接触孔结构的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种接触孔结构的制造方法。该接触孔结构的制造方法包括：在衬底上形成栅极结构；在栅极结构上形成隔离件；在形成有隔离件的栅极结构上淀积绝缘膜并进行刻蚀，形成接触孔结构，其中，刻蚀利用自对准技术实现。通过本发明，解决了现有技术中难以缩小栅极和栅极之间尺寸的问题。
【专利说明】接触孔结构的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体制造【技术领域】，具体而言，涉及一种接触孔结构的制造方法。
【背景技术】
[0002] 为了开发45纳米级器件，需要缩小栅极和栅极间的尺寸。但受现有技术中接触孔 结构的制程所限制，很难缩小栅极和栅极间的尺寸。具体地，现有技术形成接触孔结构的方 法如下：
[0003] 1)在衬底上形成栅极之后，形成较厚的隔离件；
[0004] 2)在形成隔离件后，淀积绝缘膜，然后进行接触孔结构刻蚀。
[0005] 如图1所示，现有技术是在衬底上淀积多层多晶硅层（10Γ至104'）后对多层多 晶硅层进行刻蚀，刻蚀形成栅极结构，在两个栅极侧壁之间淀积形成氧化硅隔离件107'，然 后再淀积绝缘膜106'。因为淀积的绝缘膜和氧化硅侧壁属于同一材质，为了防止接触孔结 构刻蚀对氧化隔离件的损伤以及为了防止接触孔结构套刻精度移动造成对栅极的损伤，接 触孔结构和隔离件之间保持大约30纳米的距离（图1中①的部分）。因此，这种技术造成 栅极和栅极间的距离很难缩小，进而无法缩小器件的面积。
[0006] 针对相关技术难以缩小栅极和栅极间的距离的问题，目前尚未提出有效的解决方 案。
【发明内容】
[0007] 本发明的主要目的在于提供一种接触孔结构的制造方法，以解决现有技术中难以 缩小栅极和栅极之间的距离的问题。
[0008] 为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种接触孔结构的制造方法， 该接触孔结构的制造方法包括：在衬底上形成栅极结构；在栅极结构上形成隔离件；在形 成有隔离件的栅极结构上淀积绝缘膜并进行刻蚀，形成接触孔结构，其中，刻蚀利用自对准 技术实现。
[0009] 进一步地，在衬底上形成栅极结构包括：在衬底上形成栅极多晶硅层；在栅极多 晶硅层上淀积氮化硅层，形成多层堆积结构；对多层堆积结构进行刻蚀，形成栅极结构。 [0010] 进一步地，在衬底上形成栅极多晶硅层包括：在衬底上依次形成隧道氧化层、浮栅 多晶硅层、介质绝缘层和控制栅多晶硅层。在栅极多晶硅层上淀积氮化硅层，形成多层堆积 结构包括：在控制栅多晶硅层上淀积氮化硅层。对多层堆积结构进行刻蚀，形成栅极结构包 括：对隧道氧化层、浮栅多晶硅层、介质绝缘层、控制栅多晶硅层和氮化硅层进行刻蚀，形成 栅极结构。
[0011] 进一步地，在栅极结构上形成隔离件包括：在栅极结构上淀积氮化硅并对氮化硅 进行刻蚀，以形成隔离件。
[0012] 进一步地，栅极结构包括多个栅极，对氮化硅进行刻蚀包括：刻蚀多个栅极之间淀 积的氮化硅，并在栅极侧壁上留下预定的厚度。
[0013] 进一步地，栅极结构包括多个栅极，在形成有隔离件的栅极结构上淀积绝缘膜包 括：在多个栅极的顶部和多个栅极之间淀积氧化硅绝缘膜。
[0014] 进一步地，在形成有隔离件的栅极结构上淀积绝缘膜并进行刻蚀包括：在形成有 隔离件的栅极结构上淀积绝缘膜并刻蚀多个栅极之间淀积的氧化硅绝缘膜。
[0015] 进一步地，在形成有隔离件的栅极结构上淀积绝缘膜，并进行刻蚀包括：利用氧化 硅和氮化硅的高选择比特性对氧化硅绝缘膜进行刻蚀。
