一种侧墙回刻工艺的制作方法

本发明涉及半导体设计及制造技术领域，尤其涉及一种侧墙回刻工艺。

背景技术：

随着器件尺寸的缩小，需要对侧墙(Spacer)进行回刻，以增加相邻器件的可用空间，为通孔刻蚀留出足够工艺窗口。常见的侧墙回刻工艺有两种，一是采用二氧化硅和氮化硅作为侧墙材料，在硅化物(Salicide)形成后采用干法刻蚀进行回刻；二是采用氮氧化物多层层叠的侧墙结构，注入后用湿法刻蚀掉最外层的氧化物。

上述两种工艺均存在缺陷，第一种干法侧墙回刻工艺缺陷在于刻蚀时硅化物暴露在外，需要特别的污染控制流程；另外由于侧墙的高宽比通常较大，无法通过干法刻蚀完全去除，对于通孔刻蚀的工艺窗口改善程度有限。第二种采用氮氧化物多层层叠的侧墙结构，注入后湿法腐蚀的方式，由于湿法腐蚀的各项同性会导致下方的隔离氧化物也被腐蚀，造成器件失效。

技术实现要素：

鉴于上述技术问题，本发明提出一种侧墙回刻工艺，在减小工艺难度、降低生产维护成本的基础上，为后续工艺留出足够工艺窗口。

本发明解决上述技术问题的主要技术方案为：

一种侧墙回刻工艺，包括：

步骤S1，提供一半导体衬底，所述半导体衬底上形成有多个凹槽结构；

步骤S2，在所述凹槽结构的底部和侧壁依次沉积第一氧化层、中间氮化层、第二氧化层，以形成ONO侧墙；

步骤S3，以所述中间氮化层为阻挡层，刻蚀去除位于所述凹槽结构底部的所述第二氧化层；

步骤S4，去除位于所述凹槽结构侧壁的所述第二氧化层；

步骤S5，在所述凹槽结构中沉积阻挡层覆盖位于所述凹槽结构侧壁的所述中间氮化层；

步骤S6，刻蚀以在位于所述凹槽结构底部的所述中间氮化层和所述第一氧化层中形成开口。

优选的，上述的侧墙回刻工艺，在所述步骤S1中，所述半导体衬底上形成有多个器件，每两个器件之间形成所述凹槽结构。

优选的，上述的侧墙回刻工艺，在所述步骤S2中，所述第一氧化层和所述第二氧化层的材料为氧化硅，所述中间氮化层的材料为氮化硅。

优选的，上述的侧墙回刻工艺，在所述步骤S3中，采用干法刻蚀去除位于所述凹槽结构底部的所述第二氧化层。

优选的，上述的侧墙回刻工艺，在所述步骤S3和所述步骤S4之间，还包括：

步骤S31，对所述凹槽结构的底部进行源漏注入并退火。

优选的，上述的侧墙回刻工艺，在所述步骤S4中，采用湿法刻蚀去除位于所述凹槽结构侧壁的所述第二氧化层。

优选的，上述的侧墙回刻工艺，采用氢氟酸进行所述湿法刻蚀。

优选的，上述的侧墙回刻工艺，在所述步骤S5中，所述阻挡层为硅化阻挡层。

优选的，上述的侧墙回刻工艺，在所述步骤S6中，采用SAB工艺刻蚀位于所述凹槽结构底部的所述中间氮化层和所述第一氧化层。

优选的，上述的侧墙回刻工艺，在所述步骤S6之后，还包括：

去除所述阻挡层，以使得刻蚀后剩余的所述中间氮化层和所述第一氧化层形成回刻后的侧墙。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

本发明从工艺整合的角度考量，提出了一种简单易行的侧墙回刻工艺，可以实现回刻后增大器件之间的空间，为后续的通孔刻蚀工艺留出足够工艺窗口。

附图说明

参考所附附图，以更加充分地描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。

图1是本发明的侧墙回刻工艺的步骤流程图；

图2～图7是实施例中侧墙回刻工艺各步骤对应的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

需要说明的是，在不冲突的前提下，以下描述的技术方案和技术方案中的技术特征可以相互组合。

本发明的侧墙回刻工艺，参照图1的流程图以及图2～图7的结构图所示，主要包括以下步骤：

步骤S1，如图2所示，提供一半导体衬底1，该半导体衬底1上形成有多个凹槽结构。优选的，这些凹槽结构例如是由半导体衬底1上形成的多个器件2之间形成的。在器件2和半导体衬底1之间还设置有一层隔离氧化物层(图中未示出)。

