專利名稱：制造半導(dǎo)體器件的方法
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，特別涉及一種可防止由于在晶胞區(qū)(cell region)與周圍區(qū)(peripheral region)之間的階段差所導(dǎo)致的過程失敗，并且可防止由于此過程失敗所引起的產(chǎn)率損失的制造半導(dǎo)體器件的方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體器件已到達(dá)高度集成的階段，因此難以在上部與下部圖案之間形成接觸，亦即，難以在接合區(qū)(junction area)與位線(bit line)之間以及接合區(qū)與電容器之間形成接觸。
為了解決上述問題，定位填充同質(zhì)體(landing plug poly)目前被使用在大多數(shù)的半導(dǎo)體制造方法中，以便在上部圖案與下部圖案之間形成穩(wěn)定的電接觸(electric contact)。通過這種定位填充同質(zhì)體可獲得在接合區(qū)與位線之間以及接合區(qū)與電容器之間穩(wěn)定的電連結(jié)。
依照常規(guī)的半導(dǎo)體制造方法，在形成柵極后，BPSG層作為絕緣中間層沉積在此柵極上。然后，對(duì)此BPSG層進(jìn)行退火過程，使得此BPSG層融化并流入隙縫中，從而完全填充隙縫。
然而，因?yàn)檫@種常規(guī)的半導(dǎo)體制造方法可能必然地在晶胞區(qū)與周圍區(qū)引起階段差(step difference)，所以為了確保以下過程的可靠性，必需通過進(jìn)行晶胞開啟掩膜形成過程(cell-open mask forming process)，以及通過使用晶胞開啟掩膜的蝕刻過程來隱藏晶胞區(qū)。因此，常規(guī)的半導(dǎo)體制造方法不僅在半導(dǎo)體器件的制造中引起一些麻煩，也增加了制造成本。
此外，為了形成定位填充同質(zhì)體，常規(guī)的半導(dǎo)體制造方法在沉積多晶硅層后通過使用堿性泥漿進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光(CMP，Chemical MechanicalPolishing)過程。如果使用此堿性泥漿進(jìn)行CMP過程，在包括絕緣中間層材料的BPSG層與包括填充材料(plug material)的多晶硅層的表面中會(huì)形成凹陷(dishing)現(xiàn)象。
為此，為解決上述的凹陷問題，必需另外沉積氧化物層，從而在半導(dǎo)體器件的制造中引起一些麻煩。
特別是，拋光殘余物可能存在于凹陷區(qū)中，而無法通過以下的清潔過程完全除去。在這種情況下，在位線接觸體或儲(chǔ)存節(jié)點(diǎn)接觸體之間產(chǎn)生橋狀體，因而引起產(chǎn)率的損失。

發(fā)明內(nèi)容
因此，為解決出現(xiàn)在現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，作出了本發(fā)明。本發(fā)明之一目的是提供一種能防止在制造半導(dǎo)體器件的方法中過程麻煩的制造半導(dǎo)體器件的方法。
本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供一種能解決凹陷問題的制造半導(dǎo)體器件的方法，從而防止由于凹陷問題所導(dǎo)致的半導(dǎo)體器件的產(chǎn)率損失。
為了達(dá)成此目的，本發(fā)明提供一種制造半導(dǎo)體器件的方法，此方法包括下列步驟在半導(dǎo)體基板的上表面上形成具有氮化物硬質(zhì)掩膜的柵極；在半導(dǎo)體基板表面上，于柵極之間形成接合區(qū)；在所得的半導(dǎo)體基板構(gòu)造上形成第一BPSG層，使得柵極被第一BPSG層所覆蓋；使用具有介于氧化物層與氮化物層之間的高拋光選擇性的酸性泥漿對(duì)第一BPSG層進(jìn)行CMP過程，因而使得每個(gè)柵極的氮化物硬質(zhì)掩膜被曝露出來；在已經(jīng)過CMP過程拋光的第一BPSG層上形成第二BPSG層；通過蝕刻第二BPSG層與第一BPSG層形成定位填充接觸體，其同時(shí)曝露出形成在柵極之間的接合區(qū)的表面；在所得的半導(dǎo)體基板構(gòu)造上沉積多晶硅層，使得定位填充接觸體充滿著多晶硅層；以及，使用酸性泥漿對(duì)多晶硅層、第二BPSG層與氮化物硬質(zhì)掩膜進(jìn)行第二次CMP過程，使得定位填充同質(zhì)體與柵極接觸，同時(shí)被形成在柵極之間的接合區(qū)分開。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，形成第一BPSG層的步驟包括下列子步驟沉積包括10～25體積百分比的硼與5～12體積百分比的磷，厚度為3000至6000的BPSG層，以及在溫度為約700至900℃的蒸氣氛圍下，對(duì)所得的半導(dǎo)體基板構(gòu)造退火10～30分鐘，使得隙縫填充特性最大化。在進(jìn)行退火步驟以后，通過使用硫酸與過氧化氫進(jìn)行清潔步驟。
