專利名稱：制造半導(dǎo)體器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的例子實(shí)施例總的來(lái)說(shuō)涉及制造半導(dǎo)體器件的方法。更具體，本發(fā)明涉及在半導(dǎo)體器件的制造過(guò)程中除去多晶硅層中形成的空隙的方法。
背景技術(shù)：
通常，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件分為易失性存儲(chǔ)器和非易失性存儲(chǔ)器，易失性存儲(chǔ)器包括動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)和靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)，非易失性存儲(chǔ)器包括只讀存儲(chǔ)器(ROM)、電可擦和可編程ROM(EEPROM)以及快閃存儲(chǔ)器。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后，易失性存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)丟失，但是，該數(shù)據(jù)具有快速輸入/輸出功能。相反，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后，非易失性存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)不丟失，但是，數(shù)據(jù)輸入/輸出功能比易失性存儲(chǔ)器更慢。
快閃存儲(chǔ)器通常使用福勒-諾德海姆(F-N)隧穿效應(yīng)或溝道熱電子注射效應(yīng)輸入/輸出數(shù)據(jù)。
在制造快閃存儲(chǔ)器單元的一般方法中，可以在半導(dǎo)體襯底上設(shè)置隔離層。在隔離層上可以形成氧化物層。氧化物層可以被構(gòu)圖，直至部分半導(dǎo)體襯底被露出，以形成氧化物層圖形。在后續(xù)步驟中，可以在露出部分上形成浮柵。在所得結(jié)構(gòu)上可以順序地形成隧道氧化物層和第一多晶硅層。第一多晶硅層可以被平整，直至隧道氧化物層被露出，以形成浮柵。然后隧道氧化物層和氧化物層圖形可以被部分地刻蝕。在所得結(jié)構(gòu)上可以形成介質(zhì)層。在介質(zhì)層上可以順序地形成第二多晶硅層、硅化鎢層以及硬掩模層。第二多晶硅層、鎢層以及硬掩模層可以被構(gòu)圖，以形成控制柵。雜質(zhì)可以被注入通過(guò)浮柵露出的部分半導(dǎo)體襯底中，以形成雜質(zhì)區(qū)。
根據(jù)上述方法，浮柵由部分地露出半導(dǎo)體襯底的氧化物層圖形自對(duì)準(zhǔn)。
最近，隨著半導(dǎo)體器件變得更集成，被部分地露出半導(dǎo)體襯底的氧化物層圖形限定的開(kāi)口的高寬比也增加。當(dāng)高寬比增加時(shí)，由于氧化物層圖形的幾何尺寸，在用于填充開(kāi)口的多晶硅層中可能產(chǎn)生空隙。
當(dāng)多晶硅層被平整時(shí)，空隙可以被露出。空隙可能損壞浮柵上的介質(zhì)層的擊穿電壓性能，和/或可以減小快閃存儲(chǔ)器的耦合比?？障兑部梢該p壞介質(zhì)層的漏電流性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種制造半導(dǎo)體器件的方法，其減小多晶硅層中的空隙的效果。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，一種制造半導(dǎo)體器件的方法包括在襯底上形成絕緣圖形。絕緣圖形具有露出襯底表面的至少一個(gè)開(kāi)口。
然后，在襯底上形成第一多晶硅層，以便第一多晶硅層填充開(kāi)口。第一多晶硅層也包括在其中的空隙。第一多晶硅層的上部被除去，以便空隙擴(kuò)大到凹部，以及凹部被露出。在襯底上形成第二多晶硅層，以便第二多晶硅層填充凹部。


