制造半导体器件的方法

专利名称：制造半导体器件的方法
技术领域：
本发明涉及一种制造半导体器件的方法，更具体而言，涉及一种在半 导体器件中形成绝缘层的方法。
背景技术：
随着半导体器件变得高度集成，栅极图案之间的间隔和栅极图案的线 宽变窄。因此，在定位塞(landing plug)接触孔工艺期间，难于确保用 于形成接触开口的间隔。栅极图案之间应确保约30nm的间隔，以在考虑 栅极工艺期间线宽变化的情况下维持接触开口 。因为栅极图案之间的间隔小，因此可能难于使用一般的沉积法在栅极 图案之间形成绝缘层。因此，使用具有足够水平的填隙(gap-fill)特性 的硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)层作为绝缘层。当使用BPSG层作为绝缘层时， 通常需要厚度大于特定厚度的基于氮化物的层以减少渗透至衬底中的杂 质。因此，在栅极图案形成之后，形成用以在栅极图案的侧壁上形成间隔 物的栅极间隔物和用以减少BPSG层中的杂质渗透至衬底中的单元间隔物。 然而，应用栅极间隔物和单元间隔物导致在栅极图案之间和在衬底上所形 成的基于氮化物的层的厚度变得太大。因此，在后续自对准接触(SAC) 蚀刻工艺期间可能发生接触未打开(contact-not-open)事件，如图1中 的附图标记100所示。即，由于SAC蚀刻工艺^f吏用氧化物和氮化物之间选 择性的特性，如果基于氮化物的层的厚度太大，则会在蚀刻中产生限制， 导致发生接触未打开事件。在栅极图案的侧壁上形成栅极间隔物和单元间隔物导致栅极图案之间的间隔更窄。因此，会在形成绝缘层时劣化填隙特性。 发明内容本发明的实施方案涉及提供一种制造半导体器件的方法，可降低在形 成绝缘层时的杂质渗透，并确保填隙特性。本发明的其他实施方案涉及提 供一种制造半导体器件的方法，其可在形成接触孔时减少接触未打开事 件。根据本发明的一个方面，提供一种制造半导体器件的方法，包括在 衬底上形成至少一个栅极图案；在栅极图案和衬底上形成第一绝缘层；蚀 刻在第一区域中的第一绝缘层，以在第一区域中形成至少一个初〖极侧壁间 隔物；在衬底结构上形成第二绝缘层；蚀刻在第二区域中的第二绝缘层至 预度厚度；在衬底结构上形成绝缘结构；以及蚀刻在第二区域中的绝缘结 构、蚀刻的第一绝缘层和第二绝缘层以形成接触孔。根据本发明的另一个方面，提供一种制造半导体器件的方法，包括 在衬底上形成至少一个栅极图案；在所述至少一个栅极图案和衬底上形成 第一绝缘层；蚀刻在第一区域中的第一绝缘层，以在第一区域中形成至少 一个栅极侧壁间隔物；在第二区域中移除第一绝缘层；在衬底结构上形成 第二绝缘层；在衬底结构上形成绝缘结构；以及蚀刻在第二区域中的绝缘 结构和第二绝缘层以形成接触孔。


图1图示说明显示典型技术的限制的显微图，图2A~2G图示说明根据本发明的第一实施方案的制造半导体器件的 方法的截面图。图3A~3F图示说明根据本发明的第二实施方案的制造半导体器件的 方法的截面图。图4图示说明根据本发明的第一和第二实施方案的显微图。
具体实施方式
本发明的实施方案涉及一种制造半导体器件的方法。图2A~2G说明根据本发明的第一实施方案的制造半导体器件的方法 的截面图。
参照图2A，在包括单元区域和周边区域的衬底200上形成栅极图案 201。衬底200可包括在其上实施动态随M取存储(DRAM)过程的半导 体衬底。每个栅极图案201包括由多晶珪电极201A、基于金属的电极201B、 和栅极硬掩模201C所构成的堆叠结构。基于金属的电极201B可包含金属 或者金属硅化物。例如，金属包括鴒和金属珪化物包括珪化钨。栅极硬掩 模201C可包括基于氮化物的层。
实施栅极再氧化过程以圓化栅极图案201的边缘，以降低栅致漏极泄 漏(GIDL)、减少热电子引起的劣化以及补偿形成栅极图案201时受损的 层。在实施栅极再氧化过程之前，可在栅极图案201的侧壁上形成覆盖钝 化层，以减少基于金属的电极201B的非正常氧化以及基于金属的电极201B 和多晶硅电极201A之间的界面氧化。实施栅极再氧化过程，以在多晶珪 电极201A的侧壁上和衬底200上形成第一基于氧化物的层202。