在對(duì)第一BPSG層所進(jìn)行的第一次CMP過程中使用的酸性泥漿包括膠態(tài)二氧化硅研磨劑(colloidal silica abrasive)且具有約2-7的pH值。此外，為改進(jìn)對(duì)氮化物層的拋光選擇性，可將0.1～3重量百分比的多環(huán)酸型材料(polycyclic acid-based material)，如聚丙烯酸或聚乙二醇加至酸性泥漿中。
形成第二BPSG層的步驟包括下列子步驟沉積厚度為500至3000的BPSG層，所述的BPSG層中包括2～10體積百分比的硼與1～5體積百分比的磷；以及在溫度為低于750℃的蒸氣氛圍下，對(duì)所得的半導(dǎo)體基板構(gòu)造退火10～30分鐘，使得硼離子對(duì)于所得的半導(dǎo)體基板構(gòu)造的擴(kuò)散效應(yīng)最小化，同時(shí)盡可能顯著地減少熱預(yù)算(thermal budget)。
在對(duì)多晶硅層、第二BPSG層與氮化物硬質(zhì)掩膜所進(jìn)行的第二次CMP過程中使用的酸性泥漿包括膠態(tài)二氧化硅研磨劑且具有約2-7的pH值。
附圖簡(jiǎn)述根據(jù)下述詳細(xì)描述以及結(jié)合附圖，本發(fā)明的上述和其他目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)更加顯而易見，其中圖1a至1g是用來解釋本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的制造半導(dǎo)體器件的方法的截面圖。
具體實(shí)施例方式
以下，將依


本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，在以下的描述和附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同或相似的組件，因此，相同或相似的組件將不重復(fù)敘述。
圖1a至1g是用來解釋本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的制造半導(dǎo)體器件的方法的截面圖。
參看圖1a，首先，制備具有由淺槽隔離(STI，Shallow Trench Isolation)方法所形成的槽形隔離層(trench-type isolation layer)2半導(dǎo)體基板1，其中槽形隔離層用于限定有效區(qū)。然后，柵極氧化物層3a，以多晶硅與鎢或硅化鎢的疊層形式的柵極導(dǎo)電層3b以及氮化物硬質(zhì)掩膜3c依序形成在半導(dǎo)體基板1上。然后，蝕刻氮化物硬質(zhì)掩膜3c、柵極導(dǎo)電層3b、與柵極氧化物層3a，從而在其上部形成具有氮化物硬質(zhì)掩膜3c的柵極3。
然后，在各柵極3的兩個(gè)側(cè)壁形成分隔物4后，對(duì)整個(gè)半導(dǎo)體基板的表面進(jìn)行源極/漏極離子注入(ion implantation)過程，從而在形成于半導(dǎo)體基板1表面上的柵極3之間形成接合區(qū)。
參看圖1b，第一BPSG層6以使得柵極3被第一BPSG層6所覆蓋的厚度形成在基板的結(jié)構(gòu)上。此時(shí)，第一BPSG層6包含10～25體積百分比的硼(B)與5～12體積百分比的磷，且以約3000～6000的厚度被沉積。然后，所得的基板構(gòu)造在溫度約為700～900℃的蒸氣氛圍下，進(jìn)行10～30分鐘的退火，使得第一BPSG層6被融化并流入隙縫中，從而最大化隙縫填充特征。然后，使用硫酸與過氧化氫，進(jìn)行清潔步驟。
參看圖1c，對(duì)第一BPSG層6進(jìn)行CMP過程，使得每個(gè)柵極3的氮化物硬質(zhì)掩膜3c被暴露出來。此時(shí)，對(duì)第一BPSG層6所進(jìn)行的CMP過程可利用使用改性的泥漿來進(jìn)行，優(yōu)選具有介于氧化物層與氮化物層之間的高拋光選擇性的酸性泥漿來進(jìn)行，以使得發(fā)生在第一BPSG層6的凹陷現(xiàn)象最小化。這種酸性泥漿包括膠態(tài)二氧化硅研磨劑且具有約2-7的pH值。此外，為了將在CMP過程中的氮化物硬質(zhì)掩膜3c的損失最小化，可將0.1～3重量百分比的多環(huán)酸型材料，例如聚丙烯酸或聚乙二醇加至酸性泥漿中。
