专利名称：均匀沉积氮化硅以形成侧墙的方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，涉及一种均勻沉积氮化硅以形成侧墙的方法。
背景技术：
在侧墙制备工艺中，沉积氮化硅是如今制作半导体CMOS器件必须的一种常规工艺，该工艺不仅能够保护栅极，搭配上浅掺杂工艺，还能够很好的降低短沟道效应。传统的沉积材料较多采用二氧化硅和氮化硅的复合层(其中氮化硅是外层)。在 65纳米或更小线宽要求的工艺情形下，对于氮化硅的沉积要求越来越高，尤其是对于不同区域(单个多晶栅，和静态存储器的多晶栅)，对侧墙厚度均勻性的要求极高。值得一提的是，在65纳米或更小线宽要求的制程中，在大线宽处，沉积氮化硅薄膜一般不会遇到技术难题，如图1所示；而最小线宽处因为图形密集区域集中，容易形成氮化硅封口，如图2所示。在最小线宽处形成氮化硅封口后，如继续进行沉积，就会形成空洞， 并且使氮化硅薄膜在不同区域的厚度差异增大，从而不能满足侧墙厚度均勻性的要求。对此，一种解决方案是在较高温度下(大于650摄氏度)进行氮化硅沉积工艺，沉积温度较高时，氮化硅薄膜均勻性较好，但元件制程中的热预算要求较高。因此，在65纳米或更小线宽要求的制程中，如何实现在低温条件下均勻沉积氮化硅，使元件制程满足热预算的同时，又满足侧墙厚度均勻性的要求，实为目前迫切需要解决的课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在不提高元件制程中的热预算的同时均勻沉积氮化硅以形成侧墙的方法。为实现上述目的，本发明的技术方案如下一种均勻沉积氮化硅以形成侧墙的方法，该方法根据硅片表面图形线宽和所需氮化硅薄膜的厚度要求，分次沉积氮化硅形成氮化硅薄膜，包括如下步骤在硅片表面的栅极结构上方及其两侧沉积氮化硅形成氮化硅薄膜；以惰性气体离子或氧离子轰击该氮化硅薄膜，以均勻化该氮化硅薄膜；重复步骤1)和步骤幻，直到氮化硅薄膜厚度达到所需的要求， 刻蚀形成侧墙。作为本发明上述均勻沉积氮化硅以形成侧墙的方法的一种优选方案轰击用的惰性气体离子为氩离子。在小线宽要求的制程中，随着氮化硅沉积的进行，在最小线宽区域容易形成氮化硅封口，进而影响侧墙厚度的均勻性。本发明采用了先沉积部分氮化硅薄膜，再以惰性气体离子或氧离子轰击氮化硅薄膜，再重复执行上述步骤的方法。由于氮化硅封口处的氮化硅强度弱于其他地方，该方法可以打开氮化硅封口，继续沉积时易于达成侧墙厚度的均勻性； 该方法在打开氮化硅封口的同时，不会除去该封口底部的氮化硅，从而不会影响氮化硅的沉积效果。
图1为在线宽较大区域沉积氮化硅效果示意图；图2为在线宽较小区域沉积氮化硅形成氮化硅封口的效果示意图；图3为本发明的均勻沉积氮化硅以形成侧墙的方法流程图。
具体实施例方式下面结合附图，对本发明的具体实施方式
作进一步的详细说明。在侧墙制备工艺中，沉积氮化硅时，传统的沉积材料较多采用二氧化硅和氮化硅的复合层(其中氮化硅是外层)。在65纳米或更小线宽要求的工艺情形下，对于氮化硅的沉积要求越来越高，对于不同区域(单个多晶栅，和静态存储器的多晶栅)，侧墙厚度均勻性的要求极高。如图1和图2所示，硅片的衬底10上形成有栅极结构11，氮化硅薄膜12 —般通过化学气相沉积的方法形成在栅极结构11上方及其两侧。在65纳米或更小线宽要求的制程中，在大线宽处，沉积氮化硅薄膜12 —般不会遇到技术难题，如图1所示；而最小线宽处因为图形密集区域集中，容易形成氮化硅封口 13，如图2所示。在最小线宽处形成氮化硅封口 13后，如继续进行沉积，就会形成空洞，并且使氮化硅薄膜12在不同区域的厚度差异增大， 从而不能满足侧墙厚度均勻性的要求。如图3所示，本发明公开的一种均勻沉积氮化硅以形成侧墙的方法，该方法根据硅片表面图形线宽和所需氮化硅薄膜的厚度要求，分次沉积氮化硅形成氮化硅薄膜，包括 首先，在硅片表面的栅极结构11上方及其两侧沉积部分氮化硅薄膜12 ；其次，以惰性气体离子或氧离子轰击氮化硅薄膜12，以均勻化该氮化硅薄膜12 ；再次，重复上述步骤，直到氮化硅薄膜厚度达到所需的要求，刻蚀形成侧墙。