在所得结构上形成栅极间隔物层作为第一绝缘层。在诸如湿清洗过程 的后续工艺期间，形成栅极间隔物层以保护第一基于氧化物的层202，并 在周边区域内的栅极图案201上形成侧壁钝化层。初f极间隔物层包括由基 于氮化物的层203和第二基于氧化物的层204所构成的堆叠结构。栅极间 隔物层形成约5A ~约150A的厚度。
参照图2B，蚀刻周边区域内的^f极间隔物层的一部分以形成侧壁钝化 层，用作栅极侧壁间隔物。可利用回蚀刻过程来蚀刻栅极间隔物层。在蚀 刻周边区域内的栅极间隔物层之前，可在单元区域内的栅极间隔物层上形 成暴露出周边区域的光刻胶图案。
在蚀刻周边区域内的栅极间隔物层的一部分之后，保留栅极间隔物层 在单元区域中的衬底200和栅极图案201上形成的部分。因此，在单元区 域中形成包括堆叠结构的栅极间隔物，其中所述堆叠结构由图案化的基于 氮化物的层203A和图案化的第二基于氧化物的层204A构成。为便于下文 说明，图案化的基于氮化物的层203A和图案化的第二基于氧化物的层204A 称为第一氮化物图案203A和第二单元氧化物图案204A。周边区域中初f极 间隔物层的一部分保留在相f极图案201的侧壁上，由此形成包括另一个图案化的基于氮化物的层203B和另一个图案化的第二基于氧化物的层204B 的侧壁钝化层。因此，暴露在周边区域中的衬底200。为便于下文说明， 所述另一个图案化的基于氮化物的层203B和所述另一个图案化的第二基 于氧化物的层204B称为第二氮化物图案203B以及第二周边氧化物图案 204B。附图标记202A和202B是指单元区域中的图案化的第一基于氧化物 的层202A以及周边区域中的其他图案化的第一基于氧化物的层202B。所 述图案化的第一基于氧化物的层202A以及所述其他图案化的第一基于氧 化物的层2 02B下文称为第 一单元氧化物图案2 02A和第 一周边氧化物图案 202B。
参照图2C，在周边区域中形成第一掩模图案205。通过在衬底结构的 单元区域和周边区域上形成光刻胶层，并实施曝光和显影过程以暴露单元 区域从而形成第一掩模图案205。
移除在单元区域中的第二单元氧化物图案204A。例如，使用湿蚀刻来 移除所述第二单元氧化物图案204A。使用氟化氢(HF)或者緩冲氧化物蚀 刻剂(BOE)来实施湿蚀刻。因此，第一氮化物图案203A保留在单元区域 中。第一氮化物图案203A形成为约50A 约70A的厚度。
参照图2D,移除第一掩模图案205。如果第一^^图案205包括光刻 胶，则可使用氧气移除过程来移除第一掩模图案205。在衬底结构的单元 区域和周边区域上形成单元间隔物层206作为第二绝缘层。形成单元间隔 物层206以在形成后续绝缘层时减少杂质渗入衬底200中。单元间隔物层 206形成为约70A 约200A的厚度。单元间隔物层206可包括选自例如氮 化硅(SiN)、 SiCN、 SiC以及SiBN的基于氮化物的层中的一种。
在形成单元间隔物层206之后，单元间隔物层206存在于周边区域中， 并且第一氮化物图案203A和单元间隔物层206存在于单元区域中。即由 于单元间隔物层206和第一氮化物图案203A而导致单元区域中氮化物的 总厚度增加。虽然第一单元氧化物图案202A形成在第一氮化物图案203A 下方，但在形成后续绝缘层时，由于第一单元氧化物图案202A存在于衬 底200之上，因此第 一单元氧化物图案202A不会影响填隙裕度(gap-f i 11 margin)。此外，第一单元氧化物图案202A在后续自对准接触蚀刻期间， 容易被氧化物蚀刻气体所蚀刻，因此不会导致接触未打开事件。参照图2E，在周边区域中的单元间隔物层206上形成第二掩才莫图案 207。通过在单元区域和周边区域中的单元间隔物层206上形成光刻胶层， 并实施曝光和显影过程以暴露单元区域，从而形成第二掩模图案207。