參考附圖從其示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述將更明白本發(fā)明，其中圖1至12是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例制造半導(dǎo)體器件的方法的剖面圖；圖13至17是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例制造半導(dǎo)體器件的方法的剖面圖；以及圖18至22是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例制造半導(dǎo)體器件的方法的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考附圖更完全地描述本發(fā)明，附圖中示出了本發(fā)明的例子實(shí)施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式體現(xiàn)，不應(yīng)該被認(rèn)為是局限于在此闡述的實(shí)施例。相反，這些實(shí)施例被提供作為教導(dǎo)例子。在圖中，為了清楚可以放大層和區(qū)域的尺寸和相對(duì)尺寸。
應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)元件或?qū)颖环Q為在其它元件或?qū)印吧稀?、“連接到”或“耦合到”其它元件或?qū)訒r(shí)，它可以被直接連接或耦合到其他元件，或可以存在插入的元件或?qū)?。相反，?dāng)一個(gè)元件稱為直接在其它元件或?qū)印吧稀被颉爸苯舆B接到”或“直接耦合到”其它元件或?qū)訒r(shí)，不存在插入元件或?qū)?。在整篇中，相同的?shù)字始終指相同的元件。在此使用的術(shù)語(yǔ)“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)列項(xiàng)的任意和所有組合。
應(yīng)當(dāng)理解，盡管在此可以使用術(shù)語(yǔ)第一、第二等來(lái)描述各個(gè)元件、組件、區(qū)域、和/或部分，但是這些元件、組件、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)該受這些術(shù)語(yǔ)限制。這些術(shù)語(yǔ)僅僅是用來(lái)使元件、組件、區(qū)域、層或部分與其它區(qū)域、層或部分相區(qū)別。因此，在不脫離本發(fā)明的教導(dǎo)的條件下，下面論述的第一元件、組件、區(qū)域、層或部分可以稱為第二元件、組件、區(qū)域、層或部分。
為了便于描述，在此可以使用空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)，例如“在...底下”，“在...下面”，“下”，“在...之上”，“向上”，“上”等來(lái)描述一個(gè)元件或部件與圖中所示的另一(些)元件或部件的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)理解空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)是用來(lái)包括除圖中描繪的取向之外的使用或操作中器件的不同取向。例如，如果圖中的器件被翻轉(zhuǎn)，那么描述為在其他元件或部件“下面”或“底下”的元件將定向在其他元件或部件“上面”。因此示例性術(shù)語(yǔ)“在...之下”可以包括“在...之上”和“在...之下”的兩種取向。器件可以被另外定向(旋轉(zhuǎn)90度或其他取向)，由此解釋在此使用的空間相對(duì)描述詞。
在此使用的專業(yè)詞匯是僅僅用于描述特定的實(shí)施例，而不打算限制本發(fā)明。如在此使用的單數(shù)形式“a”，“an”和“the”同樣打算包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另外清楚地表明。還應(yīng)當(dāng)理解，說(shuō)明書中使用術(shù)語(yǔ)“comprises”和/或“comprising”說(shuō)明陳述的部件、整體、步驟、操作、元件、和/或組件的存在，但是不排除存在或增加一個(gè)或多個(gè)其他部件、整體、步驟、操作、元件、組件和/或其組。