此處，盡管未予以詳細(xì)描述，但是由于這種CMP過程通過使用柵極的氮化物硬質(zhì)掩膜作為拋光停止層(polishing stop layer)，所以不會(huì)在晶胞區(qū)與周圍區(qū)之間形成階段差，因此可省略晶胞開啟掩膜形成過程與蝕刻過程，從而可簡(jiǎn)化半導(dǎo)體制造方法，減少其制造成本。
參看圖1d，將第二BPSG層7沉積在已經(jīng)通過CMP過程拋光的第一BPSG層6與柵極3之上。此時(shí)，第二BPSG層7包括2～10體積百分比的硼與1～5體積百分比的磷，且以約500～3000的厚度被沉積，如此，可以有利地進(jìn)行下一次定位填充接觸形成過程。然后，在低于750℃的蒸氣氛圍下，對(duì)所得的基板構(gòu)造進(jìn)行10～30分鐘的退火，使得盡可能顯著地減少熱預(yù)算，同時(shí)最小化硼離子對(duì)于所得的半導(dǎo)體基板造的擴(kuò)散效應(yīng)。
參看圖1e，第二BPSG層與第一BPSG層7與6依序地通過SAC過程被蝕刻，從而形成定位填充接觸體8，以同時(shí)暴露多數(shù)的柵極3與形成在柵極3與接合區(qū)5之間的表面。
參看圖1f，將填充材料，優(yōu)選多晶硅層9，以使定位填充接觸體8填充的厚度沉積在所得基板構(gòu)造上。
參看圖1g，多晶硅層與第二BPSG層通過CMP過程拋光直到氮化物硬質(zhì)掩膜3c暴露出來為止，從而在柵極3之間形成定位填充同質(zhì)體9a，此定位填充同質(zhì)體9a與柵極3接觸，而與接合區(qū)5分開。此時(shí)，通過使用與對(duì)第一BPSG層進(jìn)行CMP過程的相同泥漿來對(duì)多晶硅層與第二BPSG層進(jìn)行CMP過程，亦即使用在CMP過程的酸性泥漿包括膠態(tài)二氧化硅研磨劑且具有約2-7的pH值。此外，為最小化氮化物硬質(zhì)掩膜3c的損失，將0.1～3重量百分比的多環(huán)酸型材料，例如聚丙烯酸或聚乙二醇加至酸性泥漿中。
此處，由于使用有介于氧化物層與氮化物層之間的高拋光選擇性的酸性泥漿來進(jìn)行CMP過程，所以凹陷現(xiàn)象不會(huì)發(fā)生在包含填充材料的多晶硅層表面與包含絕緣中間層的BPSG層表面上。更詳細(xì)地，凹陷現(xiàn)象不會(huì)發(fā)生在定位填充同質(zhì)體9a與殘留的第一BPSG層6的表面，因此不需要進(jìn)行用來去除凹陷現(xiàn)象的其他過程。因此，可簡(jiǎn)化半導(dǎo)體制造方法，同時(shí)可防止在由剩余的拋光殘留物所引起的凹陷區(qū)域內(nèi)的錯(cuò)誤。
然后，對(duì)所得的構(gòu)造進(jìn)行包括位線形成過程的以下過程，從而制造出半導(dǎo)體器件。
如上所述，依照本發(fā)明的制造半導(dǎo)體器件的方法，通過使用對(duì)于氮化物層具有高拋光選擇性的酸性泥漿來對(duì)包括絕緣中間層材料的第一BPSG層進(jìn)行CMP過程。此外，在進(jìn)行CMP過程后，將第二BPSG層沉積，使得去除在晶胞區(qū)與周圍區(qū)之間的階段差，因而簡(jiǎn)化半導(dǎo)體的制造過程。
此外，依照本發(fā)明的制造半導(dǎo)體器件的方法，當(dāng)形成定位填充同質(zhì)體時(shí)，通過使用酸性泥漿來對(duì)多晶硅層與BPSG層進(jìn)行CMP過程，因此可防止或被最小化發(fā)生在多晶硅層與BPSG層的凹陷現(xiàn)象，從而改進(jìn)半導(dǎo)體器件的產(chǎn)率。
盡管為示例性的目的，已經(jīng)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解在不違背權(quán)利要求書中公開的本發(fā)明范圍和精神的情況下，有可能對(duì)本發(fā)明作出各種修改、添加和取代。
權(quán)利要求
