專利名稱：具有自對(duì)準(zhǔn)節(jié)接觸孔的半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件，及其制造方法。更具體地，本發(fā)明是關(guān)于具有自對(duì)準(zhǔn)節(jié)接觸孔的半導(dǎo)體器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體器件的集成密度的增加，半導(dǎo)體器件逐漸地變得細(xì)小了。細(xì)小的半導(dǎo)體器件是通過重復(fù)地淀積和構(gòu)圖材料層形成的。通常，構(gòu)圖工藝包括光刻工藝和蝕刻工藝，它們是順序進(jìn)行的。蝕刻工藝采用光致抗蝕劑圖，圖形是在光刻工藝期間形成為蝕刻掩模的。這里，為了加強(qiáng)半導(dǎo)體器件的集成密度，光致抗蝕劑圖形應(yīng)該細(xì)微地形成并且覆蓋的準(zhǔn)確度應(yīng)該提高。特別地，用于電連接半導(dǎo)體器件的源/漏的節(jié)接觸孔對(duì)單位元件(unit cell)的大小具有影響。因此，為了獲得高集成度的半導(dǎo)體器件，需要在構(gòu)圖節(jié)接觸孔的步驟中增加覆蓋的準(zhǔn)確性。
通常，形成節(jié)接觸孔包括在半導(dǎo)體襯底上形成用于定義有源區(qū)的器件隔離層，以及在有源區(qū)上形成柵圖形來橫跨過器件隔離層。接下來。形成層間電介質(zhì)(ILD)來覆蓋住包括柵圖形的半導(dǎo)體襯底的整個(gè)表面。該ILD被構(gòu)圖為形成露出在柵圖形側(cè)上的有源區(qū)的節(jié)接觸孔。如上所述。用于形成節(jié)接觸孔的構(gòu)圖工藝包括形成光致抗蝕劑層并且將光致抗蝕劑層作為蝕刻掩模。這里，光致抗蝕劑層應(yīng)該用高覆蓋準(zhǔn)確性來對(duì)準(zhǔn)有源區(qū)和柵圖形。如果在形成節(jié)接觸孔的同時(shí)，節(jié)接觸孔偏離了預(yù)定的位置，則柵圖形或者器件隔離層會(huì)受到蝕刻損壞影響。
該蝕刻損壞可以通過采用將節(jié)接觸孔和柵圖形或者器件隔離層充分地隔開的技術(shù)來避免。但是，由于該技術(shù)導(dǎo)致了單位元件占據(jù)了即使是不必要的區(qū)域，因此它們?cè)诎雽?dǎo)體的高集成度方面也不是優(yōu)選的。即，為了獲得最小化材料圖形所需的高集成度，光刻工藝應(yīng)該具有盡可能的改進(jìn)的覆蓋準(zhǔn)確度。但是，經(jīng)管可以最小化在光刻工藝中引起的錯(cuò)位，但是不可能用傳統(tǒng)的方法來完全地解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種包括形成自對(duì)準(zhǔn)的節(jié)接觸孔的制造半導(dǎo)體器件的方法。
本發(fā)明還提供了一種具有自對(duì)準(zhǔn)的節(jié)接觸孔的半導(dǎo)體器件。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，它能夠通過采用在不同的材料層之間的蝕刻選擇性來形成自對(duì)準(zhǔn)接觸孔。該方法包括在半導(dǎo)體襯底上形成多個(gè)溝槽掩模；并且通過將溝槽掩模作為蝕刻掩模來蝕刻半導(dǎo)體襯底，以形成用于定義有源區(qū)的溝槽。接下來，形成間隙填充絕緣層來填充間隙區(qū)，它是通過溝槽和溝槽掩模形成的。這里，間隙填充絕緣層露出了溝槽掩模的頂表面，接下來，溝槽掩模和間隙填充絕緣層被構(gòu)圖，直到露出有源區(qū)的頂表面，從而形成了溝槽掩模圖形和間隙填充絕緣圖形。溝槽掩模圖形和間隙填充絕緣圖形定義了切口形式的延伸跨過有源區(qū)的開口。柵圖形形成在狹縫開口中，并且隨后溝槽掩模圖形被除去，以形成露出有源區(qū)的接觸開口。接下來，形成接觸栓塞來填充接觸孔。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，接觸開口通過采用溝槽掩模和間隙填充絕緣層之間的蝕刻選擇性而形成為自對(duì)準(zhǔn)形式的。為此，溝槽掩模是用具有相對(duì)于間隙填充絕緣層的蝕刻選擇性的材料形成的，優(yōu)選地采用硅氮化物層。此外，用于形成溝槽的蝕刻工藝優(yōu)選地是各向異性的蝕刻工藝。
同時(shí)，在形成間隙填充絕緣層之前，該方法還可以包括形成溝槽氧化物層來覆蓋溝槽的側(cè)壁，并且隨后形成在最終結(jié)構(gòu)的整個(gè)表面上的襯里層。這里，溝槽氧化物層優(yōu)選地是通過熱氧化形成的硅氧化物層，并且襯里層優(yōu)選地是硅氮化物層。
優(yōu)選地，形成間隙填充絕緣層包括形成用于填充溝槽和溝槽掩模形成的位于半導(dǎo)體襯底的形成溝槽位置的整個(gè)表面上的間隙區(qū)的絕緣層，并且隨后平面化絕緣層，直到露出溝槽掩模。此外，間隙填充絕緣層優(yōu)選地至少是采用化學(xué)氣相淀積(CVD)或者旋涂形成的硅氧化物層、以及采用CVD或者各向異性生長(zhǎng)形成的硅層中的一個(gè)。