在此參考剖面圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，剖面圖是本發(fā)明的理想化實(shí)施例(和中間結(jié)構(gòu))的示意圖。照此，將預(yù)想由于制造工藝和/或容差圖例形狀的變化。因此，本發(fā)明的實(shí)施例不應(yīng)該被認(rèn)為是局限于在此圖示的區(qū)域的特定形狀，而是將包括由制造所得的形狀的偏差。例如，圖示為矩形的注入?yún)^(qū)一般地將具有圓潤(rùn)的或彎曲的特點(diǎn)和/或在其邊緣具有注入濃度的梯度，而不是從注入?yún)^(qū)至非注入?yún)^(qū)的二元變化。同樣，通過(guò)注入形成的掩埋區(qū)可以引起掩埋區(qū)和通過(guò)其進(jìn)行注入的表面之間區(qū)域中發(fā)生某些注入。因此，圖中所示的區(qū)域本質(zhì)上是示意性的，且它們的形狀不打算圖示器件區(qū)域的實(shí)際形狀，以及不打算限制本發(fā)明的范圍。
除非另外限定，在此使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解相同的意思。還應(yīng)當(dāng)理解例如在通常使用的詞典中定義的那些術(shù)語(yǔ)應(yīng)該解釋為具有符合相關(guān)技術(shù)的環(huán)境中的意思且不被理想化解釋或過(guò)度地形式感知，除非在此清楚地限定。
圖1至12是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例制造半導(dǎo)體器件的方法的剖面圖。
圖1是說(shuō)明在半導(dǎo)體襯底上形成的襯墊氧化物層和掩模層的剖面圖，以及圖2是由圖1中的掩模層形成的掩模圖形的剖面圖。
參考圖1和2，在半導(dǎo)體襯底100如硅晶片上可以形成襯墊氧化物層102，然后在襯墊氧化物層102上可以形成掩模層104。
襯墊氧化物層102可以通過(guò)熱氧化工藝或化學(xué)氣相淀積(CVD)工藝形成至約70至約100的厚度。襯墊氧化物層102可以在約750至約900℃的溫度下形成，以處理半導(dǎo)體襯底100的表面。
可以通過(guò)使用SiH2Cl2氣體、SiH4氣體和NH3氣體的低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVD)工藝或等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積(PECVD)工藝，在襯墊氧化物層102上形成掩模層104至約1,500的厚度，掩模層104可以包括氮化硅。
在掩模層104上可以形成光刻膠膜(未示出)。光刻膠膜可以通過(guò)光刻工藝部分地構(gòu)圖，以在掩模層104上形成光刻膠圖形106。通過(guò)光刻膠圖形106可以部分地露出掩模層104。
在圖2中，可以使用光刻膠圖形106作為刻蝕掩模，順序地刻蝕襯墊氧化物層102和掩模層104，以形成露出隔離區(qū)100a的掩模圖形108和襯墊氧化物層圖形110。具體，掩模圖形108和襯墊氧化物層圖形110限定露出隔離區(qū)100a的第一開(kāi)口112。
在例子本實(shí)施例中，通過(guò)使用等離子體或反應(yīng)離子刻蝕的干法刻蝕工藝可以刻蝕襯墊氧化物層102和掩模層104。
在形成掩模圖形108和襯墊氧化物圖形110之后，通過(guò)使用02等離子體的灰化工藝和/或剝離工藝，從掩模圖形108除去光刻膠圖形106。
圖3是說(shuō)明使用圖2中的掩模圖形在半導(dǎo)體襯底的表面部分形成的溝槽的剖面圖。圖4是說(shuō)明具有場(chǎng)絕緣圖形的溝槽的剖面圖。
參考圖3和4，使用掩模圖形108作為刻蝕掩?？涛g隔離區(qū)100a，以在半導(dǎo)體襯底100內(nèi)形成溝槽114，在第一方向上跨越半導(dǎo)體襯底100(例如，進(jìn)入和出自)。溝槽114可以具有約1,000至約5,000的深度，例如，約2,300。
