專利名稱：在半導(dǎo)體器件中形成柵極的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造半導(dǎo)體器件的方法，尤其涉及一種在半導(dǎo)體器件中形成柵極的方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件的大規(guī)模集成電路中的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則已逐漸縮小，因而造成柵極間之間距的變小。在考慮晶體管特性(例如短溝效應(yīng)及更新特性(refresh characteristic))的情況下，目前企圖要在一有限界定的間距中增大柵極的線寬。
圖1A及圖1B所示為在半導(dǎo)體器件中形成柵極的傳統(tǒng)方法的截面視圖。
參考圖1A，場(chǎng)氧化層11形成于基板10中，由此界定上述基板10的激活區(qū)。然后，柵極絕緣層12形成于包含有上述基板10及上述場(chǎng)氧化層11的基板結(jié)構(gòu)上。多晶硅層13及第一鎢層14依序沉積于上述柵極絕緣層12上，以形成一柵極結(jié)構(gòu)。之后，氮化物層15及第二鎢層16依序形成于上述第一鎢層14上。光刻膠圖案18形成于上述第二鎢層16上。通過使用柵極掩模來實(shí)施光刻術(shù)，以形成上述光刻膠圖案18。
在此，上述氮化物層15及上述第二鎢層16用以作為硬掩模。特別的是，上述第二鎢層16為蝕刻阻擋層，用以防止上述氮化物層15在隨后用以形成柵極結(jié)構(gòu)的蝕刻制程中被蝕刻掉。
參考圖1B，通過使用上述光刻膠圖案作為掩模來連續(xù)地蝕刻圖1A所示的第二鎢層16、氮化物層15、第一鎢層14及多晶硅層13。
雖然圖1B未示出，但該蝕刻制程分兩個(gè)步驟進(jìn)行。首先，通過使用上述光刻膠圖案18作為掩模，來蝕刻上述第二鎢層16及上述氮化物層15。然后，去除上述光刻膠圖案18。其次，通過使用氮化物硬掩模15A作為掩模來實(shí)施另一蝕刻制程，以形成包括已圖案化鎢層14A及已圖案化多晶硅層13A的柵極100。如上所述，為了保護(hù)上述氮化物硬掩模15A在上述柵極100的形成期間不會(huì)被蝕刻掉，在此形成一額外硬掩模，即鎢層硬掩模(未顯示)，其中該鎢層硬掩模從上述第一蝕刻制程所獲得并在上述柵極100的形成期間被蝕刻掉。
在上述柵極100形成之后，一間隔氮化物層19形成于上述所得的最終基板結(jié)構(gòu)的整個(gè)表面上，以覆蓋上述柵極100及上述氮化物硬掩模15A。
然而，上述柵極100之間的間距逐漸變小已導(dǎo)致縱橫比(aspectratio)的增加，這將造成一些不好的效應(yīng)。例如經(jīng)常產(chǎn)生的負(fù)載效應(yīng)，其造成上述光刻膠圖案18的倒塌，以及由于在上述柵極100形成之后仍然保留殘余物，因而會(huì)產(chǎn)生電橋故障(bridge fail)。
圖2所示為在傳統(tǒng)柵極結(jié)構(gòu)形成期間可能產(chǎn)生的問題。在此，圖1A及圖1B所示的相同元件會(huì)以相同的參考符號(hào)來表示，并省略這些元件的詳細(xì)說明。在上述間隔氮化物層19形成之后，層間絕緣層20形成于上述所得的包括柵極100及間隔氮化物層19的基板結(jié)構(gòu)上，以絕緣上述柵極100之間的間隔。然而，可能在上述柵極100之間的層間絕緣層20中產(chǎn)生空隙200。然而，這些空隙會(huì)引發(fā)出一雙位故障(dual-bit failure)。結(jié)果，在上述柵極間所界定的間距中增加上述柵極的線寬至某一位準(zhǔn)時(shí)會(huì)受到限制。因此，很難在高度集成的半導(dǎo)體器件中獲得良好的晶體管特性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種在半導(dǎo)體器件中形成柵極的方法，其能通過確保上述柵極間有足夠間距及同時(shí)最大化在上述柵極間所界定的間距中的柵極的線寬，來獲得良好的晶體管特性。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種在半導(dǎo)體器件中形成柵極的方法，包括下列步驟連續(xù)地形成柵極絕緣層及層間絕緣層于基板上；圖案化上述層間絕緣層成為預(yù)定結(jié)構(gòu)，由此形成已圖案化層間絕緣層；形成氮化物層于上述已圖案化層間絕緣層上；同時(shí)蝕刻上述氮化物層及上述基板，由此獲得位于上述已圖案化層間絕緣層側(cè)面上的間隔物及在上述基板中具有預(yù)定深度的溝槽；形成導(dǎo)電層于上述溝槽上；以及平坦化上述導(dǎo)電層，由此形成上述柵極。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種半導(dǎo)體器件，包括基板；多個(gè)柵極絕緣層，形成于上述基板上；至少一阻擋金屬層，以彎曲線形式形成于上述柵極絕緣層之間及下方；以及至少一金屬層，形成于上述阻擋金屬層上。