[0016] 进一步地，在形成接触孔结构之后，方法还包括：在接触孔结构的栅极的两个侧壁 上淀积氧化膜。
[0017] 进一步地，在接触孔结构的栅极的两个侧壁上淀积氧化膜包括：利用原子层沉积 的方法淀积氧化膜。
[0018] 通过本发明，解决了现有技术中难以缩小栅极和栅极之间尺寸的问题，进一步地， 还提高了接触孔结构和栅极之间的击穿电压。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实 施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0020] 图1是现有技术中接触孔结构的工艺示意图；
[0021] 图2是根据本发明实施例的接触结孔构制造方法的流程图；
[0022] 图3是根据本发明实施例淀积多层多晶硅层后淀积氮化硅层的工艺示意图；
[0023] 图4是根据本发明实施例刻蚀得到栅极结构的工艺示意图；
[0024] 图5是根据本发明实施例淀积氮化硅并回刻形成隔离件的工艺示意图；
[0025] 图6是根据本发明实施例淀积氧化硅的工艺示意图；
[0026] 图7是根据本发明实施例刻蚀形成接触孔结构的工艺示意图；以及
[0027] 图8是根据本发明实施例淀积氧化膜的工艺示意图。
【具体实施方式】
[0028] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0029] 在本发明实施例中，提供了一种接触孔结构的制造方法，图2是根据本发明实施 例的接触孔结构的制造方法的流程图。
[0030] 该接触孔结构的制造方法包括以下步骤：
[0031] 步骤S1，在衬底上形成栅极结构。
[0032] 图3是根据本发明实施例淀积多层多晶硅层后淀积氮化硅层的工艺示意图。如图 所示，在半导体衬底上首先淀积（例如：化学气相沉积）一层隧道氧化层（Tunnel Oxide, 简称为Tox) 101，然后在隧道氧化层101上淀积一层浮栅多晶硅层（Float Gate Poly，简称 为FG-Poly) 102,随后再淀积一层介质绝缘层（简称为IPD) 103,在介质绝缘层103上淀积 一层控制栅多晶硅层（Control Gate Poly，简称为CG-Poly) 104。在以上多晶硅层淀积结 束后淀积一层氮化硅层（Cap SiN) 105,淀积的氮化硅层105是为了保护栅极免受接触孔结 构刻蚀带来的损伤。淀积多层物质的方法可以为化学气相沉积、物理气相沉积、磁控溅射等 多种方法。
[0033] 对上述得到的多层结构（图3)进行刻蚀（例如：反应离子刻蚀），得到如图4所 示的栅极结构，图4是根据本发明实施例刻蚀得到栅极结构的工艺示意图，其中，图4中a、 b、c、d为栅极。优选地，对多层结构的刻蚀是一次刻蚀多层结构，并不是逐层刻蚀，这样能 够保证刻蚀得到的栅极侧壁保持整齐。
[0034] 需要说明的是，根据栅极结构的需要，可以形成多个栅极，并不局限于如图4所示 的4个栅极。另外，因为有氮化硅层105的保护，在刻蚀过程中不会损伤控制栅多晶硅层 104。
[0035] 优选地，在本发明实施例中，在对多层结构进行刻蚀时，采用例如反应离子刻蚀的 干法刻蚀，由于利用干法刻蚀能够有效的保证刻蚀轮廓整齐，从而避免了湿法刻蚀过程中， 对栅极底部过多的腐蚀。在制造工艺过程中保证接触孔结构中栅极侧壁的整齐，能够进一 步地保证器件的性能稳定。
[0036] 步骤S2,在栅极结构上形成隔离件。
