[发明专利]ONO结构的栅极侧墙的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体工艺领域，特别涉及ONO结构的栅极侧墙的制作方法。

背景技术

在半导体工艺的制作过程中，栅极侧墙结构对保护栅极和减小器件的短沟道效应有重要的作用。ONO（第一二氧化硅层-氮化硅层-第二氧化硅层）结构是现有的理想的栅极侧墙结构，请参考图1所示的现有技术的ONO结构的栅极侧墙结构示意图。半导体衬底10上的栅极11上依次覆盖有第一氧化硅层12、氮化硅层13和第二氮化硅层14，其中，氮化硅层13具有较高的密度和强度，可以有效阻止水气和钠离子的扩散，是一种理想的栅极侧墙间隔保护材料。第一氧化硅层12（Oxide）既可以作为氮化硅层13刻蚀时候的终止层（Stop Layer），又可作为氮化硅层13与半导体衬底10和栅极11之间的缓冲层，减小氮化硅层13对半导体衬底10和栅极11的应力。所述第一氧化硅层12和第二氧化硅层14通常利用传统的炉管TEOS（正硅酸乙酯）工艺或者高温热氧化（HTO）工艺制作，而氮化硅层13通常利用采用炉管的DCS-NH3工艺制作。

随着器件线宽的减小（55nm及以下）、集成度的提高，采用传统炉管TEOS（正硅酸乙酯）工艺或者高温热氧化（HTO）以及炉管DCS-NH3工艺制作ONO结构的栅极侧墙时，形成的栅极侧墙在半导体衬底内的厚度均匀性以及半导体衬底之间的厚度均匀性有差异，并且在栅极上的台阶覆盖率不理想，这影响了最终制作的半导体器件的性能。

发明内容

本发明解决的问题是提供了一种ONO结构的栅极侧墙的制作方法，提高了ONO结构的栅极侧墙的均匀性和台阶覆盖率，提高了最终形成的半导体器件的性能。

为解决上述问题，本发明提供一种ONO结构的栅极侧墙的制作方法，包括：

采用炉管原子层沉积工艺，在栅极两侧和顶部形成第一二氧化硅层；

采用炉管原子层沉积工艺，在所述第一二氧化硅层上形成氮化硅层；

采用炉管原子层沉积工艺，在所述氮化硅层上形成第二二氧化硅层，所述第二氧化硅层、氮化硅层、和第一氧化硅层形成ONO结构的栅极侧墙。

可选地，采用所述炉管原子层沉积工艺形成所述第一氧化硅层、第二氧化硅层的温度范围为350-550摄氏度。

可选地，所述第一氧化硅层或第二氧化硅层的炉管原子层沉积工艺包括若干制作周期，每一制作周期包括步骤：步骤1、通入前驱体特气；步骤2、通入净化气体吹洗；步骤3、通入特气；步骤4、通入净化气体吹洗。

可选地，形成所述第一氧化硅层或第二氧化硅层时，所述前驱体特气包括：Si[N(CH3)]₃H，所述净化气体包括：N2，所述特气包括：O3。

可选地，通过调整所述制作周期的数目，来调整形成的第一氧化硅层和第二氧化硅层的厚度，通过调整制作周期内的每个步骤的时间，来调整形成的第一氧化硅层、第二氧化硅层的厚度均匀性。

可选地，形成所述氮化硅层的炉管原子层沉积工艺温度范围为400-600摄氏度。

可选地，所述炉管原子层沉积工艺包括若干制作周期，每一制作周期包括步骤：步骤1、通入前驱体特气；步骤2、通入净化气体吹洗；步骤3、通入特气；步骤4、通入净化气体吹洗。

可选地，所述前驱体特气包括：DCS,所述净化气体包括：N2，所述特气包括：NH3。

可选地，所述前驱体特气、净化气体、特气利用多孔石英管通入。

可选地，在通入所述NH3气体时，利用原位射频电极对NH3进行激活。

可选地，通过调整所述制作周期的数目，来调整形成的氮化硅层的厚度，通过调整制作周期内的每个步骤的时间，来调整形成的氮化硅层的厚度均匀性。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明利用炉管原子层沉积工艺形成第一氧化硅层、氮化硅层和第二氧化硅层，与现有技术采用炉管TEOS工艺或炉管高温热氧化工艺形成第一氧化硅层，炉管低压DCS-SiH4工艺制备氮化硅层、炉管TEOS工艺制作第二氧化硅层相比，本发明能够精确控制第一氧化硅层、氮化硅层和第二氧化硅层能够在实现接近氮原子厚度的薄膜沉积，能够精确控制第一氧化硅层、氮化硅层和第二氧化硅层的厚度，并且具有较高的台阶覆盖率，获得更好的片内均匀性和片间均匀性，从而改善最终形成的ONO结构的形貌、均匀性和重复性；