狹縫開口是通過各向異性蝕刻工藝形成的。這里，形成狹縫開口，以便形成在溝槽上的間隙填充絕緣圖形的頂表面具有與露出的有源區(qū)相同的高度。同時(shí)，在形成狹縫開口之前，該方法還可以包括離子注入工藝，用來形成在半導(dǎo)體襯底中的阱。此外，在形成接觸栓塞之前，該方法還可以包括離子注入工藝，用來形成在有源區(qū)中的經(jīng)過接觸開口露出的源/漏。
優(yōu)選地，在形成柵圖形之前，柵間隔層該形成在狹縫開口的側(cè)壁上。這里，柵間隔層是用具有相對(duì)于溝槽掩模圖形的蝕刻選擇性的材料形成的。此外，在形成接觸栓塞之前，開口間隔層可以還形成在接觸開口的側(cè)壁上。此外，在形成開口間隔層之前，各向同性蝕刻工藝可以進(jìn)一步地進(jìn)行，以增加接觸開口的寬度。
同時(shí)，接觸栓塞優(yōu)選地是由包含硅原子的導(dǎo)電層通過采用各向異性生長(zhǎng)形成的。此外，形成接觸栓塞優(yōu)選地包括形成接觸栓塞導(dǎo)電層來填充接觸開口，并且隨后平面化接觸栓塞導(dǎo)電層直到露出間隙填充絕緣圖形的頂表面。
形成柵圖形包括在通過狹縫開口露出的有源區(qū)上順序疊層?xùn)沤^緣層、柵導(dǎo)電圖形以及封蓋絕緣圖形。這里，柵導(dǎo)電圖形填充狹縫開口的底區(qū)，在那里形成了柵絕緣層，并且具有低于溝槽掩模圖形和間隙填充絕緣圖形的頂表面的頂表面。此外，封蓋絕緣圖形填充細(xì)長(zhǎng)開口的頂區(qū)，在那里形成了柵導(dǎo)電圖形。在此，封蓋絕緣圖形是用具有相對(duì)于溝槽掩模圖形的蝕刻選擇性的材料形成的。
同時(shí)，在形成封蓋絕緣圖形之前，柵層間絕緣層可以進(jìn)一步地形成，以一致地覆蓋狹縫開口的側(cè)壁，在那里形成的柵導(dǎo)電層。此外，該方法可以進(jìn)一步地包括在包括柵層間絕緣層的半導(dǎo)體襯底的整個(gè)表面上形成柵上部導(dǎo)電層，以填充狹縫開口，并且隨后深度蝕刻?hào)派喜繉?dǎo)電層，以形成柵上部導(dǎo)電圖形，其頂表面比溝槽掩模圖形和間隙填充絕緣圖形的頂表面低。最終的柵圖形通常用作非易失存儲(chǔ)器的柵極。因此，柵層間絕緣層優(yōu)選地是氧化物-氮化物-氧化物(ONO)層。
柵導(dǎo)電圖形優(yōu)選地是采用深度蝕刻工藝形成的。即，為了形成柵導(dǎo)電圖形，柵導(dǎo)電層被形成來填充狹縫開口，并且隨后采用深度蝕刻工藝時(shí)刻，直到柵導(dǎo)電層的頂表面變得比狹縫開口的頂表面低。這里，柵圖形優(yōu)選地用具有相對(duì)于溝槽掩模圖形的蝕刻選擇性的材料覆蓋。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種半導(dǎo)體器件，其中的節(jié)接觸孔具有長(zhǎng)方體形狀。該器件包括半導(dǎo)體襯底，在那里形成了用于定義有源區(qū)的溝槽，間隙填充絕緣圖形，用于填充溝槽，并且具有露出有源區(qū)的接觸開口，以及接觸栓塞，經(jīng)接觸開口連接到有源區(qū)。這里，間隙填充絕緣圖形具有比有源區(qū)的表面高的表面，并且填充溝槽。此外，接觸開口是空的具有長(zhǎng)方體形狀的。
柵圖形可以進(jìn)一步地在跨過有源區(qū)和溝槽的狹縫開口中露出。這里，細(xì)長(zhǎng)形溝槽是通過間隙填充絕緣圖形和接觸栓塞的側(cè)壁定義的。此外，柵圖形的頂表面是與間隙填充絕緣圖形的頂表面等高的。間隙填充絕緣圖形優(yōu)選地是從硅氧化物層、SGS層和硅層組成的組中選出的至少一個(gè)。此外，接觸栓塞可以是外延硅層或者多晶硅層。此外，開口間隔層可以進(jìn)一步地露出在接觸開口和接觸栓塞之間。
優(yōu)選地，柵圖形是用順序疊層的柵絕緣層、柵導(dǎo)電圖形和封蓋圖形形成的。這里，封蓋圖形優(yōu)選地具有與間隙填充絕緣圖形相同的化學(xué)成分。此外，柵間隔層可以進(jìn)一步地位于柵圖形的側(cè)壁上，以將柵圖形與接觸栓塞和間隙填充絕緣圖形隔離。
此外，順序疊層的柵層間絕緣層和柵上部導(dǎo)電圖形可以進(jìn)一步地露出在柵導(dǎo)電圖形和封蓋圖形之間。柵圖形通常用于非易失存儲(chǔ)器的柵極。為此，柵層間絕緣層優(yōu)選地是氧化物-氮化物-氧化物(ONO)層，并且可以包括用于覆蓋柵上部導(dǎo)電圖形的側(cè)壁延伸部分。


