自對準多晶矽化物工藝方法及半導體器件的製作方法
2023-09-20 16:09:50 1
專利名稱：自對準多晶矽化物工藝方法及半導體器件的製作方法
技術領域：
本發明涉及半導體製造領域，更具體地說，本發明涉及一種自對準多晶矽化物工藝方法、以及一種採用該自對準多晶矽化物工藝方法而製成的半導體器件。
背景技術：
自對準多晶矽化物(salicide)工藝是在互補型金屬氧化物半導體(CM0Q的製造過程中經常採用的一種工藝。並且，在靜態隨機存儲器(SRAM)中，經常採用自對準接觸。其中，自對準接觸的底部關鍵尺寸(⑶)通常僅大約50nm，因此很難控制自對準接觸的接觸電阻。並且，對準多晶矽化物的工藝作為一種富含聚合物的工藝，一般採用的技術方案是增大溼法清洗的時間或者採用更高濃度的氟化氫溶液(氫氟酸，HF)。然而，現有技術的準多晶矽化物的工藝中存在一些問題，即，由於PSG(Phos phosilicate Glass，正磷矽玻璃)膜上的氮化矽(SiN)阻止層與該濃度下的氫氟酸溶液反應，所以這還會進一步導致氮化矽阻止層下的正磷矽玻璃PSG的橫向刻蝕，甚至對淺溝槽隔離STI的氧化矽底部都有損傷。所以，現有技術中的準多晶矽化物的工藝在很多應用情況下並不滿足器件要求。因此，希望提出一種能夠在自對準的接觸刻蝕工藝中降低接觸電阻並且增大溼法清洗窗口的技術方案。
發明內容
本發明所要解決的技術問題就是在避免上述問題的同時並且在自對準的接觸刻蝕工藝中降低接觸電阻並且增大溼法清洗窗口。根據本發明的第一方面，提供了一種自對準多晶矽化物工藝方法，其包括矽化物沉積步驟，用於在半導體襯底上沉積矽化物；阻止層沉積步驟，用於沉積阻止層；自對準刻蝕步驟，用於對所述阻止層沉積步驟之後得到的結構進行自對準刻蝕；軟蝕刻步驟；以及溼法清洗步驟，用於利用刻蝕溶液進行溼法清洗，其中自對準刻蝕步驟之後的軟蝕刻步驟對半導體器件進行刻蝕，溼法清洗步驟用非常稀濃度的酸，以在矽襯底中形成一個刻蝕凹部，而對淺溝槽隔離的氧化矽沒有損傷。優選地，在上述自對準多晶矽化物工藝方法中，所述矽化物是正磷矽玻璃膜。優選地，在上述自對準多晶矽化物工藝方法中，所述溼法清洗步驟採用的刻蝕溶液的濃度被稀釋，以使得不會產生正磷矽玻璃膜的橫向刻蝕。優選地，在上述自對準多晶矽化物工藝方法中，所述溼法清洗步驟採用的刻蝕溶液為氟化氫溶液。優選地，在上述自對準多晶矽化物工藝方法中，所述自對準多晶矽化物工藝方法被用於製造互補型金屬氧化物半導體。優選地，在上述自對準多晶矽化物工藝方法中，所述自對準多晶矽化物工藝方法被用於製造靜態隨機存儲器。優選地，在上述自對準多晶矽化物工藝方法中，所述阻止層為氮化矽層。優選地，在上述自對準多晶矽化物工藝方法中，在所述矽化物沉積步驟之後執行化學機械研磨。優選地，在上述自對準多晶矽化物工藝方法中，溼法清洗步驟所採用的酸的濃度介於50ppm到800ppm之間。根據本發明的第一方面，本發明有利地將軟刻蝕步驟與溼法清洗步驟中的稀釋的氟化氫溶液相結合，以便刻蝕出進入襯底的一個刻蝕凹部，從而不僅能夠防止正磷矽玻璃膜的橫向刻蝕，也能有效地去除殘餘金屬以及殘餘聚合物，提高了工藝窗口，而且滿足降低接觸電阻的要求。根據本發明的第二方面，提供了根據本發明的第一方面時提供的自對準多晶矽化物工藝方法而製成的半導體器件，例如靜態隨機存儲器。本領域技術人員可以理解的是，由於採用了根據本發明第一方面所述的自對準多晶矽化物工藝方法，因此，本領域技術人員可以理解的是，根據本發明第二方面的半導體器件同樣能夠實現根據本發明的第一方面的自對準多晶矽化物工藝方法所能實現的有益技術效果。即，由於軟刻蝕步驟與溼法清洗步驟中的稀釋的氟化氫溶液相結合，刻蝕出了進入襯底的一個刻蝕凹部G，從而不僅能夠防止正磷矽玻璃膜的橫向刻蝕，也能有效地去除殘餘金屬以及殘餘聚合物，提高了工藝窗口，而且滿足降低接觸電阻的要求。
