專利名稱：一種改善側(cè)墻氮化硅不同區(qū)域的厚度均勻性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路的制造領(lǐng)域，尤其涉及一種改善側(cè)墻氮化硅不同區(qū)域的厚度均勻性的方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體集成電路制造工藝中，側(cè)墻(Spacer)是制作半導(dǎo)體CMOS器件必需的一個(gè)結(jié)構(gòu)，不僅能夠保護(hù)柵極，搭配上淺摻雜(Lightly Doped Drain,簡(jiǎn)稱LDD)工藝,還能夠很好地降低短溝道效應(yīng)。 目前，傳統(tǒng)的側(cè)墻工藝較多采用二氧化硅和氮化硅的復(fù)合層(其中氮化硅是外層)，而到了 65納米工藝及其以下工藝時(shí)，對(duì)于氮化硅薄膜的沉積要求越來(lái)越高，不僅需要低溫沉積制程(小于30(T60(TC)，還需要其具有很好的均勻性，尤其是對(duì)于不同區(qū)域(如單個(gè)多晶柵區(qū)域的大線寬處和如靜態(tài)存儲(chǔ)器SRAM的多晶柵區(qū)域的小線寬處)，其側(cè)壁厚度均勻性要求極高，一般來(lái)說(shuō)，普通爐管沉積的氮化硅薄膜，其沉積均勻性雖然較好但其沉積溫度較高(大于650°C )，不能滿足器件的熱預(yù)算的要求。圖I是本發(fā)明背景技術(shù)中傳統(tǒng)工藝沉積小線寬處氮化硅薄膜的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明背景技術(shù)中傳統(tǒng)工藝沉積大線寬處氮化硅薄膜的結(jié)構(gòu)示意圖；對(duì)比圖I和圖2可知，在65納米及其以下更小線寬要求的制程中，如圖I所示的小線寬結(jié)構(gòu)I上隨著氮化硅薄膜12沉積的進(jìn)行，其多晶柵11的兩邊上角處形成的懸掛膜(overhang)越來(lái)越厚，側(cè)壁和底部的沉積量越來(lái)越少，直至懸掛膜相連接形成封口停止了厚度的增加；而如圖2所示的大線寬結(jié)構(gòu)2上隨著氮化硅薄膜22沉積的進(jìn)行，其多晶柵21的兩邊則不會(huì)形成懸掛膜；這樣在同樣增加厚度的情況下，兩種區(qū)域的氮化硅膜厚的均勻性將會(huì)有巨大的差異，進(jìn)而造成產(chǎn)品良率的降低。在反應(yīng)腔室內(nèi)直接制備進(jìn)行原位等離子刻蝕工藝(Raw ingredient plasmaetching process)的等離子,不易控制刻蝕肅立的均勻性,且會(huì)造成反應(yīng)腔體內(nèi)部件的使用壽命減低，增大生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開(kāi)了一種改善側(cè)墻氮化硅不同區(qū)域的厚度均勻性的方法，其中，包括以下步驟
步驟SI :在一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上，沉積側(cè)墻氧化物層覆蓋所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的上表面后；步驟S2 :沉積側(cè)墻氮化物層覆蓋所述側(cè)墻氧化物層的上表面，于小線寬處區(qū)域上形成懸掛膜；
步驟S3 :采用等離子刻蝕工藝部分刻蝕所述側(cè)墻氮化物層，以去除懸掛膜；
步驟S4 :依次重復(fù)步驟S2、S3直至最終形成的側(cè)墻氮化物層的厚度符合工藝需求；其中，在反應(yīng)腔室外制備等離子后，將所述等離子通入上述工藝步驟的反應(yīng)腔室內(nèi)進(jìn)行所述等離子刻蝕工藝。