如上所述，在使用光刻膠圖形106形成第一開(kāi)口112之后，可以使用掩模圖形108形成溝槽114。選擇性地，可以使用光刻膠圖形106在一個(gè)處理室中同時(shí)就地形成第一開(kāi)口112和溝槽114。
為了修復(fù)在溝槽114的形成過(guò)程中由刻蝕工序引起的半導(dǎo)體襯底100的損壞和減小或防止漏電流，半導(dǎo)體襯底100可以被熱處理，以在溝槽114的內(nèi)表面上形成具有約50至約250厚度的溝槽氧化物層(未示出)。
為了減小或防止雜質(zhì)，例如場(chǎng)絕緣層的層中的碳或氫擴(kuò)散到有源區(qū)100b中，可以在溝槽氧化物層上形成具有約50至100厚度的里襯氮化物層(未示出)。
在溝槽114和第一開(kāi)口112中可以形成場(chǎng)絕緣層(未示出)。場(chǎng)絕緣層可以包括氧化硅，如不摻雜的硅玻璃(USG)、四乙基原硅酸酯(TEOS)以及高密度等離子體(HDP)氧化物。在例子實(shí)施例中，使用包括SiH4氣體、氧氣(O2)以及氬氣(Ar)的等離子源形成的HDP氧化物可以用來(lái)形成場(chǎng)絕緣層。
場(chǎng)絕緣層可以通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝來(lái)平整，直到掩模圖形108的表面被露出，以形成場(chǎng)絕緣圖形116。場(chǎng)絕緣圖形116可以用作隔離層，以及可以限定半導(dǎo)體襯底100的有源區(qū)100b。
圖5是說(shuō)明露出由圖4中的場(chǎng)絕緣圖形116限定的有源區(qū)100b的第二開(kāi)口的剖面圖。
參考圖5，可以通過(guò)干法刻蝕工藝或濕法刻蝕工藝除去掩模圖形108和襯墊氧化物層圖形110，以形成露出有源區(qū)100b的第二開(kāi)口118。第二開(kāi)口118被場(chǎng)絕緣圖形116限定。例如，濕法刻蝕工藝可以使用包括磷和稀釋的氫氟酸溶液的蝕刻液。在除去掩模圖形108和襯墊氧化物層110中，可以部分地刻蝕場(chǎng)絕緣圖形116的表面部分。
圖6是說(shuō)明在圖5中的有源區(qū)和場(chǎng)絕緣圖形上形成的第一多晶硅層的剖面圖。
參考圖6，可以在露出的有源區(qū)100b上形成第一介質(zhì)層(或隧道氧化物層)120。第一介質(zhì)層120可以通過(guò)熱氧化工藝由氧化硅來(lái)形成。選擇性地，第一介質(zhì)層可以由摻有氟(F)的氧化硅層、摻有碳(C)的氧化硅層和/或具有低介電常數(shù)的介質(zhì)層形成。
具有低介電常數(shù)的介質(zhì)層可以包括有機(jī)聚合物如聚烯丙醚(polyallylether)樹脂、環(huán)氟樹脂、硅氧烷共聚物、氟化的聚烯丙醚樹脂、五氟苯乙烯(pentafluorinestyrene)、聚四氟苯乙烯(polytetrafluorinestyrene)樹脂、氟化的聚酰亞胺樹脂、氟化的聚萘(polynaftalene)以及氟化的多晶硅-金屬硅化物(polycide)樹脂。這些有機(jī)聚合物可以單獨(dú)使用或組合使用。有機(jī)聚合物可以通過(guò)等離子體增強(qiáng)的化學(xué)氣相淀積(PECVD)、高密度等離子體化學(xué)氣相淀積(HDP-CVD)、大氣壓化學(xué)氣相淀積(APCVD)和/或旋涂工藝形成。
在第一介質(zhì)層120和場(chǎng)絕緣圖形116上可以形成第一多晶硅層122，以及第一多晶硅層122可以填充第二開(kāi)口118。在例子實(shí)施例中，第一多晶硅層122可以通過(guò)低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVD)來(lái)形成?？梢酝ㄟ^(guò)雜質(zhì)擴(kuò)散工藝、離子注入工藝和就地?fù)诫s工藝將雜質(zhì)注入第一多晶硅層122。
