[发明专利]一种半导体结构及其形成方法

说明书

本文描述了具有介电部件的半导体器件结构和形成介电部件的方法。在一些实例中，通过ALD工艺以及随后的变温退火工艺来形成介电部件。介电部件可以具有高密度、低碳浓度和低k值。根据本发明形成的介电部件在随后的工艺中具有改进的抗蚀刻化学性、抗等离子体损害性和抗物理轰击性，同时保持用于目标电容效率的低k值。本发明实施例涉及一种半导体结构及其形成方法。

技术领域

本发明实施例涉及一种半导体结构及其形成方法。

背景技术

例如，随着半导体工业在追求更高的器件密度、更高的性能和更低的成本的过程中进入纳米技术工艺节点，来自制造和设计问题的挑战已经引起了诸如鳍式场效应晶体管(FinFET)的三维设计的发展。FinFET器件通常包括具有高高宽比的半导体鳍并且在半导体鳍中形成沟道和源极/漏极区域。在鳍结构上方以及沿着鳍结构的侧面(例如，包裹)形成栅极，利用沟道的增大的表面积的优势，以产生更快，更可靠和更易控制的半导体晶体管器件。然而，随着按比例缩小，出现了新的挑战。

发明内容

根据本发明的一些实施例，提供了一种形成半导体器件的方法，包括：使用原子层沉积(ALD)工艺形成层；以及在氮环境中退火所述层，包括：在将退火温度从第一温度增加至第二温度的同时退火所述层第一时间段；在第二温度下退火所述层第二时间段；以及在将退火温度从所述第二温度减小的同时退火所述层第三时间段。

根据本发明的另一些实施例，还提供了一种形成半导体器件的方法，包括：使用原子层沉积(ALD)工艺形成层，所述原子层沉积工艺包括：对于所述原子层沉积的一个循环：流动硅源前体；流动碳和氮源前体；和流动氧源前体；以及退火所述层以减少所述层中碳的量和氮的量。

根据本发明的另一些实施例，还提供了一种半导体结构，包括：有源区，位于所述衬底上，所述有源区包括源极/漏极区域；栅极结构，位于所述有源区上方；以及栅极间隔件，沿着所述栅极结构的侧壁，所述栅极间隔件横向设置在所述栅极结构和所述源极/漏极区域之间，所述栅极间隔件包括：第一间隔件层；以及第二间隔件层，形成在所述第一间隔件层上方，其中，所述第二间隔件层的碳浓度在从0原子百分比(at.％)至5at.％的范围内，并且所述第二间隔件层具有比所述第一间隔件层更低的k值。

附图说明

当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本发明的各个方面。应该指出，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。

图1A至图1C、图2A至图2B、图3A至图3B、图4A至图4B、图5A至图5B以及图6A至图6B是根据一些实施例的处于形成半导体器件的示例性工艺中的中间阶段的相应的中间结构的各个视图。

图7A至图7B以及图8A至图8B是根据一些实施例的处于形成半导体器件的另一示例性工艺中的中间阶段的相应的中间结构的截面图。

图9是根据一些实施例的用于形成栅极间隔件的工艺流程。

图10是根据一些实施例的用于形成和处理材料的工艺流程。

图11A至图11H是根据一些实施例的示出在图10中形成的材料的形成和处理期间的反应的示意图。

图12示出了根据一些实施例的退火工艺期间的温度变化的曲线图。

图13是根据一些实施例的图8A的中间结构的部分的截面图以示出根据图10的工艺流程形成的栅极间隔件层的额外细节。

具体实施方式