蚀刻单元区域中的单元间隔物层206至特定厚度。可使用各向同性蚀 刻过程来蚀刻所述单元间隔物层206，以确自极图案201之间的间隔。 可以以湿式或者干式过程来实施各向同性蚀刻过程。此后，在元区域中单 元间隔物层206的剩余部分称为单元间隔物图案206A，并且周边区域中单 元间隔物层206的未蚀刻部分称为剩余单元间隔物206B。
在下列条件下实施干蚀刻在选自反应性离子束蚀刻(RIE)设备、磁 场增强RIE (MERIE)设备、感应耦合等离子体(ICP)设备以及电子回旋 共振(ECR)设备中一种设备中，使用约100W 约4000W的顶部功率、约 2mT 约500mT的压力，不供应底部功率。因为供应底部功率会导致能量 推向衬底200并因而导致平直(straightness)，因此不供应底部功率。 因此，在实施各向同性蚀刻时会产生困难。
干蚀刻使用蚀刻氮化物的气体来作为主气体，以引起化学蚀刻而非物 理蚀刻。所述气体包括由选自基于CHF、基于CF、基于SF、基于NF、基 于CH的气体及其组合中的一种。例如，基于CHF的气体包括CHF3和CH3F 之一，基于CF的气体包括CF4、 (^6和(^4之一，基于SF的气体包括SF" 基于NF的气体包括NF3，以及基于CH的气体包括CH3。可使用主气体并加 入选自氩(Ar)、氧(02)、氦(He)、氮(N)及其组合中的一种来实施干 蚀刻。
使用BOE实施湿蚀刻。虽然BOE通常用以蚀刻氧化物，但在此实施方 案中使用BOE蚀刻包括氮化物的单元间隔物层206。利用BOE实施湿蚀刻 增加了单元间隔物图案206A的厚度的均匀性。
通过实施干或湿蚀刻，保留了最小厚度以减少后续绝缘层的杂质渗入 衬底200中。例如，如果第一氮化物图案203A具有约50A的厚度，且单 元间隔物层206具有约140A的厚度，则氮化物的总厚度为约190A。因此， 蚀刻约50A，以符合减少杂质渗入衬底200中所需的约140A的最小厚度。
单元间隔物图案206A和第一氮化物图案203A的总厚度可为后续绝缘层形成期间可降低杂质渗透的最小厚度和可确保接触孔裕度的最大厚度
之间的范围。例如，总厚度范围为约40A 约200A。
特别地，在形成单元间隔物图案206A时，剩余的单元间隔物206B在 周边区域中保持不会受到蚀刻。因为用作第二掩模图案207的光刻胶层对
因此获得此结果。
参照图2F,移除第二掩模图案207。可使用氧气移除过程来移除第二 掩模图案207。
参照图2G，在单元间隔物图案206A和剩佘单元间隔物206B上形成绝 缘层。以充分填充栅极图案201之间的间隔的方式来形成绝缘层。例如， 绝缘层包括具有足够水平的填隙特性的硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)层，以填 充栅极图案201之间的狭窄间隔。因为蚀刻在单元区域中单元间隔物层206 的特定厚度，以确保图2D中所示的栅极图案201之间的间隔，从而进一 步确保填隙裕度。
实施湿式热处理。实施湿式热处理用以使所述BPSG层中的杂质向外扩 散，使得BPSG层转变为在各层之间的提供绝缘的基于氧化物的层。因为 在绝缘层下的单元间隔物图案206A、剩余的单元间隔物206B以及第一氮 化物图案203A形成为用于降低杂质渗透的最小厚度或更大，因此来自BPSG 层的诸如硼的杂质不会渗入衬底200中。
在绝缘层上形成第三掩模图案209。例如，第三掩模图案209包括光 刻胶层。而且，可额外形成硬掩模以确保蚀刻裕度。如果第三掩模图案209 包括光刻胶图案，则通过在绝缘层上形成光刻胶层并实施曝光和显影过程 以图案化该光刻胶图案，从而形成第三掩模图案209。如果额外形成石更掩 模，则硬掩模通过下列过程形成在绝缘层上形成硬掩模层；在硬掩模层 上形成光刻胶层；实施曝光和显影过程以图案化光刻胶层；以及使用图案 化的光刻胶层作为蚀刻掩模来蚀刻硬掩模层。
蚀刻单元区域中的绝缘层、单元间隔物图案206A以及第一氮化物图案 203A以形成接触孔210,暴露栅极图案201之间的衬底200。附图标记202C、 203C、 206C和208表示剩余的第一单元氧化物图案202C、剩余的第一氮化物图案203C、剩余的单元间隔物图案206C和绝缘图案208。