當(dāng)形成第一多晶硅層122時(shí)，由于場(chǎng)絕緣圖形116和第二開(kāi)口的幾何尺寸，在第一多晶硅層122內(nèi)可能形成具有幾十埃寬度的空隙124?？障?24的尺寸和數(shù)目可以與第二開(kāi)口118的高寬比成正比?？障?24可能損壞隨后形成的浮柵的電性能?？障?24可以在第一方向中延伸。此外，一般，在第一方向中局部地布置多個(gè)空隙124。
圖7是說(shuō)明圖5中的第二開(kāi)口中形成的第一多晶硅圖形的剖面圖。
參考圖7，第一多晶硅層122可以被平整，以在第二開(kāi)口118中形成第一初步多晶硅圖形126。第一多晶硅層122可以通過(guò)CMP工藝拋光，直至場(chǎng)絕緣圖形116的表面被露出，以在第二開(kāi)口118中形成第一初步多晶硅圖形126。在第一初步多晶硅圖形126的形成過(guò)程中，該平面化可以露出第一多晶硅層122中的空隙124。露出的空隙124a可以具有“V”形剖面圖，以及具有約50至150的寬度。通過(guò)第一方向上的第一初步多晶硅圖形126的上表面的中心部分可以斷續(xù)地露出多個(gè)露出的空隙124a。
圖8是說(shuō)明圖5中的第二開(kāi)口中形成的第二多晶硅圖形的剖面圖。
在例子實(shí)施例中，可以通過(guò)濕法刻蝕工藝部分地刻蝕第一初步多晶硅圖形126，以形成第二初步多晶硅圖形128?？涛g工藝可以增加露出空隙124a的尺寸，產(chǎn)生具有約100至約300的平均寬度的凹部130。濕法刻蝕工藝可以使用蝕刻液如標(biāo)準(zhǔn)的清洗液(SC-1)或新標(biāo)準(zhǔn)清洗液(NSC-1)。在刻蝕第一初步多晶硅圖形126中產(chǎn)生的、殘留在第一初步多晶硅圖形126上的漿料以及副產(chǎn)物被除去。
NSC-1可以包括約3-10∶1∶60-200的摩爾比的NH4OH、H2O2和H2O，可以是約4∶1∶95的摩爾比。在示例性實(shí)施例中，可以在約70至約90℃的溫度下，例如約80℃下執(zhí)行該刻蝕工藝。
當(dāng)?shù)谝怀醪蕉嗑Ч鑸D形126被部分地刻蝕，以產(chǎn)生第二初步多晶硅圖形128時(shí)，場(chǎng)絕緣圖形116的表面也可能被部分地刻蝕。例如，如果在約70℃的溫度下使用蝕刻劑如包括約1∶4∶20的摩爾比的NH4OH、H2O2和H2O的SC-1刻蝕第一初步多晶硅圖形126，那么第一初步多晶硅圖形126的多晶硅和第一絕緣圖形116的氧化硅之間的刻蝕選擇率約為5.5∶1。換句話說(shuō)，多晶硅的刻蝕速率可以約為8/min，以及氧化硅的刻蝕速率可以約為1.4/min。
選擇性地，如果在約80℃的溫度下，通過(guò)約4∶1∶95的摩爾比的NH4OH、H2O2和H2O的NSC-1刻蝕第一多晶硅圖形126，那么第一初步多晶硅圖形126和第一絕緣圖形116的氧化硅之間的刻蝕選擇率可以是約12.5∶1。換句話說(shuō)，多晶硅的刻蝕速率可以約為31.5/min，以及氧化硅的刻蝕速率可以約為2.5/min。
通過(guò)擴(kuò)大露出的空隙124a有選擇地形成的凹部130具有“U”形狀，由此用如下所述的后續(xù)步驟形成的第二多晶硅層填充凹部130更容易。
當(dāng)?shù)谝怀醪蕉嗑Ч鑸D形126被刻蝕時(shí)，SC-1或NSC1的過(guò)氧化氫(H2O2)和第一初步多晶硅圖形126相互起反應(yīng)，以在第二初步多晶硅圖形128上形成包括氧化硅的副產(chǎn)物層(未示出)。副產(chǎn)物層可能損壞隨后形成的浮柵的電性能。因此，可以通過(guò)使用稀釋氫氟酸的濕法刻蝕工藝來(lái)除去副產(chǎn)物層。
圖9是說(shuō)明在圖8中的第二初步多晶硅圖形上形成的第二多晶硅層的剖面圖。
參考圖9，在初步第二多晶硅圖形128和場(chǎng)絕緣圖形116上形成第二多晶硅層132。如圖所示，第二多晶硅層132填充凹部130。形成第二多晶硅層132的方法可以基本上與形成第一多晶硅層122的方法相同。
如圖9所示，為了用第二多晶硅層132填充凹部130，第二多晶硅層132可以具有不少于凹部130的平均寬度約0.5倍的厚度。例如，第二多晶硅層132可以具有約50至約200的厚度。
圖10和11是說(shuō)明圖5中的第二開(kāi)口中形成的第二多晶硅圖形的剖面圖。