圖1A到圖8A示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的頂視平面圖；圖1B到圖8B示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的橫截面圖；圖1C到圖8C示出了示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的透視圖；圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的透視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明，其中示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。但是，該發(fā)明可以采用不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并且不應(yīng)該局限于這里闡述的實(shí)施例。此外，這些提供的實(shí)施例使得該公開能夠透徹并且完整，并且將完全地向本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員轉(zhuǎn)達(dá)本發(fā)明的范圍。在圖中，層和區(qū)的厚度被放大了，以便清楚。而且可以理解，當(dāng)層被指出在另一層或者襯底“上”的時(shí)候，它可以直接在另一層或者襯底上，或者在他們之間也可以出現(xiàn)中間層。相同的部分采用相同的編號(hào)。
圖1A到圖8A示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的頂視平面圖。圖1B到圖8B示出了沿著圖1A到8A的I-I′線的橫截面圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法。并且圖1C到圖8C示出了示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的透視圖。
參考圖1A、1B和1C，溝槽掩模層形成在半導(dǎo)體襯底10上，并且被構(gòu)圖形成多個(gè)溝槽掩模20，它露出了半導(dǎo)體襯底10的預(yù)定的區(qū)。接下來，露出的襯底10采用溝槽掩模20作為蝕刻掩模進(jìn)行蝕刻，從而形成定義源區(qū)10a的溝槽15。這里，溝槽15形成在半導(dǎo)體襯底10中，并且被溝槽掩模20包圍的間隙區(qū)形成在溝槽15之上(見圖1C)。
溝槽掩模20優(yōu)選地用焊盤氧化物層和掩模犧牲層形成，它們是順序疊層的。這里，焊盤氧化物層是用桂氧化物層形成的，并且掩模犧牲層是用硅氮化物層形成的。
用于形成溝槽15的蝕刻工藝優(yōu)選地是各向異性蝕刻工藝。同時(shí)，溝槽掩模20將被用作將在后面形成的柵圖形的模子。因此，溝槽掩模20的高度決定了后來的柵圖形的高度。因此，溝槽掩模20的高度是在考慮了將在后面的工藝中形成的柵圖形的高度而形成的。
參照?qǐng)D2A、2B和2C，間隙填充絕緣層30被形成為填充由于溝槽掩模20和溝槽15形成的間隙區(qū)。形成間隙填充絕緣層30包括形成絕緣層以填充在包含溝槽15的半導(dǎo)體襯底上的間隙區(qū)和溝槽15，并且隨后平面化絕緣層，直到露出溝槽掩模20的頂表面。形成間隙填充絕緣層30的平面化工藝優(yōu)選地是化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝。因此，間隙填充絕緣層30填充間隙區(qū)和溝槽15，并且具有與溝槽掩模20等高的頂表面。
同時(shí)，采用的用于形成溝槽15的蝕刻工藝通常是采用等離子體的各向異性蝕刻工藝。因此，溝槽15的內(nèi)壁可以受到等離子體引起的時(shí)刻損壞的影響。由于這種時(shí)刻損壞可能降低半導(dǎo)體器件的特性，所以優(yōu)選地在進(jìn)行熱處理工藝。該熱處理工藝優(yōu)選地是溝槽熱處理工藝，通過它，在形成間隙填充絕緣層30之前，在溝槽15的內(nèi)壁上形成了熱氧化物層(圖2B中的6)。
此外，在形成間隙填充絕緣層30之前，襯里層優(yōu)選地形成，以便保形地覆蓋半導(dǎo)體襯底的整個(gè)表面，在那里形成了溝槽熱氧化物層6。襯里層與絕緣層在平面化工藝中一起被蝕刻，從而形成了環(huán)繞間隙填充絕緣層30的襯里(圖B中的7)。該襯里是材料層，用于避免在下面的工藝中使用的氧氣或者其他雜質(zhì)通過溝槽15的內(nèi)壁滲透到半導(dǎo)體襯底10中。因此，襯底7優(yōu)選地用硅氮化物層形成，它具有優(yōu)良的擴(kuò)散阻擋特性。
間隙填充絕緣層30是用具有相對(duì)于溝槽掩模20的蝕刻選擇性的材料形成的。該間隙填充絕緣層30優(yōu)選地用硅氧化物層形成，并且還包括硅層。該硅氧化物層可以采用化學(xué)氣相淀積(CVD)或者旋涂形成，并且硅層可以通過CVD或者外延生長(zhǎng)形成。具體地，為了獲得半導(dǎo)體器件的高集成性，溝槽15和間隙區(qū)可能需要縱橫比(aspectratio)，它在單一的用于填充絕緣層的工藝中是非常難完成的。此時(shí)，為了填充溝槽15和間隙區(qū)而不留空，疊層和蝕刻工藝優(yōu)選地被進(jìn)行若干遍。結(jié)果，間隙填充絕緣層30具有了多層結(jié)構(gòu)。在優(yōu)選實(shí)施例中，SOG層或者硅外延層首先形成在溝槽15的底區(qū)上，以便降低間隙區(qū)的縱橫比。之后，用通過傳統(tǒng)的方法獲得的硅氧化物層填充剩下的間隙區(qū)。這里，間隙填充絕緣層30位于溝槽15和其上的間隙區(qū)上的，并且溝槽掩模20位于有源區(qū)10a上。此外，形成硅外延層可以包括露出在溝槽15之下的硅形成的半導(dǎo)體襯底的表面。