例如，使用自对准接触(SAC)蚀刻过程形成接触孔210。实施SAC蚀 刻过程以降低蚀刻栅极图案201之间的小间隔的难度。SAC蚀刻过禾呈利用 氮化物与氧化物之间的选择性。因为单元间隔物图案206A和第一氮化物 图案203A的总厚度范围为可降低杂质渗透的最小厚度与可确保接触孔裕 度的最;UI"度之间，因此可确保蚀刻裕度，防止接触未打开事件。通过在 接触孔210中形成导电材料并平坦化该导电材料来实施后续过程以形成定 位塞接触。
图3A~3F说明根据本发明的第二实施方案的制造半导体器件的方法 的截面图。
参照图3A，在包括单元区域和周边区域的衬底300上形成栅极图案 301。衬底300可包括在其上实施DRAM过程的半导体村底。每个栅极图案 301包括由多晶硅电极301A、基于金属的电极301B和栅极硬掩模301C所 构成的堆叠结构。基于金属的电极301B可包括金属或者金属硅化物。例 如，金属包括鵠和金属硅化物包括硅化钨。栅极硬掩模301C可包括基于 氮化物的层。
实施栅极再氧化过程以圆化栅极图案301的边缘，以降低GIDL、减少 因热电子引起的劣化并补偿形成栅极图案301时受损的层。在实施栅;fel再 氧化过程之前，可在栅极图案301的侧壁上形成覆盖钝化层，以降低基于 金属的电极301B的异常氧化以及基于金属的电极301B和多晶硅电极301A 之间的界面氧化。实施栅极再氧化过程以在多晶珪电极301A的侧壁上以 及衬底300上形成第一基于氧化物的层302。
在所得结构上形成^h极间隔物作为第一绝缘层。在例如湿式清洗过程 的后续过程期间，形成栅极间隔物层以保护第一基于氧化物的层302,并 在周边区域中的栅极图案301上形成侧壁钝化层。桶f极间隔物层包括由基 于氮化物的层303和第二基于氧化物的层304所构成的堆叠结构。栅极间 隔物层形成为约5A ~约150A的厚度。
参照图3B，蚀刻周边区域中的栅极间隔物层的一部分以形成侧壁钝化 层，用作栅极侧壁间隔物。可使用回蚀刻过程蚀刻栅极间隔物层。在蚀刻周边区域中的栅极间隔物层之前，可在单元区域中的相f极间隔物层上形成 暴露出周边区域的光刻胶图案。
在蚀刻周边区域中的栅极间隔物层的一部分之后，保留在单元区域中
的衬底300和栅极图案301上形成的栅极间隔物层的部分。因此，在单元 区域中形成包括堆叠结构的栅极间隔物，其中所述堆叠结构由图案化的基 于氮化物的层303A和图案化的第二基于氧化物的层304A构成。为便于下 文说明，图案化的基于氮化物的层303A和图案化的第二基于氧化物的层 304A称为第一氮化物图案303A和第二单元氧化物图案304A。周边区域中 ^^极间隔物层的部分保留在栅极图案301的侧壁上，由此形成包括另一个 图案化的基于氮化物的层303B和另一个图案化的第二基于氧化物的层 304B的侧壁钝化层。因此，暴露周边区域中的衬底300。为《更于下文i兌明， 所述另一个已图案化的基于氮化物的层303B和另一个已图案化的第二基 于氧化物的层304B称为第二氮化物图案303B和第二周边氧化物图案 304B。附图标记302A和302B是指单元区域中的图案化的第一基于IUt:物 的层302A和周边区域中的其他图案化的第一基于氧化物的层302B。下面， 所述图案化的第一基于氧化物的层302A和所述其他图案化的第一基于氧 化物的层302B称为第一单元氧化物图案302A和第一周边氧化物图案 302B。
参照图3C，在周边区域中形成第一掩模图案305。通过在衬底结构的 单元区域和周边区域上形成光刻胶层，并实施曝光和显影过程以暴露单元 区域，从而形成第一掩模图案305。移除单元区域中的第二单元氧化物图案304A。例如，使用湿蚀刻移除 第二单元氧化物图案304A。使用HF或者BOE实施湿蚀刻。因此，第一氮 化物图案303A保留在单元区域中。第一氮化物图案303A形成为约50A~ 约70A的厚度。