參考圖10，第二多晶硅層132可以被部分地除去，以形成多晶硅圖形134，可以用作之后形成浮柵的部件。除填充凹部130的部分之外，第二多晶硅層132可以被除去，以形成多晶硅圖形134。
參考圖11，通過(guò)部分地除去第二多晶硅層132露出的多晶硅圖形134的表面部分可以被連續(xù)地除去。多晶硅圖形134的厚度可以根據(jù)浮柵的希望厚度來(lái)控制。
多晶硅圖形134可以使用蝕刻劑，例如，SC-1和/或NSC-1來(lái)刻蝕?？梢愿鶕?jù)刻蝕時(shí)間控制用于部分地除去第二多晶硅層132和第二多晶硅圖形134的刻蝕工藝，刻蝕時(shí)間對(duì)應(yīng)于將被刻蝕的希望量。在示例性實(shí)施例中，希望的刻蝕量可以基本上等于或大于第二多晶硅層132的厚度。例如，希望的刻蝕量可以基本上等于或約大于1至50，大于第二多晶硅層132的厚度。
圖12是說(shuō)明圖11中的浮柵上形成的控制柵層和第二介質(zhì)層的剖面圖。
參考圖12，為了增加半導(dǎo)體器件如快閃存儲(chǔ)器的耦合比，可以通過(guò)例如各向異性刻蝕工藝或各向同性刻蝕工藝刻蝕在半導(dǎo)體襯底100的表面上突出的場(chǎng)絕緣圖形116的上部，以部分地露出多晶硅圖形134的側(cè)壁。為了減小或防止第一介質(zhì)層120被刻蝕場(chǎng)絕緣圖形116中使用的蝕刻劑損壞，在場(chǎng)絕緣圖形116的刻蝕過(guò)程中不應(yīng)該需要露出第一介質(zhì)層120。其間，可以根據(jù)刻蝕時(shí)間控制刻蝕工藝。例如，可以使用包括稀釋的氫氟酸溶液的蝕刻劑除去場(chǎng)絕緣圖形116的上部。
在場(chǎng)絕緣圖形116和多晶硅圖形134上可以形成第二介質(zhì)層136。第二介質(zhì)層136的例子可以包括具有氧化物/氮化物/氧化物(ONO)的復(fù)合介質(zhì)層和/或具有高介電常數(shù)的介質(zhì)層。復(fù)合介質(zhì)層可以通過(guò)LPCVD工藝來(lái)形成。用于形成具有高介電常數(shù)的介質(zhì)層的氧化物的例子包括Y2O3、HfO2、ZrO2、Nb2O5、BaTiO3和SrTiO3。這些氧化物可以單獨(dú)使用或組合使用。此外，具有高介電常數(shù)的介質(zhì)層可以通過(guò)原子層淀積(ALD)工藝或CVD工藝來(lái)形成。第二介質(zhì)層136、多晶硅圖形134和第一介質(zhì)層120可以被連續(xù)地構(gòu)圖，以形成浮柵。
在第二介質(zhì)層136上可以形成控制柵層142?？刂茤艑?42可以包括第一導(dǎo)電層138、第二導(dǎo)電層140，第一導(dǎo)電層138包括摻雜的多晶硅，第二導(dǎo)電層140包括金屬硅化物，例如，硅化鎢(WSix)、硅化鈦(TiSix)、硅化鈷(CoSix)和/或硅化鉭(TaSix)。
控制柵層142可以通過(guò)刻蝕工藝構(gòu)圖，以在第二介質(zhì)層136上形成在第二方向上延伸的控制柵(未示出)，第二方向基本上垂直于第一方向。
選擇性地，在柵極結(jié)構(gòu)的兩側(cè)，雜質(zhì)可以被注入半導(dǎo)體襯底100的有源區(qū)100b中，以形成源區(qū)/漏區(qū)(未示出)，由此完成半導(dǎo)體器件，例如快閃存儲(chǔ)器件。
在制造不超過(guò)90nm寬度的有源區(qū)的半導(dǎo)體器件中可以容易地采用本實(shí)施例的方法。此外，在制造具有超過(guò)約90nm寬度的有源區(qū)的半導(dǎo)體器件可以采用本實(shí)施例的方法。
圖13至17是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例制造半導(dǎo)體器件的方法的剖面圖。
在本實(shí)施例中，可以執(zhí)行與根據(jù)圖1至5如上所述相同的工序步驟，以產(chǎn)生可以限定半導(dǎo)體襯底200的有源區(qū)202的場(chǎng)絕緣圖形210，在跨越半導(dǎo)體襯底200的第一方向上延伸。如圖13所示，場(chǎng)絕緣圖形210可以具有位于半導(dǎo)體襯底200內(nèi)的下部，以及在半導(dǎo)體襯底200上突出的上部。
