自对准接触孔刻蚀方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种半导体集成电路制造工艺方法，特别是涉及一种自对准接触孔刻 蚀方法。
【背景技术】
[0002] 如图1所示，是现有自对准接触孔刻蚀方法形成的自对准接触孔结构剖面图；现 有自对准接触孔刻蚀方法包括如下工艺步骤：
[0003] 步骤一、提供一形成有多个栅极结构的硅衬底101，所述栅极结构包括依次形成于 所述硅衬底101表面的栅介质层102、栅极多晶硅103和硬掩膜层106,所述栅极结构的图 形由所述硬掩膜层106定义；在各所述栅极结构两侧的所述硅衬底101中形成有自对准的 轻掺杂漏注区104。其中栅介质层102能为栅氧化层，栅极多晶硅103采用化学气相淀积 (CVD)工艺形成。
[0004] 硬掩膜层106采用低压化学气象沉积（LPN)炉管方式生长形成。硬掩膜层106通 常采用厚度大约为1500A的氮化硅，硬掩膜层106的作用有：一方面是在栅极多晶硅103刻 蚀的时候为栅极多晶硅103提供保护；另外，增加硬掩膜层106的厚度还能增加整个栅极结 构的高度，这样能够增加栅极多晶硅103的顶部栅极侧墙的厚度b;再次，在自对准接触孔 109刻蚀的时候为栅极多晶硅103提供阻挡层。
[0005] 步骤二、在所述硅衬底101的上用LPN炉管方式沉积一层用于形成侧墙的氮化硅 侧墙107 ;在所述硅衬底101上采用异向干法刻蚀氮化硅侧墙107,刻蚀至硅衬底101上的 氮化硅侧墙107完全去除。
[0006] 此处LPN炉管方式沉积的氮化硅侧墙107的厚度能为570A;在进行异向干法刻蚀 氮化硅侧墙107时，栅极结构侧壁上的氮化硅侧墙107的厚度会有一定的损耗，刻蚀完之后 的氮化硅侧墙107的底部厚度a大约为500A,顶部厚度b也会减少。
[0007] 步骤三、在所述硅衬底101上进行源漏离子注入形成源漏区105。
[0008] 步骤四、在所述硅衬底101上采用高密度等离子体化学气相淀积（HDPCVD)方式 沉积磷娃玻璃（PSG)，并进行化学机械研磨（CMP),然后在表面沉积一层未掺杂的二氧化娃 (USG)，再以光刻和刻蚀工艺对需要连接接触孔的栅极多晶硅103上和重掺杂区即源漏区 105上方刻蚀出自对准接触孔109。源漏区105上的自对准接触孔109和源漏区105的接 触区域由各相邻的所述栅极结构之间的两个氮化硅侧墙107自定义；栅极多晶硅103上的 自对准接触孔109和栅极多晶硅103的接触区域由栅极多晶硅103顶部刻蚀形成的接触窗 口自定义。
[0009] 现有方法中对刻蚀形成源漏区105上的自对准接触孔109时，自对准接触孔109 会跨接在氮化硅侧墙107上一定距离d，这样在刻蚀形成自对准接触孔109时会对氮化硅 侧墙107造成一定的破坏。另外，现有方法形成栅极侧墙时，栅极结构侧壁上的氮化硅侧墙 107的厚度也会有一定的损耗，而且会使氮化硅侧墙107的底部厚度a始终大于顶部厚度 b。为了维持氮化硅侧墙107的顶部厚度b，现有方法是通过增加硬掩膜层106的厚度实现， 硬掩膜层106的厚度的增加会使得整个栅极结构的厚度的增加，当栅极间距c较小时，会使 得栅极结构之间的沟槽结构具有较大的深宽比，这样会使得后续步骤四中的PSG沉积时不 易填充栅极结构之间的沟槽结构，增加了工艺难度；另外，栅极间距c较小时，也会使得后 续的自对准接触孔刻蚀窗口太小，接触孔不容易完全打开而形成缺陷。