參照?qǐng)D3A、3B和3C，溝槽掩模20和間隙填充絕緣層30被構(gòu)圖，以便形成溝槽掩模圖形25，該圖形定義了橫跨有源區(qū)10a的細(xì)長(zhǎng)開口40，以及間隙填充絕緣圖形35。因此，溝槽掩模圖形25具有長(zhǎng)方體形狀并且位于有源區(qū)10a上。
細(xì)長(zhǎng)開口40是采用各向異性蝕刻工藝，通過蝕刻溝槽掩模20和間隙填充絕緣層30直到露出有源區(qū)的頂表面形成的。這里，蝕刻工藝優(yōu)選地采用沒有相對(duì)于溝槽掩模20和間隙填充絕緣層30的蝕刻選擇性的蝕刻配方，以便以相同的時(shí)刻速率來蝕刻這兩層。因此，在溝槽15的頂上的狹縫開口40的底是與有源區(qū)10a的頂表面大約等高的。但是，當(dāng)蝕刻配方具有相對(duì)于該兩個(gè)層20和30的蝕刻選擇性的時(shí)候，優(yōu)選地對(duì)蝕刻工藝的各種條件進(jìn)行調(diào)整，以便平面化狹縫開口40的整個(gè)底。
如上所述，狹縫開口40被形成為橫跨有源區(qū)10a和溝槽15等之上的。因此，間隙填充絕緣圖形35同時(shí)具有高表面和低表面。即，間隙填充絕緣圖形35具有不規(guī)則的表面。下表面35a對(duì)應(yīng)于形成在溝槽15之上的細(xì)長(zhǎng)開口40的底。
同時(shí)，在形成細(xì)長(zhǎng)開口40之前，可以進(jìn)行離子注入工藝來形成在半導(dǎo)體襯底10中的雜質(zhì)阱(未示出)?？紤]到晶格缺陷和及其修復(fù)方法，該用于形成雜質(zhì)阱的離子注入工藝能夠在工藝順序上引起各種的改變。
參照?qǐng)D4A、4B和4C，柵間隔層50形成在狹縫開口40的側(cè)壁上。
為了形成柵間隔層50，首先，柵間隔層是一致地位于半導(dǎo)體襯底上的形成狹縫開口40的位置上的。接下來，柵間隔層采用具有相對(duì)于半導(dǎo)體襯底10的蝕刻選擇性的蝕刻配方來進(jìn)行各向異性蝕刻。
這里，柵間隔層是用具有相對(duì)于溝槽掩模圖形25的蝕刻選擇性的材料層形成的，優(yōu)選地，是硅氧化物層。而且，柵間隔層是采用各向異性蝕刻工藝形成的，以便避免間隙填充絕緣圖形36的蝕刻損壞。
參照?qǐng)D5A、5B和5C，柵圖形60被形成以便填充形成柵間隔層50的狹縫開口40。該柵圖形60優(yōu)選地用順序疊層的柵絕緣層62、柵導(dǎo)電圖形63和封蓋圖形65形成。
柵絕緣層62優(yōu)選地是通過熱氧化通過狹縫開口40露出的有源區(qū)10a得到的硅氧化物層。形成柵導(dǎo)電圖形63包括疊層?xùn)艑?dǎo)電層，填充形成柵絕緣層62的半導(dǎo)體襯底上的整個(gè)表面上的狹縫開口40，并且隨后深度蝕刻?hào)艑?dǎo)電層。這里，深度蝕刻工藝的進(jìn)行使得柵導(dǎo)電圖形63的頂表面變得比柵間隔層50低。此外，深度蝕刻工藝是采用具有相對(duì)于溝槽掩模圖形25、間隙填充絕緣圖形35和柵間隔層50的蝕刻選擇性的蝕刻配方進(jìn)行的。而且，深度蝕刻工藝可以采用各向同性蝕刻工藝或者各向異性蝕刻工藝來進(jìn)行。此外，在進(jìn)行深度蝕刻工藝之前，用于平面化柵導(dǎo)電層的頂表面的工藝可以進(jìn)行。該柵導(dǎo)電圖形63優(yōu)選地是順序疊層的多晶硅層和鎢層。在此，多晶硅層和鎢層都優(yōu)選地是通過順序進(jìn)行前述的疊層和蝕刻工藝形成的。
封蓋圖形65是用具有相對(duì)于溝槽掩模圖形25的蝕刻選擇性的材料形成的。因此，封蓋圖形65優(yōu)選地是用與柵間隔層50相同的硅氧化物層形成的。形成封蓋圖形65包括在包含柵導(dǎo)電圖形63的半導(dǎo)體襯底的整個(gè)表面上形成封蓋層，并且隨后平面化封蓋層直到溝槽掩模圖形25露出來。因此，封蓋圖形65形成在比柵間隔層50低預(yù)定的深度的柵導(dǎo)電圖形63的頂表面上，如上所述。該平面化工藝可以采用CMP。
當(dāng)柵圖形用于閃存器件的時(shí)候，柵層間絕緣層和柵上部導(dǎo)電圖形可以進(jìn)一步地形成在柵導(dǎo)電圖形63和封蓋圖形65之間。這里，柵層間絕緣層優(yōu)選地是用ONO層形成的。而且，柵上部導(dǎo)電圖形優(yōu)選地是用順序疊層的多晶硅和硅化物層形成的。此時(shí)，柵導(dǎo)電圖形63優(yōu)選地用多晶硅形成。
形成柵層間絕緣層和柵上部導(dǎo)電圖形包括保形地在包含柵導(dǎo)電圖形63的整個(gè)半導(dǎo)體襯底的表面上形成柵層間絕緣層。接下來，形成柵上部導(dǎo)電層來填充形成柵層間絕緣層的狹縫開口40。隨后，采用深度蝕刻工藝來蝕刻?hào)派喜繉?dǎo)電層，從而形成具有低于溝槽掩模圖形25的頂表面的柵上部導(dǎo)電圖形。因此，柵層間絕緣層具有側(cè)壁延伸部分，該部分蓋住了柵上部導(dǎo)電圖形和封蓋圖形65的側(cè)壁。隨后，通過上述的方法形成封蓋圖形65。