[0037] 图5是根据本发明实施例淀积氮化硅并回刻形成隔离件的工艺示意图，如图所 示，在经过步骤S1得到栅极结构后，在栅极结构上淀积一层氮化硅205,淀积的范围包括栅 极结构的顶部和多个栅极之间的位置，然后对氮化硅205进行刻蚀，在栅极侧壁形成一层 氮化硅205,与淀积在栅极顶部的氮化硅105共同将栅极包围，避免了接触孔刻蚀对栅极造 成损伤，这也是实现自对准刻蚀接触孔结构的重要步骤之一。
[0038] 需要指出的是，隔离件的宽度是根据接触孔结构的需要来确定的，并不局限于如 图所示的宽度。对氮化硅205进行刻蚀，不仅刻蚀多个栅极之间的氮化硅，还将多个栅极顶 部的氮化硅205刻蚀掉，只保留了氮化硅105。在对氮化硅205进行刻蚀的过程中，可以根 据接触孔的需要确定刻蚀多个栅极之间氮化硅的宽度，以满足器件的要求。
[0039] 步骤S3,在形成有隔离件的栅极结构上淀积绝缘膜并进行刻蚀，形成接触孔结构， 其中，该刻蚀利用自对准技术实现。
[0040] 图6是根据本发明实施例淀积氧化硅的工艺示意图，如图所示，淀积氮化硅205并 进行刻蚀后，在栅极结构上淀积一层氧化硅106,淀积的氧化硅106存在于多个栅极的顶部 及多个栅极之间，其中，淀积的氧化硅106作为绝缘膜。然后对绝缘膜进行刻蚀（例如：反 应离子刻蚀），形成接触孔结构，如图7所示的根据本发明实施例刻蚀形成接触甚结构的工 艺示意图。
[0041] 需要说明的是，形成的接触孔结构是如图7所示的整体，并不是图7中的某一个部 分，可以根据器件的需要制造多个重复的接触孔结构。对氧化硅绝缘膜进行刻蚀所刻蚀掉 的部分是多个栅极之间的氧化硅106,利用氧化硅和氮化硅的高选择比特性，采用自对准技 术，在刻蚀氧化硅106的过程中并不损伤淀积在栅极顶部的氮化硅105,也不损伤淀积在栅 极侧壁的氮化硅205,这样既不再多个栅极之间残留氧化硅，又达到了保护栅极免受损伤的 目的。因为氮化硅205起到了保护栅极的作用，所以避免了在制造工艺中为保护栅极而淀 积厚厚的氧化物，也避免了制造工艺中，刻蚀接触孔时在接触孔和隔离件间预留氧化物的 问题，提高了工艺窗口尺寸，从而缩小了栅极与栅极之间的距离，进而缩小接触孔结构的尺 寸。
[0042] 图8是根据本发明实施例淀积氧化膜的工艺示意图，在利用自对准技术得到接触 孔结构后，为了提高接触孔与栅极的击穿电压，利用原子层沉积的方法在多个栅极的侧壁 上形成氧化膜108。原子层沉积是一种可以将物质以氮原子形成一层一层的镀在基地表面 的方法。在原子层沉积的过程中，新一层原子膜的化学反应是直接与之前一层相关联的，这 种方式使每次反应只沉积一层原子。本发明实施例利用原子层沉积的方法在多个栅极的侧 壁上形成氧化膜，只沉积了很薄的氧化膜，并且可以根据器件需要控制沉积的原子的层数。
[0043] 在该实施例接触孔结构的制造过程中，以栅极顶部的氮化硅105和栅极侧壁的氮 化硅205作为保护层，对淀积的氧化硅层进行刻蚀，利用氧化硅和氮化硅的高选择比特性， 在刻蚀氧化硅的时候不会损伤氮化硅，氮化硅作为保护层起到保护的作用，保护栅极在刻 蚀过程中不会受到损伤，因此，利用本实施例提供的方法，避免了为保护栅极在接触孔刻蚀 中免受损伤而淀积厚厚的一层氧化物，也避免了传统工艺在刻蚀过程中，在接触孔结构和 隔离件间预留氧化物的问题，缩小了接触孔结构中栅极和栅极之间的尺寸，进而缩小了器 件的尺寸。同时，在接触孔结构形成后，在栅极侧壁上淀积氧化膜，提高了工艺窗口尺寸，提 高了接触孔结构和栅极之间的击穿电压，缩小了接触孔结构中栅极与栅极之间的尺寸。满 足了器件的要求。