可以用和圖6中的第一介質(zhì)層120和第一多晶硅層122相同的方法，在半導(dǎo)體襯底200上形成第一介質(zhì)層212和第一多晶硅層。因此，如圖13所示，可以通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝平整在場(chǎng)絕緣圖形210和第一介質(zhì)層212上形成的第一多晶硅層(未示出)，以形成被場(chǎng)絕緣圖形210和介質(zhì)層212限定的第一初步多晶硅圖形214。在半導(dǎo)體襯底200的有源區(qū)202上可以形成第一介質(zhì)層212，第一介質(zhì)層212可以包括氧化硅或低介電常數(shù)材料(或具有低介電常數(shù)的材料)。
在形成第一多晶硅層中可以產(chǎn)生第一初步多晶硅圖形214的上部中的空隙216。
圖14是說(shuō)明圖13中的第一介質(zhì)層上形成的第二初步多晶硅圖形的剖面圖。圖15是說(shuō)明圖13中的第一介質(zhì)層上形成的第三初步多晶硅圖形的剖面圖。
參考圖14和15，第一初步多晶硅圖形214的表面部分可以被除去，以形成露出空隙216a的第二初步多晶硅圖形218。第二初步多晶硅圖形218的表面部分被除去，以形成第三初步多晶硅圖形222和凹部220。
在例子實(shí)施例中，使用SC-1溶液和/或NSC-1溶液順序地刻蝕第二初步多晶硅圖形218和第三初步多晶硅圖形222。通過(guò)擴(kuò)大露出的空隙216a形成凹部220。凹部220可以形成在對(duì)應(yīng)于露出空隙216a的位置處。
露出的空隙216a可以具有約50至約150的寬度，以及凹部220可以具有約100至約300的平均寬度。
在形成凹部220的刻蝕工藝中通過(guò)SC-1溶液和/或NSC-1溶液中的過(guò)氧化氫(H2O2)和多晶硅之間的反應(yīng)形成的氧化硅層(未示出)可以被除去。例如，可以使用稀釋的氫氟酸除去氧化硅層。
圖16是說(shuō)明在圖15中的第三初步多晶硅圖形上形成的第二多晶硅層的剖面圖。圖17是說(shuō)明圖15中的第三初步多晶硅圖形上形成的多晶硅圖形的剖面圖。
參考圖16和17，在第三初步多晶硅圖形222上形成第二多晶硅層224，以填充凹部220。第二多晶硅層224可以具有不少于約凹部130的平均寬度的0.5倍的厚度。第二多晶硅層224，例如，可以具有約50至約200的厚度。
第二多晶硅層224可以被部分地除去，以形成將用作部分第一介質(zhì)層212上的浮柵的多晶硅圖形226。通過(guò)使用SC-1溶液和/或NSC-1溶液的濕法刻蝕工藝可以除去第二多晶硅層224。
選擇性地，第二多晶硅層224和第三初步圖形222可以被部分地和/或順序地除去，以形成多晶硅圖形226。
在形成多晶硅圖形226之后，可以使用稀釋的氫氟酸溶液部分地除去場(chǎng)絕緣圖形210，以部分地露出多晶硅圖形226的側(cè)壁。在多晶硅圖形226上順序地形成第二介質(zhì)層(未示出)和控制柵層(未示出)。控制柵層可以被構(gòu)圖，以形成在基本上垂直于多晶硅圖形226的延伸方向的方向上延伸的控制柵。第二介質(zhì)層、多晶硅圖形226和第一介質(zhì)層212可以被連續(xù)地構(gòu)圖，以露出半導(dǎo)體襯底的有源區(qū)202。在露出的有源區(qū)202上可以形成源區(qū)/漏區(qū)(未示出)。雜質(zhì)可以被注入露出的有源區(qū)202中，以形成源區(qū)/漏區(qū)。
在此省略了與制造控制柵和源區(qū)/漏區(qū)相同的上述元件和步驟。
圖18和22是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例制造半導(dǎo)體器件的方法的剖面圖。
圖18和19是說(shuō)明在半導(dǎo)體襯底的有源區(qū)上形成的第一初步多晶硅圖形和第一介質(zhì)層的剖面圖。
在該實(shí)施例，可以執(zhí)行與上面根據(jù)圖1至5所述相同的工序步驟，以產(chǎn)生形成在半導(dǎo)體襯底300上的場(chǎng)絕緣圖形310。場(chǎng)絕緣圖形310可以在跨越半導(dǎo)體襯底300的第一方向上延伸。在半導(dǎo)體襯底300中可以掩埋部分場(chǎng)絕緣圖形310。半導(dǎo)體襯底300的有源區(qū)302可以被場(chǎng)絕緣圖形310限定。