参照图3D,移除第一氮化物图案303A。当形成第二氮化物图案303B 和第二周边氧化物图案304B以在周边区域中构成侧壁钝化层，并且在后 续绝缘层形成期间可利用单元间隔物防止杂质渗透时，可不再需要第一氮 化物图案303A。所以可预先移除第一氮化物图案303A。使用各向同性蚀 刻来移除第一氮化物图案303A。例如，各向同性蚀刻包括干蚀刻。在下列条件下实施干蚀刻在选自反应性离子束蚀刻(RIE)设备、磁 场增强RIE (MERIE)设备、感应耦合等离子体(ICP)设备以及电子回旋 共振(ECR)设备中设备中，使用约100W 约4000W的顶部功率、约2mT-约500mT的压力，不供应底部功率。因为供应底部功率会导致能量推向衬 底300并因而导致平直，因此不供应底部功率。因此，在实施各向同性蚀 刻时会产生困难。干蚀刻使用蚀刻氮化物的气体来作为主气体，以引起化学蚀刻而非物 理蚀刻。所述气体包括由选自基于CHF、基于CF、基于SF、基于NF、基 于CH的气体及其组合的气体中的一种。例如，基于CHF的气体包括CHF3 和CH3F之一，基于CF的气体包括CF4、 C2F6和C2F4之一，基于SF的气体包 括SF"基于NF的气体包括NF"以及基于CH的气体包括CH3。可使用主 气体并加入选自氩(Ar )、氧(02)、氦(He)、氮(N)及其组合中的一种 来实施干蚀刻。虽然通过使用BOE实施湿蚀刻可获得均匀蚀刻，但可使用干蚀刻移除 第一氮化物图案303A,以防止在栅极再氧化过程中移除第一单元氧化物图 案302A。在移除第一氮化物图案303A之后，第一单元氧化物图案302A保留在 单元区域中的衬底300上。周边区域中的侧壁钝化层由第一掩模图案305 保护，以避免在移除第一氮化物图案303A和第二单元氧化物图案304A时 受损。参照图3E，移除第一掩模图案305。如果第一掩模图案305包括光刻 胶，则可使用氧移除过程来移除第一掩模图案305。在衬底结构的单元区域和周边区域上形成单元间隔物306作为第二绝 缘层。形成单元间隔物306以在形成后续绝缘层时减少杂质渗入衬底300。 单元间隔物306形成的厚度在后续绝缘层形成期间可降低杂质渗入的最小 厚度与可确保接触孔裕度的最大厚度之间的范围。例如，单元间隔物306 形成为约70A 约200A的厚度。单元间隔物306可包括选自例如氮化硅 (SiN)、 SiCN、 SiC以及SiBN的基于氮化物的层中的一种。如图3C和3D中所示，在移除第一氮化物图案303A和第二单元氧化物图案304A之后，单元间隔物306存在于单元区域与周边区域中的衬底结 构上。虽然第一单元氧化物图案302A存在于单元区域中的单元间隔物306 下方，但因为第一单元氧化物图案302A存在于衬底300上，因此在后续 绝缘层形成期间第一单元氧化物图案302A不会影响填隙裕度。而且，在 后续SAC蚀刻期间，第一单元氧化物图案302A可容易被氧化物蚀刻气体 所蚀刻，因此不会导致接触未打开事件。利用形成用以移除第二单元氧化物图案304A的第一掩才莫图案305来移 除第一氮化物图案303A,容许省略额外的^^模图案形成和移除过程，确保 工艺裕度。而且，在形成单元间隔物306之前移除第一氮化物图案303A 和第二单元氧化物图案304A，允许确保可降低后续绝缘层的杂质渗透的最 小厚度和栅极图案301之间的间隔。参照图3F，在单元间隔物306上形成绝缘层。以充分填充栅极图案301 之间的间隔的方式形成该绝缘层。例如，绝缘层包括BPSG层，该BPSG层 具有足够水平的填隙特性以填充栅极图案301之间的狭窄间隔。因为在移 除第一氮化物图案303A之后形成单元间隔物306，因此进一步确保填隙裕 度，以确保栅极图案301之间的间隔，如图3D所示。实施湿式热处理。实施湿式热处理使所述BPSG层中的杂质向外扩散， 使得BPSG层转变为在各层之间的提供绝缘的基于氧化物的层。因为在绝 缘层下的单元间隔物306形成用以减少杂质渗透的最小厚度，因此在湿式 热处理期间，可向外扩散而没有例如硼的杂质从BPSG层渗入衬底300中。在绝缘层上形成第二4^模图案308。