通過下述優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖的描述，本發(fā)明的上述及其它目的與特征將會(huì)變得更加明顯，其中圖1A及圖1B所示為在半導(dǎo)體器件中形成柵極的傳統(tǒng)方法的截面視圖；圖2所示為一傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件的截面視圖，其中在形成柵極之后在層間絕緣層中會(huì)產(chǎn)生空隙；圖3A至3E所示為根據(jù)本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的在半導(dǎo)體器件中形成柵極的方法的截面視圖；圖4所示為根據(jù)本發(fā)明另一較佳實(shí)施例所制造的半導(dǎo)體器件的截面視圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的一較佳實(shí)施例。
圖3A至3E所示為根據(jù)本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的在半導(dǎo)體器件中形成柵極的方法的截面視圖。
參考圖3A，場(chǎng)氧化層31形成于基板30中，由此界定一激活區(qū)。然后，柵極絕緣層32形成于上述基板30及上述場(chǎng)氧化層31上，由氧化物所制成的層間絕緣層33形成于上述柵極絕緣層32上。之后，通過實(shí)施光刻制程來形成間隔型光刻膠圖案35于上述層間絕緣層33上，以取代形成傳統(tǒng)方法中通常使用的線型光刻膠圖案。其中，上述間隔型光刻膠圖案35通過形成上述傳統(tǒng)線型光刻膠的相反方式形成。即，當(dāng)使用上述傳統(tǒng)線型光刻膠圖案時(shí)，所需結(jié)構(gòu)形成于上述光刻膠圖案所存在的區(qū)域下方。相比之下，當(dāng)使用上述間隔型光刻膠圖案時(shí)，所需結(jié)構(gòu)形成于上述間隔型光刻膠圖案35間所產(chǎn)生的間隔下方。同樣地，可在上述間隔型光刻膠圖案35下方形成底部抗反射(BARC)層34，以防止在上述間隔光刻膠圖案35及上述層間絕緣層33間的接口處產(chǎn)生散射現(xiàn)象。
參考圖3B，使用上述間隔型光刻膠圖案35作為蝕刻掩模來蝕刻上述層間絕緣層33，以形成層間絕緣圖案33A。之后，去除上述間隔型光刻膠圖案35及上述BARC層34。間隔氮化物層36形成于上述所得的基板結(jié)構(gòu)上，以覆蓋上述層間絕緣圖案33A。
參考圖3C，實(shí)施毯覆式蝕刻處理(blanket etch process)，以同時(shí)蝕刻圖3B所示的間隔氮化物層36、柵極絕緣層32及基板30的部分。經(jīng)過上述毯覆式蝕刻處理，可在上述層間絕緣圖案33A的側(cè)面上形成間隔物36A，并在上述基板30中形成具有預(yù)定深度的溝槽37。最好通過在上述基板30及上述氧化層(即圖3B所示的層間絕緣圖案33A)之間適當(dāng)控制選擇比來進(jìn)行上述毯覆式蝕刻處理。此外，在上述毯覆式蝕刻處理期間，也蝕刻上述層間絕緣圖案33A的部分。在上述毯覆式蝕刻處理之后，實(shí)施用以控制晶體管特性的離子植入處理。
參考圖3D，阻擋金屬層38沿包含有溝槽37的上述所得的輪廓沉積。然后，鎢層39沉積于上述阻擋金屬層38上，以便完全掩埋形成于上述溝槽37中及上述層間絕緣圖案33A間的柵極區(qū)域。
參考圖3E，通過實(shí)施化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)制程來蝕刻圖3D所示的鎢層39及阻擋金屬層38，直到去除層間絕緣圖案33A的頂部為止。更特別地，進(jìn)行上述CMP制程來平坦化上述鎢層39及上述阻擋金屬層38，直到上述間隔物36A的頂部暴露為止。通過CMP制程，得到包括已平坦化層間絕緣圖案33B的已平坦化基板結(jié)構(gòu)，并形成包括已平坦化阻擋金屬層38A及已平坦化鎢層39A的柵極300。此外，可通過適當(dāng)?shù)乜刂粕鲜鯟MP制程中的控制參數(shù)的方法來調(diào)整上述柵極300的高度。
雖然未描述，但是上述已平坦化層間絕緣圖案33B可通過實(shí)施濕蝕刻制程來選擇地去除，其中上述已平坦化基板結(jié)構(gòu)浸入濕化學(xué)溶液中。經(jīng)由選擇性地去除上述已平坦化層間絕緣圖案33B，形成插塞接觸(landing plug contact，LPC)孔。之后，沉積多晶硅層，以掩埋上述LPC孔。實(shí)施回蝕制程，以形成接觸上述基板30的插塞(landing plug，LP)。
圖4所示為依據(jù)本發(fā)明另一較佳實(shí)施例所制造的半導(dǎo)體器件的截面視圖。