參照?qǐng)D6A、6B和6C，溝槽掩模圖形25被除去，以通過露出在柵圖形60的兩側(cè)上的有源區(qū)10a來形成接觸開口77。溝槽掩模圖形采用具有相對(duì)于間隙填充絕緣圖形35、柵間隔層50和半導(dǎo)體襯底10的蝕刻選擇性的蝕刻配方去除。除去的工藝優(yōu)選地采用包含有磷酸的蝕刻劑進(jìn)行，但是也可以使用干蝕刻工藝。同時(shí)，柵導(dǎo)電圖形63被封蓋圖形65和柵間隔層50包圍，它是用具有相對(duì)于用于蝕刻溝槽掩模圖形25的蝕刻配方的蝕刻選擇性的材料形成的。因此，柵導(dǎo)電圖形63可以避免具有在蝕刻工藝中的蝕刻損壞。
在形成接觸開口77之后，采用柵圖形60和柵間隔層50作為掩模來進(jìn)行離子注入工藝，從而形成在露出的有源區(qū)的輕摻雜的區(qū)72。
如上所述，溝槽掩模圖形25具有長(zhǎng)方體形狀，并且通過除去溝槽掩模圖形25獲得的接觸開口77也具有長(zhǎng)方體形狀。因此，清摻雜區(qū)72具有矩形形狀(見圖6A)。此外，當(dāng)溝槽掩模圖形25是用順序疊層的硅氧化物層和硅氮化物層形成的時(shí)候，硅氧化物層在用于形成接觸開口77的蝕刻工藝過程中是不能除去的。此時(shí)，不能除去的硅氧化物層在用于形成輕摻雜的區(qū)72的離子注入工藝中可以用作緩沖層。
參照?qǐng)D7A、7B和7C，開口間隔層70形成在接觸開口77的側(cè)壁上。高濃度的離子注入工藝是采用開口間隔層77和柵圖形60作為掩模進(jìn)行的，從而形成了在有源區(qū)10a中的重?fù)诫s區(qū)74。該重?fù)诫s區(qū)74構(gòu)成了與輕摻雜區(qū)72在一起的輕摻雜漏(LDD)節(jié)區(qū)。
開口間隔層70優(yōu)選地用從硅氮化物層、硅氧化物層和硅氧氮化物層組成的組中選擇的一個(gè)形成的。這里，如上所述，如果保留了包含在溝槽掩模圖形25中的硅氧化物層，則在形成開口間隔層70的各向異性蝕刻工藝中用硅氧化物層作為蝕刻停止層。當(dāng)形成開口間隔層70之后，保留的硅氧化物層被除去以便露出有源區(qū)10a。
此外，在形成開口間隔層70之前，可以進(jìn)一步地進(jìn)行濕蝕刻工藝來擴(kuò)展接觸開口77的寬度。該濕蝕刻工藝是優(yōu)選地采用除去溝槽掩模圖形25的工藝或者能夠在形成接觸開口77之后進(jìn)行的通常的清潔工藝進(jìn)行的。接觸開口77的寬度的擴(kuò)展使得能夠穩(wěn)定地進(jìn)行下面的形成接觸栓塞的工藝。
參照?qǐng)D8A、8B和8C，形成了接觸栓塞80以填充形成開口間隔層70的接觸開口77。
該接觸栓塞80是用從諸如硅、鎢、鈦、鈦氮化物、鋁和銅的導(dǎo)電材料組成的組中選出的至少一個(gè)形成的。此外，接觸栓塞80可以采用CVD或者物理氣相淀積(PVD)形成的。具體地，通過采用前述的技術(shù)，用于填充接觸開口77的接觸栓塞導(dǎo)電層形成在形成開口間隔層70的半導(dǎo)體襯底的整個(gè)表面上。接下來，接觸栓塞導(dǎo)電層被采用深度蝕刻工藝蝕刻，以露出間隙填充絕緣圖形35。這里，深度蝕刻工藝優(yōu)選地用CMP進(jìn)行。
同時(shí)，當(dāng)接觸栓塞80用硅形成的時(shí)候，除了前述的方法外，還可以采用外延生長(zhǎng)。這里，將形成接觸栓塞80的有源區(qū)是通過接觸開口77定義的。因此，間隙填充絕緣圖形35和開口間隔層70分開了彼此毗鄰的接觸栓塞。因此，當(dāng)接觸栓塞采用外延生長(zhǎng)用硅形成的時(shí)候，在毗鄰的接觸栓塞80之間不會(huì)引起短路。
根據(jù)本發(fā)明，接觸開口77是用在不同材料之間的蝕刻選擇性形成的。該蝕刻選擇性使得接觸開口77與柵圖形60自對(duì)準(zhǔn)。因此，在傳統(tǒng)的采用光刻工藝的方法中發(fā)生的錯(cuò)位可以被最小化。而且，因?yàn)榻佑|開口77可以具有長(zhǎng)方體形狀，所以由于光刻工藝引起的圓化現(xiàn)象(rounding phenomenon)可以被實(shí)質(zhì)上地消除，并且開口的寬度可以適當(dāng)?shù)乇３帧?br> 圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的透視圖。
參照?qǐng)D9，用于定義有源區(qū)的溝槽15位于半導(dǎo)體襯底15的預(yù)定區(qū)上。順序疊層的溝槽熱氧化物層6和襯里7蓋住了溝槽15的內(nèi)壁。溝槽熱氧化物層6和襯里7分別是硅氧化物層和硅氮化物層。
其中用間隙填充絕緣圖形35填充了襯里7的溝槽15被用作器件隔離層。因此，間隙填充絕緣圖形35優(yōu)選地是硅氧化物層。但是，當(dāng)溝槽15具有使得很難用單一的硅氧化物層填充溝槽縱橫比的時(shí)候，可以進(jìn)一步地在溝槽15的底區(qū)放置SOG層或者硅外延層。如果硅外延層被放置了，則將溝槽熱氧化物層6和襯里7的底除去以露出溝槽15的底。