[0044] 从以上的描述中，可以看出，本发明实施例利用接触孔结构和栅极间的自对准技 术，克服了在刻蚀接触孔结构时，造成接触孔结构与栅极之间留下距离的问题，避免了套刻 精度移动对栅极的损伤，缩小了栅极与栅极间的尺寸，同时，淀积的氧化膜提高了接触孔与 栅极间的击穿电压，满足了器件要求。
[0045] 以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人 员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、 等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种接触孔结构的制造方法，其特征在于，包括： 在衬底上形成栅极结构； 在所述栅极结构上形成隔离件；以及 在形成有所述隔离件的所述栅极结构上淀积绝缘膜并进行刻蚀，形成接触孔结构，其 中，所述刻蚀利用自对准技术实现。
2. 根据权利要求1所述的接触孔结构的制造方法，其特征在于，在衬底上形成栅极结 构包括： 在所述衬底上形成栅极多晶硅层； 在所述栅极多晶硅层上淀积氮化硅层，形成多层堆积结构；以及 对所述多层堆积结构进行刻蚀，形成所述栅极结构。
3. 根据权利要求2所述的接触孔结构的制造方法，其特征在于， 在所述衬底上形成栅极多晶硅层包括：在所述衬底上依次形成隧道氧化层、浮栅多晶 硅层、介质绝缘层和控制栅多晶硅层， 在所述栅极多晶硅层上淀积氮化硅层，形成多层堆积结构包括：在所述控制栅多晶硅 层上淀积所述氮化硅层， 对所述多层堆积结构进行刻蚀，形成所述栅极结构包括：对所述隧道氧化层、所述浮栅 多晶硅层、所述介质绝缘层、所述控制栅多晶硅层和所述氮化硅层进行刻蚀，形成所述栅极 结构。
4. 根据权利要求1所述的接触孔结构的制造方法，其特征在于，在所述栅极结构上形 成隔离件包括：在所述栅极结构上淀积氮化硅并对所述氮化硅进行刻蚀，以形成所述隔离 件。
5. 根据权利要求4所述的接触孔结构的制造方法，其特征在于，所述栅极结构包括多 个栅极，对所述氮化硅进行刻蚀包括：刻蚀所述多个栅极之间淀积的所述氮化硅，并在所述 栅极侧壁上留下预定的厚度。
6. 根据权利要求1所述的接触孔结构的制造方法，其特征在于，所述栅极结构包括多 个栅极，在形成有所述隔离件的所述栅极结构上淀积绝缘膜包括：在所述多个栅极的顶部 和所述多个栅极之间淀积氧化硅绝缘膜。
7. 根据权利要求6所述的接触孔结构的制造方法，其特征在于，在形成有所述隔离件 的所述栅极结构上淀积绝缘膜并进行刻蚀包括：在形成有所述隔离件的所述栅极结构上淀 积绝缘膜并刻蚀所述多个栅极之间淀积的所述氧化硅绝缘膜。
8. 根据权利要求7所述的接触孔结构的制造方法，其特征在于，在形成有所述隔离件 的所述栅极结构上淀积绝缘膜，并进行刻蚀包括：利用氧化硅和氮化硅的高选择比特性对 所述氧化硅绝缘膜进行刻蚀。
9. 根据权利要求1所述的接触孔结构的制造方法，其特征在于，在形成所述接触孔结 构之后，所述方法还包括：在所述接触孔结构的栅极的两个侧壁上淀积氧化膜。
10. 根据权利要求9所述的接触孔结构的制造方法，其特征在于，在所述接触孔结构的 栅极的两个侧壁上淀积氧化膜包括：利用原子层沉积的方法淀积所述氧化膜。
【文档编号】H01L21/311GK104217989SQ201310219423
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年6月4日 优先权日:2013年6月4日
【发明者】于法波, 熊涛, 冯骏, 许毅胜, 吴楠 申请人:北京兆易创新科技股份有限公司