【发明内容】
[0010] 本发明所要解决的技术问题是提供一种自对准接触孔刻蚀方法，能够降低栅极结 构的高度、增加栅极间距，能降低栅极结构之间的PSG填充难度、增强自对准接触孔的刻蚀 能力、提高自对准接触孔的刻蚀质量。
[0011] 为解决上述技术问题，本发明提供的自对准接触孔刻蚀方法包括如下步骤：
[0012] 步骤一、提供一形成有多个栅极结构的硅衬底，所述栅极结构包括依次形成于所 述硅衬底表面的栅介质层、栅极多晶硅和硬掩膜层，所述栅极结构的图形由所述硬掩膜层 定义；在各所述栅极结构两侧的所述硅衬底中形成有自对准的轻掺杂漏注区。
[0013] 步骤二、在所述硅衬底的正面淀积氮化硅侧墙，所述氮化硅侧墙覆盖在所述栅极 结构的所述硬掩膜层顶部表面、所述栅极结构的侧面以及所述栅极结构外的所述硅衬底表 面。
[0014] 步骤三、采用高密度等离子体化学气相淀积工艺在所述氮化硅侧墙表面沉积第一 层磷娃玻璃，所述第一层磷娃玻璃包括花荀状结构，每一所述花荀状结构对应于一个所述 栅极结构并将所对应的所述栅极结构包围；在各所述栅极结构的侧面的所述氮化硅侧墙外 侦牝位于所述栅极结构的侧面底部的所述花苞状结构的宽度要小于位于所述栅极结构的侧 面顶部的所述花苞状结构的宽度；各所述花苞状结构内部的磷溶度小于所述花苞状外部的 所述磷硅玻璃的磷溶度。
[0015] 步骤四、采用第一次干法异向刻蚀工艺对所述第一层磷硅玻璃进行刻蚀，所述第 一次干法异向刻蚀工艺利用所述花苞状结构内部和外部的刻蚀速率差实现将各所述花苞 状结构之间的所述第一层磷硅玻璃的去除并将被去除的所述第一层磷硅玻璃底部的所述 氮化硅侧墙表面露出，所述第一次干法异向刻蚀之后在各所述栅极结构之间被去除的所述 第一层磷硅玻璃的宽度由各相邻所述花苞状结构之间的最小间距自定义。
[0016] 步骤五、采用第二次干法异向刻蚀工艺对所述氮化硅侧墙进行刻蚀，所述第二次 干法异向刻蚀工艺利用所述第一次干法异向刻蚀之后的所述第一层磷硅玻璃形成的图形 做掩膜，所述第二次干法异向刻蚀工艺将第一次干法异向刻蚀之后在各所述栅极结构之间 被去除的所述第一层磷硅玻璃底部的所述氮化硅侧墙全部去除。
[0017] 步骤六、在所述第二次干法异向刻蚀工艺完成后全部去除所述第一层磷硅玻璃并 形成由所述氮化硅侧墙组成的L型栅极侧墙，各所述L型栅极侧墙的底部向各所述栅极结 构的侧面外侧延伸一段距离，各相邻的所述栅极结构之间的两个所述L型栅极侧墙的顶部 间距大于底部间距。
[0018] 步骤七、采用源漏离子注入工艺在各所述栅极结构两侧的所述硅衬底中形成自对 准的源漏区。
[0019] 步骤八、在各所述栅极结构的部分区域中需要形成栅极接触，采用光刻工艺定义 出栅极接触区域窗口并将所述栅极接触区域窗口处的所述栅极多晶硅顶部的所述硬掩膜 层和所述氮化硅侧墙都去除。
[0020] 步骤九、步骤八完成后采用高密度等离子体化学气相淀积工艺在所述硅衬底的正 面沉积第二层磷硅玻璃，采用化学机械研磨工艺对所述第二层磷硅玻璃进行平坦化；在平 坦化后的所述第二层磷硅玻璃顶部形成未掺杂的第三层二氧化硅。