在間隙填充絕緣圖形35上放置有柵圖形60以跨過有源區(qū)和溝槽。這里，柵圖形60的底與有源區(qū)的頂表面等高。即，柵圖形60與有源區(qū)的頂表面接觸。而且，柵圖形60優(yōu)選地具有平面底。柵圖形60包括順序疊層的柵絕緣層62、柵導(dǎo)電圖形63和封蓋圖形65。柵絕緣層62優(yōu)選地是形成在有源區(qū)上的硅氧化物層。柵導(dǎo)電圖形63是用從多晶硅、和諸如鎢(W)、鈷(Co)和銅(Cu)組成的組中選出的一種形成的。封蓋圖形65優(yōu)選地是用與間隙填充絕緣圖形35相同的化學(xué)成分形成的。這里，間隙填充絕緣圖形35的頂部?jī)?yōu)選地與柵圖形60的頂部等高。因此，間隙填充絕緣圖形35用作層間電介質(zhì)，它將彼此毗鄰的柵圖形60絕緣。
因?yàn)殚g隙填充絕緣圖形35形成在溝槽15上，它不覆蓋有源區(qū)。因此，接觸開口77被形成以露出在柵圖形60和間隙填充絕緣圖形35之間的有源區(qū)。即，接觸開口77與柵圖形60自對(duì)準(zhǔn)。因此，接觸開口77是長(zhǎng)方體形狀的空口，而不是通過光刻或者蝕刻工藝形成的傳統(tǒng)的開口的圓形。因?yàn)榻佑|開口77具有長(zhǎng)方體形狀，所以在包括光刻工藝的構(gòu)圖工藝中的圓化現(xiàn)象可以被最小化。該圓化現(xiàn)象使得開口的邊緣被圓化得不象設(shè)計(jì)的形狀了，從而減小了開口的寬度。
接觸開口77用接觸栓塞80填充。開口間隔層70位于接觸開口77的側(cè)壁上，以電絕緣接觸栓塞80和柵圖形60。接觸栓塞80使用從硅(Si)、鎢(W)、鈦(Ti)、鈦氮化物(TiN)、和鋁(Al)組成的組中選出的至少一個(gè)形成的。這里，硅層優(yōu)選地是包含雜質(zhì)或者多晶硅層的外延硅層。此外，開口間隔層70包括從硅氮化物層、硅氧化物層和硅層組成的組中選出的至少一個(gè)。
包括輕摻雜區(qū)72和重?fù)诫s區(qū)74的LDD結(jié)構(gòu)的節(jié)區(qū)形成在接觸開口77之下的有源區(qū)中。此外，柵間隔層50位于柵圖形60的側(cè)壁上。柵間隔層50是用與間隙填充絕緣圖形35相同的化學(xué)成分形成的，優(yōu)選地，硅氧化物層。此外，柵間隔層50優(yōu)選地具有與用各向異性蝕刻工藝形成的通常的間隔層相同的形狀。因此，接觸柵圖形60的側(cè)壁具有彎曲形狀。此時(shí)，柵圖形60具有比頂區(qū)寬的底區(qū)。
柵圖形60可以是用于閃存器件的柵圖形。此時(shí)，順序疊層的柵層間絕緣層和柵上部導(dǎo)電圖形可以進(jìn)一步地放置在柵導(dǎo)電圖形63和封蓋圖形65之間。柵層間絕緣層可以是ONO層。這里，柵層間絕緣層具有覆蓋柵上部導(dǎo)電圖形和封蓋圖形65的側(cè)壁的側(cè)壁延伸部分。此外，柵上部導(dǎo)電圖形優(yōu)選地是順序疊層的多晶硅層和硅化物層。
根據(jù)本發(fā)明，接觸開口是通過采用在不同的材料之間的蝕刻選擇性形成的。當(dāng)采用蝕刻選擇性的時(shí)候，接觸開口是與柵圖形自對(duì)準(zhǔn)的。因此，當(dāng)接觸開口通過光刻工藝形成的時(shí)候發(fā)生的錯(cuò)位可以被最小化。結(jié)果，半導(dǎo)體器件可以高度集成。
此外，根據(jù)本發(fā)明，接觸開口是與柵圖形自對(duì)準(zhǔn)的，并且具有長(zhǎng)方體形狀。因此，圓化現(xiàn)象可以被最小化，并且因此可以適當(dāng)?shù)乇３珠_口的寬度。結(jié)果，半導(dǎo)體器件可以高度地集成。
盡管參照

了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員可以理解，在不脫離所附的權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可以作出形式上或者細(xì)節(jié)上的修改。
權(quán)利要求
1.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括在半導(dǎo)體襯底上形成多個(gè)溝槽掩模；通過將溝槽掩模作為蝕刻掩模來蝕刻半導(dǎo)體襯底，以形成用于定義有源區(qū)的溝槽，溝槽和溝槽掩模定義了間隙區(qū)；用間隙填充絕緣層來填充間隙區(qū)；構(gòu)圖溝槽掩模和間隙填充絕緣層，直到露出有源區(qū)的頂表面，以形成溝槽掩模圖形和間隙填充絕緣圖形，溝槽掩模圖形和間隙填充絕緣圖形定義了延伸跨過有源區(qū)的狹縫開口；在狹縫開口中形成柵圖形；除去溝槽掩模圖形，以形成露出有源區(qū)的接觸開口；以及形成接觸栓塞來填充接觸開口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，溝槽掩模是用具有相對(duì)于間隙填充絕緣層的蝕刻選擇性的材料形成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，溝槽掩模是用硅氮化物層形成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，用于形成溝槽的蝕刻工藝是采用各向異性的蝕刻工藝進(jìn)行的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，在形成間隙填充絕緣層之前，還包括形成溝槽氧化物層來覆蓋溝槽的內(nèi)壁；以及形成在包括溝槽氧化物層的半導(dǎo)體襯底的表面上的襯里層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，溝槽氧化物層是采用熱硅氧化物層形成的。