上述的改善側(cè)墻氮化硅不同區(qū)域的厚度均勻性的方法，其中，所述小線寬處區(qū)域?yàn)殪o態(tài)存儲(chǔ)器SRAM的多晶柵區(qū)域。上述的改善側(cè)墻氮化硅不同區(qū)域的厚度均勻性的方法，其中，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在硅襯底上的阱區(qū)，及部分嵌入設(shè)置所述阱區(qū)內(nèi)的淺溝隔離槽，阱區(qū)上設(shè)置有多個(gè)多晶柵，所述側(cè)墻氧化物層覆蓋暴露的阱區(qū)及淺溝隔離槽的上表面、所述多個(gè)多晶柵的上表面及其側(cè)壁。上述的改善側(cè)墻氮化硅不同區(qū)域的厚度均勻性的方法，其中，所述多晶柵與所述阱區(qū)之間設(shè)置有多晶柵氧化物層。上述的改善側(cè)墻氮化硅不同區(qū)域的厚度均勻性的方法，其中，步驟S2中沉積側(cè)墻氮化物層的沉積溫度小于300_600°C。上述的改善側(cè)墻氮化硅不同區(qū)域的厚度均勻性的方法，其中，步驟S3中采用NF3、H2的等離子進(jìn)行等離子刻蝕工藝。上述的改善側(cè)墻氮化硅不同區(qū)域的厚度均勻性的方法，其中，所述等離子刻蝕工藝采用的等離子在進(jìn)行工藝步驟2、3的反應(yīng)腔室內(nèi)直接生成。上述的改善側(cè)墻氮化硅不同區(qū)域的厚度均勻性的方法，其中，在刻蝕去除小線寬處區(qū)域上的懸掛膜的同時(shí)，覆蓋在大線寬處區(qū)域上的氮化硅薄膜也被部分刻蝕。上述的改善側(cè)墻氮化硅不同區(qū)域的厚度均勻性的方法，其中，所述大線寬處區(qū)域?yàn)閱蝹€(gè)多晶柵區(qū)域。上述的改善側(cè)墻氮化硅不同區(qū)域的厚度均勻性的方法，其中，所述側(cè)墻氧化物層的材質(zhì)為二氧化硅，所述側(cè)墻氮化物層的材質(zhì)為氮化硅。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明提出一種改善側(cè)墻氮化硅不同區(qū)域的厚度均勻性的方法，通過(guò)采用在反應(yīng)腔室外制備等離子體以進(jìn)行等離子刻蝕工藝，能很好的控制刻蝕速率的均勻性，有效的去除小線寬處沉積側(cè)壁氮化物層形成的懸掛膜，避免其造成封口影響多晶柵側(cè)壁上氮化物層厚度的生長(zhǎng)，同時(shí)部分去除大線寬處的側(cè)壁氮化物層的厚度，減小大、小線寬處區(qū)域側(cè)壁氮化物層厚度的差異，還能大大延長(zhǎng)反應(yīng)腔體內(nèi)部件的使用壽命，從而有效的提聞廣品的良率，降低生廣成本。


圖I是本發(fā)明背景技術(shù)中傳統(tǒng)工藝沉積小線寬處氮化硅薄膜的結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明背景技術(shù)中傳統(tǒng)工藝沉積大線寬處氮化硅薄膜的結(jié)構(gòu)示意 圖3-9是本發(fā)明改善側(cè)墻氮化硅不同區(qū)域的厚度均勻性的方法的流程結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的說(shuō)明
圖3-9是本發(fā)明改善側(cè)墻氮化硅不同區(qū)域的厚度均勻性的方法的流程結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3-9所示，一種改善側(cè)墻氮化硅不同區(qū)域的厚度均勻性的方法(A method toimprove SIN Spacer loading effect),包括以下步驟
首先，在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)3上沉積材質(zhì)為二氧化硅(SiO2)的側(cè)壁氧化物層4以覆蓋半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)3的上表面；刻蝕阻擋層21 ;其中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)3包括設(shè)置在硅襯底31上的N阱區(qū)(N-Well) 32 和 P 講區(qū)(P-Well) 33，及設(shè)置在 N 講區(qū)(N-Well) 32 和 P 阱區(qū)(P-Well) 33 之間的淺溝隔離槽(STI)36，多個(gè)柵極34設(shè)置在阱區(qū)32、33上，且柵極氧化物層35位于柵極34和阱區(qū)之間；側(cè)壁氧化物層4覆蓋暴露的阱區(qū)32、33及淺溝隔離槽36的上表面和多個(gè)多晶柵34的上表面及其側(cè)壁。