[0021] 步骤十、采用光刻工艺定义出自对准接触孔图形，采用干法刻蚀工艺将自对准接 触孔形成区域的所述第三层二氧化硅和所述第二层磷硅玻璃去除并形成自对准接触孔；所 述自对准接触孔包括用于和所述栅极多晶硅连接的栅极接触孔和用于和所述源漏区连接 的源漏区接触孔；所述栅极接触孔将所述栅极接触区域位置处的所述栅极多晶硅表面露 出，且所述栅极接触孔和所述栅极多晶硅的接触区域由所述栅极接触区域窗口自定义；所 述源漏接触孔和所述源漏区的接触区域由各相邻的所述栅极结构之间的两个所述L型栅 极侧墙自定义。
[0022] 进一步的改进是，步骤一所述硬掩膜层为厚度为200A?350A的氮氧化硅；或者， 所述硬掩膜层为厚度为200A?350A的氮化硅。
[0023] 进一步的改进是，所述硬掩膜层的厚度为光刻波长的1/2的奇数倍。
[0024] 进一步的改进是，步骤二中所述氮化硅侧墙的厚度为300A。
[0025] 本发明的栅极侧墙的刻蚀采用HDP CVD工艺形成的花苞状结构自定义形成的图 形结构为掩膜，该掩膜能在栅极侧墙刻蚀时对栅极结构侧壁上的氮化硅侧墙进行良好的保 护，从而能够避免对栅极结构侧壁上的氮化硅侧墙的损耗，相比于现有技术中采用全面刻 蚀氮化硅侧墙形成栅极侧墙的方法，由于本发明能够避免对栅极结构侧壁上的氮化硅侧墙 的损耗，从而本发明能够采用更加薄的氮化硅侧墙和硬掩膜层，其中硬掩膜层的减薄能够 降低栅极结构的高度、氮化硅侧墙的减薄能够增加栅极结构的间距，这样就能够降低栅极 结构之间的沟槽结构的深宽比，沟槽深宽比的降低能够降低栅极结构之间的PSG填充难度 以及自对准接触孔的打开难度，从而能增强自对准接触孔的刻蚀能力、提高自对准接触孔 的刻蚀质量。
【附图说明】
[0026] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明：
[0027] 图1是现有自对准接触孔刻蚀方法形成的自对准接触孔结构剖面图；
[0028] 图2是本发明实施例方法流程图；
[0029] 图3A-图3G是本发明实施例方法各步骤中的自对准接触孔结构剖面图。
【具体实施方式】
[0030] 如图2所示，是本发明实施例方法流程图；如图3A至图3G所示，是本发明实施例 方法各步骤中的自对准接触孔结构剖面图。本发明实施例自对准接触孔刻蚀方法包括如下 步骤：
[0031] 步骤一、如图3A所示，提供一形成有多个栅极结构的硅衬底1，所述栅极结构包括 依次形成于所述硅衬底1表面的栅介质层2、栅极多晶硅3和硬掩膜层4,所述栅极结构的 图形由所述硬掩膜层4定义，即通过所述硬掩膜层4定义出所述栅极结构的图形并在所述 硬掩膜层4的保护下进行所述栅极多晶硅3的刻蚀；在各所述栅极结构两侧的所述硅衬底 1中形成有自对准的轻掺杂漏注区5。
[0032] 较佳为，栅介质层2为栅氧化层。栅极多晶硅103采用化学气相淀积工艺形成。
[0033] 所述硬掩膜层4为厚度为200A?350A的氮氧化硅；或者，所述硬掩膜层4为厚度 为200A?350A的氮化硅。更优选择为所述硬掩膜层4的厚度为光刻波长的1/2的奇数倍。 所述硬掩膜层4采用LPN炉管方式生长。
[0034] 步骤二、如图3B所示，在所述硅衬底1的正面淀积氮化硅侧墙6,所述氮化硅侧墙 6覆盖在所述栅极结构的所述硬掩膜层4顶部表面、所述栅极结构的侧面