例如，第二掩模图案308包括光 刻胶层。而且，可额外形成硬掩模以确保蚀刻裕度。如果第二^^模图案308 包括光刻胶图案，则通过在绝缘层上形成光刻胶层并实施曝光和显影过程 以图案化该光刻胶图案，从而形成第二掩模图案308。如果额外形成硬掩 模，则通过下列过程形成硬掩模在绝缘层上形成硬掩模层；在硬掩模层 上形成光刻胶层；实施曝光和显影过程以图案化该光刻胶层；以及使用图 案化的光刻胶层作为蚀刻掩模蚀刻硬^^层。蚀刻单元区域中的绝缘层和单元间隔物306以形成接触孔309，暴露 出栅极图案301之间的衬底300。附图标记302C、 306A、 306B、和307表 示剩余的第一单元氧化物图案302C、单元区域中的图案化的单元间隔物306A、周边区域中剩余的单元间隔物306B、以及绝缘图案307。例如，使用SAC蚀刻过程形成接触孔309。实施SAC蚀刻过程以降低 蚀刻栅极图案301之间的小间隔的难度。SAC蚀刻过程利用氮化物和氧化 物之间的选择性。因为单元区域中的衬底300上的单元间隔物306的厚度 在可降低杂质渗透的最小厚度与可确保接触孔裕度的最大厚度之间的范 围内，因此确保蚀刻裕度，防止接触未打开事件。可通过在接触孔309中 形成导电材料并平坦化该导电材料来实施后续过程以形成定位塞接触。图4说明使用湿蚀刻来蚀刻的衬底结构中作用为单元间隔物的基于氮 化物的层的显微图。湿蚀刻基于氮化物的层约200秒。在实施湿蚀刻之前， 基于氮化物的层具有约126A的侧壁厚度，以及约123A的底部厚度。在实 施湿蚀刻约200秒之后，可蚀刻掉约37A的侧壁以及约40A的底部，得到 约89A的侧壁厚度以及约83A的底部厚度。虽然没有示出，但如果实施湿 蚀刻约250秒，则会蚀刻掉约42A的侧壁和约45A的底部，得到约84A 的侧壁厚度以及约78A的底部厚度。如果^^吏用BOE实施湿蚀刻，则甚至在蚀刻时间加长时也可蚀刻单元间 隔物以保留均匀的厚度。因此，可确保栅极图案之间的间隔，并且单元间 隔物可以保留在村底上同时具有所需的均匀厚度。根据本发明的实施方案，在形成单元间隔物之前移除在栅极图案上形 成的栅极间隔物，或者在形成栅极间隔物和单元间隔物之后，实施各向同 性蚀刻，以在单元区域中选择性蚀刻一定厚度的单元间隔物，以确,极 图案之间的间隔，因而确保在形成绝缘层时的填隙裕度。此外，保留最小为厚度的包括栅极间隔物和单元间隔物的堆叠结构或 单元间隔物，该最小厚度可确#*极图案之间的间隔并在绝缘层形成期间 减少杂质渗入衬底。因此，当使用BPSG层时，通过杂质的向外扩散而渗 入衬底中的杂质可充分减少，并可减少SAC蚀刻过程期间接触未打开事件。虽然在说明书中限定了本发明实施方案的单元区域与周边区域，但除 了单元区域和周边区域之外，还可将本发明的实施方案应用至形成有不同 密度的栅极图案的半导体器件中。而且，虽然本发明的实施方案说明绝缘 层包括BPSG层，但绝缘层除了 BPSG层之外，也可包括电介质上旋涂(spinon dielectric, SOD)层。根据本发明的实施方案，用以制造半导体器件的方法保持栅极图案之 间的间隔，以确保绝缘层形成期间的填隙裕度，并降低接触未打开事件。 而且，可减少杂质从绝缘层渗入衬底，形成可靠的器件。虽然已参考特定实施方案说明了本发明，但是本领域技术人员显然可 以在不背离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内实施各种变化 和修改。
权利要求
1.一种制造半导体器件的方法，包括在衬底上形成至少一个栅极图案；在所述栅极图案和所述衬底上形成第一绝缘层；在第一区域中蚀刻所述第一绝缘层，以在所述第一区域中形成至少一个栅极侧壁间隔物；在所述衬底结构上形成第二绝缘层；在第二区域中蚀刻所述第二绝缘层至预度厚度；在所述衬底结构上形成绝缘结构；和蚀刻在所述第二区域中的所述绝缘结构、所述蚀刻的第一绝缘层和所述第二绝缘层以形成接触孔。
