其中，所述半導(dǎo)體帶的從凹進(jìn)的所述淺溝槽隔離區(qū)域突出的部分為半導(dǎo)體鰭，

所述方法還包括：蝕刻偽柵極堆疊件的一部分以形成第二溝槽，其中，所述偽柵極堆疊件形成在所述半導(dǎo)體鰭的側(cè)壁和頂面上；和

蝕刻所述半導(dǎo)體鰭的暴露部分以延伸所述第二溝槽并分離所述半導(dǎo)體鰭的部分，其中，通過形成所述氮化硅層的工藝形成的另一氮化硅層被填充到所述第二溝槽中，

蝕刻偽柵極堆疊件的剩余部分以形成替換柵極，所述另一氮化硅層分隔所述替換柵極。