在上述最后一步中，可以用惯常的干刻刻蚀进行侧墙刻蚀以获得所需宽度和所需形状的侧墙。根据本发明的一个实施例，轰击氮化硅薄膜所用的离子为氩离子，通过PVD (物理气相沉积)机台实现离子轰击。使用氩离子进行轰击的主要优点是氩离子为惰性气体离子，不容易发生化学反应；氩离子质量中等，既不会对氮化硅薄膜12产生较大的损伤，又可以达到打开氮化硅封口 13的效果，从而在继续沉积时易于达成侧墙厚度的均勻性。 轰击氮化硅薄膜所用的离子也可以为氧离子。本发明的均勻沉积氮化硅以形成侧墙的方法，在打开氮化硅封口 13的同时不会过多地除去封口 13底部的氮化硅，从而把对氮化硅沉积效果的影响降到最低。根据本发明的一个实施例，所需氮化硅薄膜厚度为600埃，首次沉积氮化硅薄膜 12的厚度为300-400埃，即所需氮化硅薄膜厚度的二分之一到三分之二，以氩离子或氧离子轰击上述已形成的氮化硅薄膜12后，再次沉积部分氮化硅，厚度为100埃，随后继续以离子轰击氮化硅薄膜12，重复上述步骤直到达到所需的氮化硅薄膜厚度。随后进行干刻刻蚀以形成侧墙。根据本发明的实施例，采用低温化学气相沉积的方法形成氮化硅薄膜12，沉积温度小于600摄氏度。根据本发明的实施例，在沉积氮化硅以形成氮化硅薄膜12之前，在栅极结构11上方及其两侧先沉积一层二氧化硅薄膜以避免氮化硅直接沉积在硅片表面而造成应力损失， 但氮化硅薄膜12为侧墙的主要组成部分。本发明的均勻沉积氮化硅以形成侧墙的方法，尤其适用于栅极结构11为多晶栅的情形下。以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种均勻沉积氮化硅以形成侧墙的方法，该方法根据硅片表面图形线宽和所需氮化硅薄膜的厚度要求，分次沉积氮化硅形成氮化硅薄膜，包括如下步骤1)在硅片表面的栅极结构上方及其两侧沉积氮化硅形成氮化硅薄膜；2)以惰性气体离子或氧离子轰击该氮化硅薄膜，以均勻化该氮化硅薄膜；3)重复步骤1)和步骤幻，直到氮化硅薄膜厚度达到所需的要求，刻蚀形成侧墙。
2.如权利要求1所述的均勻沉积氮化硅以形成侧墙的方法，其特征在于，所述步骤2) 中的惰性气体离子为氩离子。
3.如权利要求1所述的均勻沉积氮化硅以形成侧墙的方法，其特征在于，所述步骤1) 中的氮化硅薄膜采用化学气相沉积的方法沉积。
4.如权利要求3所述的均勻沉积氮化硅以形成侧墙的方法，其特征在于，所述氮化硅薄膜沉积时的温度小于600摄氏度。
5.如权利要求1所述的均勻沉积氮化硅以形成侧墙的方法，其特征在于，首次沉积氮化硅形成的氮化硅薄膜厚度为所需氮化硅薄膜厚度的二分之一到三分之二之间。
6.如权利要求1所述的均勻沉积氮化硅以形成侧墙的方法，其特征在于，在所述步骤 1)之前还包括步骤在所述栅极结构上方及其两侧先沉积一层二氧化硅薄膜。
7.如权利要求1至6中任一项所述的均勻沉积氮化硅以形成侧墙的方法，其特征在于， 所述栅极结构为多晶栅。
全文摘要
本发明涉及一种均匀沉积氮化硅以形成侧墙的方法，该方法根据硅片表面图形线宽和所需氮化硅薄膜的厚度要求，分次沉积氮化硅形成氮化硅薄膜，包括如下步骤1)在硅片表面的栅极结构上方及其两侧沉积氮化硅形成氮化硅薄膜；2)以惰性气体离子或氧离子轰击该氮化硅薄膜，以均匀化该氮化硅薄膜；重复步骤1)和步骤2)，直到氮化硅薄膜厚度达到所需的要求，刻蚀形成侧墙。本发明的方法可以打开小线宽要求的制程中形成的氮化硅封口，继续沉积氮化硅时易于达成侧墙厚度的均匀性；该方法在打开氮化硅封口的同时，不会除去该封口底部的氮化硅，从而不会影响氮化硅的沉积效果。
文档编号H01L21/28GK102437039SQ201110389200
公开日2012年5月2日 申请日期2011年11月30日 优先权日2011年11月30日
发明者魏峥颖 申请人:上海华力微电子有限公司