2. 根据权利要求l所述的方法，其中所述第一绝缘层包括基于氮化物的层 或由基于氮化物的层和基于氧化物的层构成的堆叠结构。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中所述第二绝缘层包括基于氮化物的层。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中所述第二绝缘层形成为约70A-约 200A的厚度。
5. 根据权利要求4所述的方法，其中蚀刻在所述第二区域中的所述第二绝 缘层至所述预度厚度包括蚀刻所述第二绝缘层，使得在所述第二区域中的 所述第一绝缘层和所述已蚀刻的第二绝缘层的总厚度处于在形成所述绝 缘结构同时减少杂质渗透的最小厚度和确保接触孔裕度的最大厚度之间 的范围内。
6. 根据权利要求5所述的方法，其中在所述第二区域中蚀刻所述第二绝缘 层至所述预定厚度包括蚀刻所述第二绝缘层，^吏得在所述第二区域中的所 述第一绝缘层和所述已蚀刻的第二绝缘层的总厚度为约40A~约200A。
7. 根据权利要求5所述的方法，其中蚀刻所述第二绝缘层至预定厚度包括 实施各相同性蚀刻。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中所述各相同性蚀刻包括实施干蚀刻或 湿蚀刻。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中实施所述湿蚀刻包括使用緩冲氧化物 蚀刻剂(BOE)。
10. 根据权利要求8所述的方法，其中在下列条件下实施所述干蚀刻在 选自反应性离子束蚀刻(RIE)设备、磁场增强RIE (MERIE)设备、感 应耦合等离子体(ICP)设备以及电子回旋共振(ECR)设备中的一种设 备中，使用约100W 约4000W的顶部功率、在约2mT ~约500mT的压 力下，不供应底部功率。
11. 根据权利要求8所述的方法，其中所述干蚀刻使用包含选自基于CHF、 基于CF、基于SF、基于NF、基于CH的气体及其组合中的一种的主气 体。
12. 根据权利要求11所述的方法，其中所述基于CHF的气体包括CHF3 和CH3F之一，所述基于CF的气体包括CF4、 C2F6和C2F4之一，所述基 SF的气体包括SF4，所述基于NF的气体包括NF3，和所述基于CH的气 体包括CH3。
13. 根据权利要求12所述的方法，其中所述干蚀刻包括将选自氩(Ar)、 氧(02)、氦(He)、氮(N)及其组合中的一种加入所述主气体。
14. 根据权利要求1所述的方法，其中蚀刻在所述第一区域中的所述第一 绝缘层以形成所述至少一个栅极侧壁间隔物包括在所述第一绝缘层上形成的光刻胶图案，暴露出所述第一区域；和 蚀刻在所述第一区域中的所述第一绝缘层。
15. 根据权利要求14所述的方法，其中蚀刻所述第一绝缘层包括实施回蚀 刻过程。
16. 根据权利要求1所述的方法，其中蚀刻在所述第二区域中的所述第二 绝缘层至特定厚度包括在所述第二绝缘层上形成光刻胶图案，暴露出所述第二区域；和 蚀刻在所述第二区域中的所述第二绝缘层至预定厚度。
17. 根据权利要求1所述的方法，其中所述绝缘结构包括硼磷硅酸盐玻璃 (BPSG)层。
18. 根据权利要求17所述的方法，其中在形成所述BPSG后实施湿式热过 程。
19. 根据权利要求1所述的方法，其中所述第一区域具有比所述第二区域 还小的栅极图案密度。
20. 根据权利要求19所述的方法，其中所述第一区域包括周边区域和所述 第二区域包括单元区域。
21. 根据权利要求1所述的方法，其中蚀刻所述第二区域中的所述绝缘结 构、所述蚀刻的第一和第二绝缘层以形成所述接触孔的步骤包括实施自对 准接触蚀刻。
22. 根据权利要求3所述的方法，其中所述基于氮化物的层包含氮化硅 (SiN )、 SiCN、 SiC和SiBN中的至少一种。
23. —种制造半导体器件的方法，包括 在衬底上形成至少 一个初f极图案；在所述至少一个栅极图案和所述衬底上形成第一绝缘层； 在第一区域中蚀刻所述笫一绝缘层，以在所述第一区域中形成至少一个 栅极侧壁间隔物；移除在第二区域中的所述第一绝缘层； 在所述衬底结构上形成第二绝缘层； 在所述衬底结构上形成绝缘结构；和蚀刻在所述第二区域中的所述绝缘结构和所述第二绝缘层以形成接触孔。