其次，采用小于300-600°C的溫度，沉積材質(zhì)為氮化硅(SiN)的側(cè)壁氮化物薄膜5覆蓋側(cè)壁氧化物層4的上表面，由于 小線寬處區(qū)域如靜態(tài)存儲(chǔ)器SRAM等的多晶柵區(qū)域，多晶柵之間的距離較小，在多晶柵側(cè)壁的兩邊上易形成懸掛膜6，隨著沉積工藝的進(jìn)行懸掛膜6的厚度不斷增加，多晶柵的側(cè)壁及底部的沉積量越來(lái)越小，直至懸掛膜6相連形成如圖4所示的封口，多晶柵的側(cè)壁及其底部的氮化物薄膜則停止生長(zhǎng)，而此時(shí)，如單個(gè)多晶柵等區(qū)域的大線寬處區(qū)域的多晶柵上的氮化物薄膜由于多晶柵之間的距離較大不會(huì)生成懸掛膜，則不會(huì)影響該處氮化物薄膜的生長(zhǎng)，這樣就造成不同區(qū)域(大線寬處區(qū)域和小線寬處區(qū)域)的側(cè)壁氮化物薄膜厚度不均勻，進(jìn)而影響器件的性能。然后，在上述工藝步驟反應(yīng)的腔室外，進(jìn)行NF3、H2等離子的制備后，將NF3、H2等離子通入反應(yīng)腔室內(nèi)進(jìn)行等離子刻蝕工藝7，以對(duì)在小線寬處區(qū)域形成封口的側(cè)壁氮化物薄膜5進(jìn)行部分刻蝕，從而打開(kāi)由于產(chǎn)生懸掛膜6而造成的封口，同時(shí)由于也對(duì)大線寬處區(qū)域的側(cè)壁氮化物薄膜也進(jìn)行了部分刻蝕，從而降低了大線寬處區(qū)域和小線寬處區(qū)域上側(cè)壁氮化物薄膜厚度的差異；其中，在反應(yīng)腔室外進(jìn)行等離子的制備，不僅能避免制備等離子對(duì)腔室內(nèi)各部件的損傷，還能更好的控制等離子刻蝕速率的均勻性。最后，采用與沉積側(cè)壁氮化物薄膜5相同的沉積工藝沉積第二層側(cè)壁氮化物薄膜8覆蓋剩余的側(cè)壁氮化物薄膜51，當(dāng)再次形成封口時(shí)，繼續(xù)采用上述的NF3、H2的等離子刻蝕工藝7進(jìn)行刻蝕開(kāi)口，依次循環(huán)往復(fù)，直至最終制備出符合工藝需求的側(cè)壁氮化物層結(jié)構(gòu)9。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明提出一種改善側(cè)墻氮化硅不同區(qū)域的厚度均勻性的方法，在滿足器件熱預(yù)算的情況下，通過(guò)采用在反應(yīng)腔室外制備等離子體以進(jìn)行等離子刻蝕工藝，能很好的控制刻蝕速率的均勻性，有效的去除小線寬處沉積側(cè)壁氮化物層形成的懸掛膜，避免其造成封口影響多晶柵側(cè)壁上氮化物層厚度的生長(zhǎng)，同時(shí)部分去除大線寬處的側(cè)壁氮化物層的厚度，減小大、小線寬處區(qū)域側(cè)壁氮化物層厚度的差異，還能大大延長(zhǎng)反應(yīng)腔體內(nèi)部件的使用壽命，從而有效的提高產(chǎn)品的良率，降低生產(chǎn)成本。通過(guò)說(shuō)明和附圖，給出了具體實(shí)施方式
的特定結(jié)構(gòu)的典型實(shí)施例，基于本發(fā)明精神，還可作其他的轉(zhuǎn)換。盡管上述發(fā)明提出了現(xiàn)有的較佳實(shí)施例，然而，這些內(nèi)容并不作為局限。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，閱讀上述說(shuō)明后，各種變化和修正無(wú)疑將顯而易見(jiàn)。因此，所附的權(quán)利要求書(shū)應(yīng)看作是涵蓋本發(fā)明的真實(shí)意圖和范圍的全部變化和修正。在權(quán)利要求書(shū)范圍內(nèi)任何和所有等價(jià)的范圍與內(nèi)容，都應(yīng)認(rèn)為仍屬本發(fā)明的意圖和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種改善側(cè)墻氮化硅不同區(qū)域的厚度均勻性的方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟SI :在一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上，沉積側(cè)墻氧化物層覆蓋所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的上表面后； 步驟S2 :沉積側(cè)墻氮化物層覆蓋所述側(cè)墻氧化物層的上表面，于小線寬處區(qū)域上形成懸掛膜； 步驟S3 :采用等離子刻蝕工藝部分刻蝕所述側(cè)墻氮化物層，以去除懸掛膜； 步驟S4 :依次重復(fù)步驟S2、S3直至最終形成的側(cè)墻氮化物層的厚度符合工藝需求； 其中，在反應(yīng)腔室外制備等離子后，將所述等離子通入上述工藝步驟的反應(yīng)腔室內(nèi)進(jìn)行所述等離子刻蝕工藝。