如圖所示，多個(gè)柵極絕緣層42形成于基板40上，其中基板40具有多個(gè)場(chǎng)氧化層41。此外，阻擋金屬層48A以彎曲線形式分別形成于上述柵極絕緣層42之間及下方。由鎢所制成的金屬層49A形成于每一阻擋金屬層48A上。上述阻擋金屬層48A及上述金屬層49A構(gòu)成柵極400。此外，還有多個(gè)形成于上述阻擋金屬層48A的每一側(cè)面部分上的間隔物46A，以及形成于上述間隔物之間的層間絕緣圖案43B。
根據(jù)本發(fā)明的上述較佳實(shí)施例，上述層間絕緣層在柵極形成前形成一層，然后通過使用上述光刻膠圖案只蝕刻上述層間絕緣層。因此，可防止上述光刻膠圖案倒塌及空隙形成于上述層間絕緣層中。
而且，在將上述柵極金屬層填入上述溝槽與上述層間絕緣圖案之間以及上述層間絕緣圖案間所形成的柵極區(qū)域之后，通過實(shí)施上述CMP制程來形成上述柵極。因此，在上述柵極中不會(huì)保留殘留物，而且可進(jìn)一步防止電橋形成現(xiàn)象的效應(yīng)。此外，上述溝槽增加了上述柵極的全部線寬，因此，即使上述柵極之間的間距增加，也可確保上述柵極有足夠線寬。在高度集成的裝置中，這種效應(yīng)進(jìn)一步改善短溝效應(yīng)及晶體管特性(例如更新特性)。
而且，具有使柵極信道長(zhǎng)度與上述溝槽長(zhǎng)度一樣增加的效應(yīng)。因此，信道摻雜濃度的降低可提供使電場(chǎng)減少的效應(yīng)，這些都?xì)w因于上述更新特性的改善。
本申請(qǐng)包含2003年12月24日向韓國專利局提出的第2003-0096314號(hào)韓國專利申請(qǐng)(KR 2003-0096314)的主題，其全部?jī)?nèi)容在此加以參考引用。
雖然結(jié)合較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但顯而易見的是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在不脫離下述權(quán)利要求所定義的本發(fā)明精神和范圍的情況下，做出各種變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種在半導(dǎo)體器件中形成柵極的方法，包括下列步驟連續(xù)地形成柵極絕緣層及層間絕緣層于基板上；圖案化所述層間絕緣層成為預(yù)定結(jié)構(gòu)，由此形成已圖案化層間絕緣層；形成氮化物層于所述已圖案化層間絕緣層上；同時(shí)蝕刻所述氮化物層及所述基板，由此獲得位于所述已圖案化層間絕緣層側(cè)面上的間隔物及在所述基板中具有預(yù)定深度的溝槽；形成導(dǎo)電層于所述溝槽上；以及平坦化所述導(dǎo)電層，由此形成所述柵極。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在形成所述間隔物及溝槽的步驟中，通過使用毯覆式蝕刻制程來進(jìn)行所述蝕刻。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述導(dǎo)電層由鎢層制成。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述導(dǎo)電層由阻擋金屬層及鎢層制成。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述平坦化步驟通過使用化學(xué)機(jī)械拋光制程來實(shí)施。
6.一種半導(dǎo)體器件，包括基板；多個(gè)柵極絕緣層，形成于所述基板上；至少一阻擋金屬層，以彎曲線形式形成于所述柵極絕緣層之間及下方；以及至少一金屬層，形成于所述阻擋金屬層上。
7.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所述金屬層為鎢層。
8.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，還包括多個(gè)間隔物，形成于所述阻擋金屬層的側(cè)面上；以及多個(gè)層間絕緣圖案，形成于所述間隔物之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在半導(dǎo)體器件中形成柵極的方法。上述方法包括下列步驟連續(xù)地形成柵極絕緣層及層間絕緣層于基板上；圖案化所述層間絕緣層成為預(yù)定結(jié)構(gòu)，由此形成已圖案化層間絕緣層；形成氮化物層于所述已圖案化層間絕緣層上；同時(shí)蝕刻所述氮化物層及所述基板，由此獲得位于所述已圖案化層間絕緣層側(cè)面上的間隔物及在所述基板中具有預(yù)定深度的溝槽；形成導(dǎo)電層于所述溝槽上；以及平坦化所述導(dǎo)電層，由此形成所述柵極。
文檔編號(hào)H01L21/28GK1638047SQ200410062358
公開日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2004年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月24日
發(fā)明者樸啟淳 申請(qǐng)人:海力士半導(dǎo)體有限公司