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，襯里層是硅氮化物層形成的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，形成間隙填充絕緣層包括形成用于填充由溝槽和溝槽掩模限定的間隙區(qū)的，在形成溝槽的半導(dǎo)體襯底表面上的絕緣層，并且平面化絕緣層，直到露出溝槽掩模。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，絕緣層是通過多個(gè)疊層和蝕刻工藝形成的多層。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，間隙填充絕緣層包括采用化學(xué)氣相淀積或者旋涂形成的硅氧化物層。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，形成狹縫開口包括采用各向異性蝕刻工藝來蝕刻間隙填充絕緣層和溝槽掩模，直到露出有源區(qū)的頂表面。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成狹縫開口，以便形成在溝槽中的間隙填充絕緣圖形的頂表面具有與有源區(qū)的頂表面相同的高度。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，在形成狹縫開口之前，進(jìn)一步進(jìn)行離子注入工藝，用來形成在半導(dǎo)體襯底中的阱。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，在形成接觸栓塞之前，進(jìn)一步地進(jìn)行離子注入工藝，用來形成在有源區(qū)中的經(jīng)過接觸開口露出的源/漏。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，在形成柵圖形之前，進(jìn)一步地在狹縫開口的側(cè)壁上形成柵間隔層。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，柵間隔層是用具有相對(duì)于溝槽掩模圖形的蝕刻選擇性的材料形成的。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，在形成接觸栓塞之前，在接觸開口的側(cè)壁上形成開口間隔層。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，在形成開口間隔層之前，進(jìn)一步地進(jìn)行各向同性蝕刻工藝，以增加接觸開口的寬度。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，接觸栓塞是由包含硅原子的導(dǎo)電材料層，通過采用外延生長(zhǎng)形成的。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成接觸栓塞包括形成接觸栓塞導(dǎo)電層來填充接觸開口，以及平面化接觸栓塞導(dǎo)電層，直到露出間隙填充絕緣圖形的頂表面。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，形成柵圖形包括在通過狹縫開口露出的有源區(qū)上形成柵絕緣層；形成柵導(dǎo)電圖形，以填充狹縫開口的底區(qū)，在那里形成了柵絕緣層；以及形成封蓋絕緣圖形來填充形成柵導(dǎo)電圖形的狹縫開口的頂區(qū)，其中柵導(dǎo)電圖形具有大致低于溝槽掩模圖形和間隙填充絕緣圖形的頂表面的頂表面。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中柵絕緣層是采用熱氧化形成的硅氧化物層。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，柵導(dǎo)電圖形是用從多晶硅和金屬組成的組中選擇的至少一個(gè)形成的。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，封蓋絕緣圖形是用具有相對(duì)于溝槽掩模圖形的蝕刻選擇性的材料形成的。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，在形成封蓋絕緣圖形之前，還包括形成柵層間絕緣層，以保形地覆蓋狹縫開口的內(nèi)壁，在那里形成了柵導(dǎo)電圖形；在包括柵層間絕緣層的半導(dǎo)體襯底的表面上形成柵上部導(dǎo)電層，以填充狹縫開口；并且深度蝕刻?hào)派喜繉?dǎo)電層，以形成柵上部導(dǎo)電圖形，其頂表面比溝槽掩模圖形和間隙填充絕緣圖形的頂表面低。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，柵層間絕緣層是氧化物-氮化物-氧化物層。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，柵上部導(dǎo)電層使用順序疊層的多晶硅層和硅化物層形成的。