1.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括下列步驟i)在半導(dǎo)體基板的上表面上形成具有氮化物硬質(zhì)掩膜的柵極；ii)在所述半導(dǎo)體基板表面上，在柵極之間形成接合區(qū)；iii)在所得的半導(dǎo)體基板構(gòu)造上形成第一BPSG層，使得柵極被第一BPSG層所覆蓋；iv)使用具有介于氧化物層與氮化物層之間的高拋光選擇性的酸性泥漿對(duì)第一BPSG層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光過程，使得每個(gè)柵極的氮化物硬質(zhì)掩膜被曝露出來；v)在已經(jīng)通過化學(xué)機(jī)械拋光過程拋光的第一BPSG層上形成第二BPSG層；vi)通過蝕刻第二BPSG層與第一BPSG層形成定位填充接觸體，其同時(shí)曝露出形成在柵極之間的接合區(qū)；vii)在所得的半導(dǎo)體基板構(gòu)造上沉積多晶硅層，使得定位填充接觸體充滿多晶硅層；viii)使用酸性泥漿對(duì)多晶硅層、第二BPSG層與氮化物硬質(zhì)掩膜進(jìn)行第二次化學(xué)機(jī)械拋光過程，使得定位填充同質(zhì)體與柵極接觸，同時(shí)被形成在柵極之間的接合區(qū)分開。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟iii)包括下列子步驟沉積包括10～25體積百分比的硼與5～12體積百分比的磷，厚度為3000至6000的BPSG層，以及在溫度為約700至900℃的蒸氣氛圍下，對(duì)所得的半導(dǎo)體基板構(gòu)造退火10～30分鐘，使得隙縫填充特性最大化。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中在進(jìn)行退火步驟以后，使用硫酸與過氧化氫進(jìn)行清潔步驟。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在對(duì)第一BPSG層所進(jìn)行的第一次化學(xué)機(jī)械拋光過程中使用的酸性泥漿包括膠態(tài)二氧化硅研磨劑，且具有約2-7的pH值。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中將多環(huán)酸型材料加至酸性泥漿中，以改進(jìn)對(duì)氮化物層的拋光選擇性。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中多環(huán)酸型材料包括聚丙烯酸或聚乙二醇。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其中將0.1～3重量百分比的多環(huán)酸型材料加入酸性泥漿中。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟v)包括下列子步驟沉積厚度為500至3000的BPSG層，所述的BPSG層中包括2～10體積百分比的硼與1～5體積百分比的磷；以及在溫度為低于750℃的蒸氣氛圍下，對(duì)所得的半導(dǎo)體基板構(gòu)造退火10～30分鐘，使得硼離子對(duì)于所得的半導(dǎo)體基板構(gòu)造的擴(kuò)散效應(yīng)被最小化，同時(shí)盡可能顯著減少熱預(yù)算。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在對(duì)多晶硅層、第二BPSG層與氮化物硬質(zhì)掩膜所進(jìn)行的第二次化學(xué)機(jī)械拋光過程中使用的酸性泥漿包括膠態(tài)二氧化硅研磨劑且具有約2-7的pH值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造半導(dǎo)體器件的方法，這種方法包括如下步驟在半導(dǎo)體基板上形成柵極；在半導(dǎo)體基板表面上形成接合區(qū)；在所得的半導(dǎo)體基板構(gòu)造上形成第一BPSG層；對(duì)第一BPSG層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光過程；在第一BPSG層上形成第二BPSG層；形成定位填充接觸體；在所得的半導(dǎo)體基板構(gòu)造上沉積多晶硅層；對(duì)多晶硅層、第二BPSG層與氮化物硬質(zhì)掩膜進(jìn)行第二次化學(xué)機(jī)械拋光過程。使用對(duì)于氮化物層具有高拋光選擇性的酸性泥漿來進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光過程，因此可除去在晶胞區(qū)與周圍區(qū)的階段差，因而簡(jiǎn)化半導(dǎo)體制造方法，并去除去了凹陷現(xiàn)象。
文檔編號(hào)H01L21/822GK1612324SQ20041006357
公開日2005年5月4日 申請(qǐng)日期2004年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月31日
發(fā)明者李相益, 辛鐘漢, 樸瀅淳 申請(qǐng)人:海力士半導(dǎo)體有限公司