結合附圖，並通過參考下面的詳細描述，將會更容易地對本發明有更完整的理解並且更容易地理解其伴隨的優點和特徵，其中圖1示意性地示出了根據本發明實施例的自對準多晶矽化物工藝方法的流程圖。圖2示意性地示出了根據圖1所示的自對準多晶矽化物工藝方法製成的半導體器件的結構示圖。需要說明的是，附圖用於說明本發明，而非限制本發明。注意，表示結構的附圖可能並非按比例繪製。並且，附圖中，相同或者類似的元件標有相同或者類似的標號。
具體實施例方式為了使本發明的內容更加清楚和易懂，下面結合具體實施例和附圖對本發明的內容進行詳細描述。圖1示意性地示出了根據本發明實施例的自對準多晶矽化物工藝方法的流程圖。圖1所示的根據本發明實施例的自對準多晶矽化物工藝方法包括首先執行矽化物沉積步驟Si，用於在半導體襯底(例如矽襯底)上沉積矽化物，在本實施例中，該矽化物正磷矽玻璃PSG，如圖2所示。熟悉本領域的技術人員可以任意適當方式實現該步驟。此後，優選地，可對沉積後得到的器件結構進行化學機械研磨(CMP)，以使得正磷矽玻璃PSG表面平坦。隨後，執行阻止層沉積步驟S2，用於沉積阻止層，在本實施例中，該阻止層為氮化矽SiN，如圖2所示。顯然的是，熟悉本領域的技術人員可以任意適當方式實現該步驟。
此後，執行自對準刻蝕步驟S3，用於對所述阻止層沉積步驟之後得到的結構進行自對準刻蝕。 其中，與現有技術不同的是，在本實施例中，隨後執行軟刻蝕步驟S4,以便對經過自對準刻蝕步驟S3之後得到的半導體器件進行刻蝕。軟刻蝕步驟S4比現有技術的方法中的刻蝕更深入，從而形成刻蝕進入襯底的一個刻蝕凹部，如圖2的G所示。注意，與現有技術不同的是，本發明有利地利用了軟刻蝕來選擇性地刻蝕金屬層， 從而利用了軟刻蝕來有利地實現本發明實施例中的自對準多晶矽化物工藝，這是現有技術所不曾採用的。具體地說，軟刻蝕是一種通過表面帶圖案的彈性模板來實現圖案的轉移的圖形複製技術，為形成和製作平面和曲面上的(尤其是微米和納米級的)圖案提供了簡便、有效的低成本途徑。具體的軟刻蝕技術是本領域人員已知的，因此在此不再贅述。但是，如上面反覆強調的，現有技術並沒有公開採用軟刻蝕技術來實現的自對準多晶矽化物工藝。最後，執行溼法清洗步驟S5，用於利用刻蝕溶液進行溼法清洗。並且，優選地，上述溼法清洗步驟S5採用的刻蝕溶液(在本實施例中為氟化氫溶液)的濃度被稀釋以使得該濃度下的氟化氫溶液不會與作為阻止層的氮化矽SiN反應(或者僅僅產生可以忽略的微弱反應)，從而不會進一步產生正磷矽玻璃膜的橫向刻蝕。需要說明的是，由於採用了軟刻蝕，因此，即使氟化氫溶液的濃度被稀釋以使得不會產生正磷矽玻璃膜的橫向刻蝕，也能有效地去除殘餘金屬以及殘餘聚合物，從而實現溼法清洗的目的，並且能夠達到現有技術採用相對更濃的氟化氫溶液所能實現的技術效果。可以看出，通過該步驟的工藝及溶液濃度的選擇，可以有效地增大溼法清洗窗口。具體地說，本發明實施例中所採用的氟化氫溶液的濃度範圍在50ppm到SOOppm之間(其中PPm表示一百萬份重量的溶液中所含溶質的重量，也稱百萬分比濃度)。優選地， 例如，本發明實施例中所採用的氟化氫溶液的濃度為50ppm到IOOppm之間。總的來說，軟蝕刻步驟S4對半導體器件進行刻蝕，溼法清洗步驟S5用非常稀濃度的酸，以在矽襯底中形成一個刻蝕凹部，而對淺溝槽隔離的氧化矽沒有損傷。更具體地說， 圖2示意性地示出了根據圖1所示的自對準多晶矽化物工藝方法製成的半導體器件的結構示圖。其中，可以看出的是圖2所示的半導體器件結構中，軟刻蝕步驟S4所進行的刻蝕比現有技術的方法中的刻蝕更深入，從而形成刻蝕進入襯底的一個刻蝕凹部G。由於刻蝕凹部G的存在，使得該部分處的接觸電阻由於縱向(圖2所示的垂直方向)的刻蝕深入而得到很大的改善。