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的改善側(cè)墻氮化硅不同區(qū)域的厚度均勻性的方法，其特征在于，所述小線寬處區(qū)域?yàn)殪o態(tài)存儲(chǔ)器SRAM的多晶柵區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改善側(cè)墻氮化硅不同區(qū)域的厚度均勻性的方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在硅襯底上的阱區(qū)，及部分嵌入設(shè)置所述阱區(qū)內(nèi)的淺溝隔離槽，阱區(qū)上設(shè)置有多個(gè)多晶柵，所述側(cè)墻氧化物層覆蓋暴露的阱區(qū)及淺溝隔離槽的上表面、所述多個(gè)多晶柵的上表面及其側(cè)壁。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改善側(cè)墻氮化硅不同區(qū)域的厚度均勻性的方法，其特征在于，所述多晶柵與所述阱區(qū)之間設(shè)置有多晶柵氧化物層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的改善側(cè)墻氮化硅不同區(qū)域的厚度均勻性的方法，其特征在于，步驟S2中沉積側(cè)墻氮化物層的沉積溫度小于300-600°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的改善側(cè)墻氮化硅不同區(qū)域的厚度均勻性的方法，其特征在于，步驟S3中采用NF3、H2的等離子進(jìn)行等離子刻蝕工藝。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的改善側(cè)墻氮化硅不同區(qū)域的厚度均勻性的方法，其特征在于，所述等離子刻蝕工藝采用的等離子在進(jìn)行工藝步驟2、3的反應(yīng)腔室內(nèi)直接生成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的改善側(cè)墻氮化硅不同區(qū)域的厚度均勻性的方法，其特征在于，在刻蝕去除小線寬處區(qū)域上的懸掛膜的同時(shí)，覆蓋在大線寬處區(qū)域上的氮化硅薄膜也被部分刻蝕。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的改善側(cè)墻氮化硅不同區(qū)域的厚度均勻性的方法，其特征在于，所述大線寬處區(qū)域?yàn)閱蝹€(gè)多晶柵區(qū)域。
10.跟據(jù)權(quán)利要求9所述的改善側(cè)墻氮化硅不同區(qū)域的厚度均勻性的方法，其特征在于，所述側(cè)墻氧化物層的材質(zhì)為二氧化硅，所述側(cè)墻氮化物層的材質(zhì)為氮化硅。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種改善側(cè)墻氮化硅不同區(qū)域的厚度均勻性的方法。本發(fā)明提出一種改善側(cè)墻氮化硅不同區(qū)域的厚度均勻性的方法，通過(guò)采用在反應(yīng)腔室外制備等離子體以進(jìn)行等離子刻蝕工藝，能很好的控制刻蝕速率的均勻性，有效的去除小線寬處沉積側(cè)壁氮化物層形成的懸掛膜，避免其造成封口影響多晶柵側(cè)壁上氮化物層厚度的生長(zhǎng)，同時(shí)部分去除大線寬處的側(cè)壁氮化物層的厚度，減小大、小線寬處區(qū)域側(cè)壁氮化物層厚度的差異，還能大大延長(zhǎng)反應(yīng)腔體內(nèi)部件的使用壽命，從而有效的提高產(chǎn)品的良率，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)H01L21/3065GK102709173SQ20121015871
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月22日
發(fā)明者張文廣, 陳玉文 申請(qǐng)人:上海華力微電子有限公司