24. 根据权利要求23所述的方法，其中所述第一绝缘层包括基于氮化物的 层或由基于氮化物的层和基于氧化物的层构成的堆叠结构。
25. 根据权利要求23所述的方法，其中在所述第二区域中移除所述第一绝 缘层包括如果所述第 一绝缘层包括由基于氮化物的层和基于氧化物的层 构成的堆叠结构，则独立地移除所述基于氧化物的层以及移除所逸基于氮 化物的层。
26. 根据权利要求25所述的方法，其中移除所述基于氧化物的层包括实施 湿蚀刻。
27. 根据权利要求26所述的方法，其中所述湿蚀刻包括使用氟化氢(HF) 或者緩冲氧化物蚀刻剂(BOE)。
28. 根据权利要求25所述的方法，其中移除所述基于氮化物的层包括实施 各相同性干蚀刻。
29. 根据权利要求28所述的方法，其中在下列条件下实施所述干蚀刻在选自反应性离子束蚀刻(RIE)设备、磁场增强RIE (MERIE)设备、感 应耦合等离子体(ICP)设备以及电子回旋共振(ECR)设备中的一种设 备中，使用约100W 约4000W的顶部功率、在约2mT ~约500mT的压 力下，不供应底部功率。
30. 根据权利要求29所述的方法，其中所述干蚀刻使用包含选自基于 CHF、基于CF、基于SF、基于NF、基于CH的气体及其组合中的一种 的主气体。
31. 根据权利要求30所述的方法，其中所逸基于CHF的气体包括CHF3 和CH3F之一，所述基于CF的气体包括CF4、 QsF6和C2F4之一，所述基 SF的气体包括SF4，所述基于NF的气体包括NF3，和所述基于CH的气 体包括CH3。
32. 根据权利要求31所述的方法，其中所述干蚀刻包括将选自氩(Ar)、 氧(02)、氦(He)、氮(N)及其组合中的一种加入所述主气体。
33. 根据权利要求23所述的方法，其中所述第二绝缘层包括基于氮化物的 层。
34. 根据权利要求33所述的方法，其中所述第二绝缘层形成的厚度处于在 形成所述绝缘结构同时减少杂质渗透的最小厚度和确保接触孔裕度的最 大厚度之间的范围内。
35. 根据权利要求34所述的方法，其中所述第二绝缘层形成为约70A-约 200A的厚度。
36. 根据权利要求23所述的方法，其中在所述第一区域中蚀刻所述第一绝 缘层以形成所述至少 一个*&极侧壁间隔物包括在所述第一绝缘层上形成光刻胶图案，暴露所述第一区域；和 蚀刻在所述第 一 区域中的所述第 一绝缘层。
37. 根据权利要求36所述的方法，其中蚀刻在所述第一区域中的所述第一 绝缘层包括实施回蚀刻过程。
38. 根据权利要求23所述的方法，其中所述绝缘结构包括硼磷硅酸盐玻璃 (BPSG)层。
39. 根据权利要求38所述的方法，其中在形成所述BPSG层后实施湿式热过程。
40. 根据权利要求23所述的方法，其中所述第一区域具有小于所述第二区 域的极极图案密度。
41. 根据权利要求40所述的方法，其中所述第一区域包括周边区域和所述 第二区域包括单元区域。
42. 根据权利要求23所述的方法，其中蚀刻所述第二区域中的所述绝缘结 构和所述第二绝缘层以形成所述接触孔的步骤包括实施自对准接触蚀刻。
43. 根据权利要求33所述的方法，其中所述基于氮化物的层包含氮化硅 (SiN)、 SiCN、 SiC和SiBN中的至少一种。
全文摘要
一种制造半导体器件的方法，包括在衬底上形成至少一个栅极图案；在栅极图案和衬底上形成第一绝缘层；在第一区域中蚀刻第一绝缘层，以在第一区域中形成至少一个栅极侧壁间隔物；在衬底结构上形成第二绝缘层；在第二区域中蚀刻第二绝缘层至预度厚度；在衬底结构上形成绝缘结构；以及在第二区域中蚀刻绝缘结构、蚀刻的第一绝缘层和第二绝缘层以形成接触孔。
文档编号H01L21/768GK101325173SQ200710308388
公开日2008年12月17日 申请日期2007年12月29日 优先权日2007年6月12日
发明者李敏硕 申请人:海力士半导体有限公司