總的說來，本發明有利地將軟刻蝕步驟S4與溼法清洗步驟S5中的稀釋的氟化氫溶液相結合，以便刻蝕出進入襯底的一個刻蝕凹部G，從而不僅能夠防止正磷矽玻璃膜的橫向刻蝕，也能有效地去除殘餘金屬以及殘餘聚合物，提高了工藝窗口，而且滿足降低接觸電阻的要求。由此，本發明提出一種能夠在自對準的接觸刻蝕工藝中降低接觸電阻並且增大溼法清洗窗口的技術方案。此外，優選地，上述自對準多晶矽化物工藝方法被有利地用於製造互補型金屬氧化物半導體和靜態隨機存儲器。根據本發明的另一實施例，本發明還提供了根據圖1所示的工藝得到的半導體器件。此外，本領域技術人員來說可以理解的是，雖然以上述流程中的各個步驟說明了本發明，但是本發明並不排除除了上述步驟之外其它步驟的存在。本領域技術人員來說可以理解的是，可在不脫離本發明的範圍的情況下，可以在所描述的步驟中加入其它步驟以形成其它結構或者實現其它目的。可以理解的是，雖然本發明已以較佳實施例披露如上，然而上述實施例並非用以限定本發明。對於任何熟悉本領域的技術人員而言，在不脫離本發明技術方案範圍情況下， 都可利用上述揭示的技術內容對本發明技術方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬於本發明技術方案保護的範圍內。
權利要求
1.一種自對準多晶矽化物工藝方法，其特徵在於包括 矽化物沉積步驟，用於在半導體襯底上沉積矽化物； 阻止層沉積步驟，用於沉積阻止層；自對準刻蝕步驟，用於對所述阻止層沉積步驟之後得到的結構進行自對準刻蝕；軟蝕刻步驟；以及溼法清洗步驟，用於利用刻蝕溶液進行溼法清洗，其中自對準刻蝕步驟之後的軟蝕刻步驟對半導體器件進行刻蝕，溼法清洗步驟用非常稀濃度的酸，以在矽襯底中形成一個刻蝕凹部，而對淺溝槽隔離的氧化矽沒有損傷。
2.根據權利要求1所述的自對準多晶矽化物工藝方法，其特徵在於，其中所述矽化物是正磷矽玻璃膜。
3.根據權利要求1或2所述的自對準多晶矽化物工藝方法，其特徵在於，其中溼法清洗步驟採用的刻蝕溶液的濃度被稀釋。
4.根據權利要求1或2所述的自對準多晶矽化物工藝方法，其特徵在於，其中所述溼法清洗步驟採用的刻蝕溶液為氟化氫溶液。
5.根據權利要求1或2所述的自對準多晶矽化物工藝方法，其特徵在於，其中所述自對準多晶矽化物工藝方法被用於製造互補型金屬氧化物半導體。
6.根據權利要求1或2所述的自對準多晶矽化物工藝方法，其特徵在於，其中所述自對準多晶矽化物工藝方法被用於製造靜態隨機存儲器。
7.根據權利要求1或2所述的自對準多晶矽化物工藝方法，其特徵在於，其中所述阻止層為氮化矽層。
8.根據權利要求1或2所述的自對準多晶矽化物工藝方法，其特徵在於，其中在所述矽化物沉積步驟之後執行化學機械研磨。
9.根據權利要求1或2所述的自對準多晶矽化物工藝方法，其特徵在於，其中所述溼法清洗步驟所採用的酸的濃度介於50ppm到SOOppm之間。
10.一種採用權利要求1至9之一所述的自對準多晶矽化物工藝方法製成的半導體器件。
全文摘要
本發明提供了一種自對準多晶矽化物工藝方法及半導體器件。根據本發明的自對準多晶矽化物工藝方法包括矽化物沉積步驟，用於在半導體襯底上沉積矽化物；阻止層沉積步驟，用於沉積阻止層；自對準刻蝕步驟，用於對所述阻止層沉積步驟之後得到的結構進行自對準刻蝕；軟蝕刻步驟；以及溼法清洗步驟，用於利用刻蝕溶液進行溼法清洗，其中自對準刻蝕之後的軟蝕刻步驟對半導體器件進行刻蝕，溼法清洗步驟用非常稀濃度的酸，以在矽襯底中形成一個刻蝕凹部，而對淺溝槽隔離的氧化矽沒有損傷。
文檔編號H01L21/02GK102194741SQ20111010332
公開日2011年9月21日 申請日期2011年4月25日 優先權日2011年4月25日
發明者時廷, 肖海波 申請人:上海宏力半導體製造有限公司