步骤S2，继续参照图2，在凹槽结构的底部和侧壁依次沉积第一氧化层3、中间氮化层4、第二氧化层5，以形成ONO侧墙。优选的，该第一氧化层3和第二氧化层5的材料为氧化硅，该中间氮化层4的材料为氮化硅，形成的ONO侧墙即为氧化硅-氮化硅-氧化硅侧墙。进一步的，第二氧化层5的厚度可以稍厚，以为后续工艺留下操作空间。

在上述步骤S2中，沉积ONO侧墙时，会在靠近凹槽结构顶部的器件2的上表面也形成少量的覆盖，因这不是本发明的发明点所在，也不会对本发明的实施产生实质性影响，因此下文中不再单独针对这一部分进行阐述。

步骤S3，如图3所示，以中间氮化层4为阻挡层，刻蚀去除位于凹槽结构底部的第二氧化层5。优选的，采用干法刻蚀去除位于凹槽结构底部的第二氧化层5，以在凹槽结构侧壁形成剩余第二氧化层50。当然，在干法刻蚀时可能会对位于凹槽结构侧壁的第二氧化层5造成少量影响，使得刻蚀后位于凹槽结构侧壁的剩余第二氧化层50的顶部呈现小圆角，并且剩余第二氧化层50的厚度稍有减薄。但因为第二氧化层5的厚度较厚，因此减薄后覆盖在凹槽结构侧壁的剩余第二氧化层50的厚度仍然符合工艺需求。同时，因为有中间氮化层4的阻挡，第一氧化层3(包括中间氮化层4)均未受到干法刻蚀的影响。

进一步的，在步骤S3之后，如图4所示，还包括对凹槽结构的底部进行源漏注入并退火的步骤。

步骤S4，如图5所示，去除位于凹槽结构侧壁的剩余第二氧化层50，保留下第一氧化层3和中间氮化层4。优选的，在该步中，可以采用氢氟酸进行湿法刻蚀去除剩余第二氧化层50。

在上述步骤S4中，利用氢氟酸对于氧化物(在本实施例中即指代剩余第二氧化层50)和氮化物(在本实施例中即指代中间氮化层4)的腐蚀速率不同，在上一步步骤S3的干法刻蚀时保留中间氮化层4作为剩余第二氧化层50的腐蚀保护层，即可实现回刻时氢氟酸不对中间氮化层4以及第一氧化层3造成影响。

步骤S5，如图6所示，在凹槽结构中沉积阻挡层6覆盖在位于凹槽结构侧壁的中间氮化层4表面。优选的，阻挡层6可以选用硅化阻挡层。

步骤S6，继续参照图6，刻蚀位于凹槽结构底部的中间氮化层4和第一氧化层3，以在中间氮化层4和第一氧化层3中形成开口。优选的，在该步中，采用SAB(Salicide block)工艺刻蚀位于凹槽结构底部的中间氮化层4和第一氧化层3，形成开口后剩余的中间氮化层在图中标示为剩余中间氮化层40，剩余的第一氧化层图中标示为剩余第一氧化层30。

进一步的，在步骤S6之后，如图7所示，还包括：

去除阻挡层6，以使得刻蚀后剩余的中间氮化层40和剩余第一氧化层30形成回刻后的侧墙。

其中，剩余中间氮化层40和剩余第一氧化层30位于凹槽结构底部的开口(也即凹槽结构底部未覆盖有剩余中间氮化层40和剩余第一氧化层30的区域)即为后续的通孔刻蚀工艺需要的工艺窗口。

综上所述，本发明的侧墙回刻工艺，不仅减小了工艺难度，降低了生产维护成本，还可实现回刻后增大器件之间的空间，为后续的通孔刻蚀工艺留出足够工艺窗口。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。