28.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，形成柵導(dǎo)電圖形包括在包括柵絕緣層的半導(dǎo)體襯底的表面上形成柵導(dǎo)電層，以填充狹縫開口；并且深度蝕刻?hào)艑?dǎo)電層，直到柵導(dǎo)電層的頂表面比狹縫開口的頂部低。
29.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，柵圖形被具有相對(duì)于溝槽掩模圖形的蝕刻選擇性的材料覆蓋。
30.一種半導(dǎo)體器件，包括半導(dǎo)體襯底，在那里形成了用于定義有源區(qū)的溝槽；間隙填充絕緣圖形，填充在溝槽中，并且具有露出有源區(qū)的接觸開口；以及接觸栓塞，形成在接觸開口中，并且連接到有源區(qū)，其中接觸開口是長(zhǎng)方體空口。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的器件，其中，間隙填充絕緣圖形包括硅氧化物層。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的器件，還包括柵圖形，位于延伸跨過有源區(qū)和溝槽的狹縫開口中，其中狹縫開口是用間隙填充絕緣圖形和接觸栓塞限定的。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的器件，其中，柵圖形的頂表面與間隙填充絕緣圖形的頂?shù)雀摺?br> 34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的器件，其中，柵圖形是順序疊層的柵絕緣層、柵導(dǎo)電圖形和封蓋圖形。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的器件，其中，封蓋圖形具有與間隙填充絕緣圖形基本相同的化學(xué)成分。
36.根據(jù)權(quán)利要求32所述的器件，進(jìn)一步包括位于柵圖形的側(cè)壁上的柵間隔層，以將柵圖形與接觸栓塞和間隙填充絕緣圖形隔開。
37.根據(jù)權(quán)利要求34所述的器件，進(jìn)一步包括順序疊層的在柵導(dǎo)電圖形和封蓋圖形之間的柵層間絕緣層和柵上部導(dǎo)電圖形。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的器件，其中，柵層間絕緣層是氧化物-氮化物-氧化物層。
39.根據(jù)權(quán)利要求37所述的器件，其中，柵層間絕緣層進(jìn)一步具有用于覆蓋柵上部導(dǎo)電圖形的側(cè)壁的側(cè)壁延伸部分。
40.根據(jù)權(quán)利要求34所述的器件，其中，柵導(dǎo)電圖形是用多晶硅和金屬中的至少一種形成的。
41.根據(jù)權(quán)利要求30所述的器件，其中，接觸栓塞是外延硅層和多晶硅層中的一種。
42.根據(jù)權(quán)利要求30所述的器件，進(jìn)一步包括位于接觸開口和接觸栓塞之間的開口間隔層。
43.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，進(jìn)一步包括在溝槽的底部的外延硅層或者SOG層。
44.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在溝槽的底部形成外延硅層或者SOG層。
全文摘要
多個(gè)用于定義有源區(qū)的溝槽形成在半導(dǎo)體襯底上，用多個(gè)溝槽掩模。間隙填充絕緣層形成在最終結(jié)構(gòu)上以便填充溝槽和溝槽掩模定義的間隙區(qū)。接下來，溝槽掩模和間隙填充絕緣層被構(gòu)圖來形成用于定義狹縫開口的溝槽掩模圖形和間隙填充絕緣圖形，它延伸跨過并且露出有源區(qū)。柵圖形形成在狹縫開口中，并且溝槽掩模圖形被除去以形成露出有源區(qū)的接觸開口。接下來，接觸栓塞被形成以填充接觸開口。這里，接觸開口是自對(duì)準(zhǔn)地采用在溝槽掩模和間隙填充絕緣層之間的蝕刻選擇性形成的。最終的接觸開口是長(zhǎng)方體形狀的空口。
文檔編號(hào)H01L29/792GK1474436SQ0314382
公開日2004年2月11日 申請(qǐng)日期2003年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月26日
發(fā)明者金志永, 樸濟(jì)民 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社