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PMOS晶體管及其形成方法與流程

文檔序號:12370344閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種PMOS晶體管的形成方法,其特征在于,包括:

提供半導(dǎo)體襯底,所述半導(dǎo)體襯底表面具有多個柵極結(jié)構(gòu),所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的側(cè)壁表面具有側(cè)墻,所述側(cè)墻的暴露面與半導(dǎo)體襯底表面具有第一交界線;

在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底中形成第一溝槽,沿著平行于第一交界線的方向所述第一溝槽與半導(dǎo)體襯底頂部表面具有第二交界線,所述第二交界線與所述第一交界線重合,或所述第二交界線位于相鄰側(cè)墻之間暴露的半導(dǎo)體襯底表面;

對第一溝槽進行處理,形成向柵極結(jié)構(gòu)底部區(qū)域突出的第二溝槽,沿著平行于第一交界線的方向所述第二溝槽與半導(dǎo)體襯底頂部表面具有第三交界線,所述第三交界線與所述第一交界線重合,或所述第三交界線位于相鄰側(cè)墻之間暴露的半導(dǎo)體襯底表面;

在第二溝槽中填充第一應(yīng)力層;

在第一應(yīng)力層的頂部表面形成覆蓋層;

刻蝕去除所述側(cè)墻。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PMOS晶體管的形成方法,其特征在于,所述第一溝槽的剖面形狀為U型。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的PMOS晶體管的形成方法,其特征在于,形成所述第一溝槽的方法包括:采用各向異性等離子體刻蝕工藝刻蝕柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底,刻蝕氣體包括NF3、HBr和N2,NF3的流量為10sccm~100sccm,HBr的流量為100sccm~500sccm,N2的流量為5sccm~200sccm,源射頻功率為100瓦~2000瓦,偏置射頻功率為100瓦~500瓦,刻蝕腔室壓力2毫托~50毫托。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的PMOS晶體管的形成方法,其特征在于,所述第一溝槽的深度為10nm~80nm,寬度為10nm~80nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PMOS晶體管的形成方法,其特征在于,所述第二溝槽的剖面形狀為西格瑪形狀。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的PMOS晶體管的形成方法,其特征在于,對第一溝槽進行處理以形成向柵極結(jié)構(gòu)底部區(qū)域突出的第二溝槽的方法為:沿著第一溝槽對半導(dǎo)體襯底進行濕法刻蝕,刻蝕溶液為四甲基氫氧化銨溶液,四甲基氫氧化銨的濃度為10%-30%,刻蝕溫度為0攝氏度~200攝氏度。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PMOS晶體管的形成方法,其特征在于,所述第一應(yīng)力層的材料為鍺硅。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PMOS晶體管的形成方法,其特征在于,所述覆蓋層的材料為硅。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PMOS晶體管的形成方法,其特征在于,所述第二溝槽的兩側(cè)具有尖端;所述PMOS晶體管的形成方法還包括:在所述尖端接觸的半導(dǎo)體襯底中形成第三溝槽;在第二溝槽填充第一應(yīng)力層的同時在第三溝槽中填充第二應(yīng)力層。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的PMOS晶體管的形成方法,其特征在于,在所述尖端接觸的半導(dǎo)體襯底中形成第三溝槽的方法為:在所述第二溝槽的側(cè)壁形成第一介質(zhì)層;刻蝕第一介質(zhì)層,僅在第二溝槽兩側(cè)的尖端處留有第一介質(zhì)層;以所述尖端處留有的第一介質(zhì)層為掩膜,在第二溝槽側(cè)壁形成第二介質(zhì)層;刻蝕去除所述尖端處留有的第一介質(zhì)層,形成開孔;以第二介質(zhì)層為掩膜,沿著所述開孔刻蝕半導(dǎo)體襯底;去除第二介質(zhì)層。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的PMOS晶體管的形成方法,其特征在于,所述第一介質(zhì)層的厚度為0.5nm~5nm,所述第二介質(zhì)層的厚度為0.5nm~5nm。

12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的PMOS晶體管的形成方法,其特征在于,所述第一介質(zhì)層的材料為氮化硅,所述第二介質(zhì)層的材料氧化硅。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的PMOS晶體管的形成方法,其特征在于,所述在第二溝槽的側(cè)壁形成第一介質(zhì)層的工藝為低壓化學(xué)氣相沉積,采用的氣體包括SiH4和N2,SiH4的流量為800sccm~1000sccm,N2的流量為5000sccm~10000sccm,沉積腔室壓力為2torr~10torr,溫度為300攝氏度~500攝氏度。

14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的PMOS晶體管的形成方法,其特征在于,在第二 溝槽側(cè)壁形成第二介質(zhì)層的工藝為氧化工藝,采用的氣體包括氧氣,氧氣的流量為800sccm~1000sccm,腔室的壓力為2torr~10torr,溫度為0攝氏度~100攝氏度。

15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的PMOS晶體管的形成方法,其特征在于,刻蝕第一介質(zhì)層,僅在第二溝槽兩側(cè)的尖端處留有第一介質(zhì)層的方法為:采用熱磷酸溶液刻蝕第一介質(zhì)層,僅在第二溝槽兩側(cè)的尖端留有第一介質(zhì)層,磷酸的濃度為70%~90%,刻蝕溫度為120攝氏度~200攝氏度。

16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的PMOS晶體管的形成方法,其特征在于,刻蝕去除所述尖端處留有的第一介質(zhì)層以形成所述開孔的方法為:采用磷酸溶液刻蝕去除所述尖端處留有的第一介質(zhì)層以形成所述開孔,磷酸的濃度為70%~90%,刻蝕溫度為120攝氏度~200攝氏度。

17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的PMOS晶體管的形成方法,其特征在于,以第二介質(zhì)層為掩膜,沿著所述開孔刻蝕半導(dǎo)體襯底的方法為:以第二介質(zhì)層為掩膜,采用等離子體刻蝕工藝沿所述開孔刻蝕半導(dǎo)體襯底,刻蝕氣體包括NF3、HBr和N2,NF3的流量為10sccm~100sccm,HBr的流量為100sccm~500sccm,N2的流量為5sccm~200sccm,源射頻功率為100瓦~2000瓦,偏置射頻功率為100瓦~500瓦,刻蝕腔室壓力2毫托~50毫托。

18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的PMOS晶體管的形成方法,其特征在于,去除所述第二介質(zhì)層的方法為:采用氫氟酸溶液刻蝕去除第二介質(zhì)層,氫氟酸的濃度為20%~50%,刻蝕溫度為10攝氏度~50攝氏度。

19.根據(jù)權(quán)利要求1至18任意一項形成的PMOS晶體管,其特征在于,包括:半導(dǎo)體襯底,所述半導(dǎo)體襯底表面具有柵極結(jié)構(gòu);位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)半導(dǎo)體襯底中的第二溝槽;位于第二溝槽中的第一應(yīng)力層;位于所述第一應(yīng)力層頂部表面的覆蓋層,所述覆蓋層覆蓋第一應(yīng)力層的頂部表面;位于所述柵極結(jié)構(gòu)和所述覆蓋層之間的開口。

20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的PMOS晶體管,其特征在于,所述第二溝槽的兩側(cè)具有尖端;所述PMOS晶體管還包括:位于所述尖端接觸的半導(dǎo)體襯底中的第三溝槽;位于所述第三溝槽中的第二應(yīng)力層。

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