可以用和圖6中的第一介質(zhì)層120和第一多晶硅層122相同的方法，在半導(dǎo)體襯底300上形成第一介質(zhì)層312和第一多晶硅層。在半導(dǎo)體襯底300上可以形成第一介質(zhì)層312，例如氧化硅層。在第一介質(zhì)層312和場(chǎng)絕緣圖形310上可以形成第一多晶硅層(未示出)。第一多晶硅層可以充分地填充被場(chǎng)絕緣圖形310和第一介質(zhì)層312限定的空間。
可以執(zhí)行化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝，直至場(chǎng)絕緣圖形310的上表面被露出，由此在第一介質(zhì)層312上形成第一初步多晶硅圖形314。同時(shí)，通過(guò)CMP工藝露出第一多晶硅層中的空隙316。
在此省略了如參考圖1至7所示的形成第一初步多晶硅圖形314的工序步驟。
在CMP工序之后，可以使用稀釋的氫氟酸溶液部分地除去場(chǎng)絕緣圖形310的上部，以部分地露出第一初步多晶硅圖形314的側(cè)壁。
圖20是說(shuō)明圖18中的第一介質(zhì)層上形成的第二初步多晶硅圖形的剖面圖。
參考圖20，可以用SC-1溶液和/或NSC-1溶液的蝕刻劑擴(kuò)大露出的空隙316，以形成第二初步多晶硅圖形320和凹部318。凹部318可以具有“U”形截面，以及可以具有約100至約300的平均寬度。
可以通過(guò)使用稀釋的氫氟酸溶液的濕法刻蝕工藝除去，在刻蝕第一初步多晶硅圖形314中，通過(guò)過(guò)氧化氫(H2O2)和第一初步多晶硅圖形314之間的反應(yīng)在第二初步多晶硅圖形320上形成的副產(chǎn)物層，如氧化硅層。
選擇性地，當(dāng)在第一初步多晶硅圖形314的上表面下布置空隙時(shí)，使用SC-1溶液和/或NSC-1溶液刻蝕需要的時(shí)間可以被控制，以通過(guò)第一初步多晶硅圖形314的上表面露出空隙316。露出的空隙316可以被擴(kuò)大，以形成凹部318。
圖21是說(shuō)明在圖20中的第二初步多晶硅圖形上形成的第二多晶硅層的剖面圖。
參考圖21，在第二初步多晶硅圖形320和場(chǎng)絕緣圖形310的上表面和側(cè)壁上可以形成第二多晶硅層322。
如圖21所示，在第二初步多晶硅圖形320上可以形成第二多晶硅層322，以填充空隙316。第二多晶硅層322可以具有不少于約凹部318的平均寬度的0.5倍的厚度。例如，第二多晶硅層322可以具有約50至約200的厚度。
圖22是說(shuō)明圖18中的第二介質(zhì)層中形成的第二多晶硅圖形的剖面圖。
參考圖22，第二多晶硅層322和第二初步多晶硅圖形320的一部分可以被部分地除去，以形成多晶硅圖形324?？梢愿鶕?jù)刻蝕時(shí)間控制形成多晶硅圖形324的刻蝕工藝。在示例性實(shí)施例中，希望的厚度可以不少于第二多晶硅層322的厚度。因此，場(chǎng)絕緣圖形310上的部分第二多晶硅層322可以被完全地除去。
在多晶硅圖形324上可以順序地形成第二介質(zhì)層(未示出)和控制柵層(未示出)?？刂茤艑涌梢员粯?gòu)圖，以形成在垂直于第一方向的第二方向上延伸的控制柵。第二介質(zhì)層、多晶硅圖形324和第一介質(zhì)層312可以被連續(xù)地構(gòu)圖，以露出半導(dǎo)體襯底300的有源區(qū)302。在露出的有源區(qū)302的兩側(cè)上可以形成源區(qū)/漏區(qū)(未示出)。
如上所述，在制造包括具有不超過(guò)約90nm寬度的有源區(qū)的半導(dǎo)體器件中，可以采用根據(jù)例子實(shí)施例制造半導(dǎo)體器件的方法。
根據(jù)本發(fā)明的例子實(shí)施例，在具有浮柵的半導(dǎo)體器件的制造過(guò)程中產(chǎn)生的空隙可以被除去。因此，浮柵上的第二介質(zhì)層可以具有改進(jìn)的絕緣擊穿電壓性能和/或漏電流性能。同時(shí)，可以增加電容器的耦合比。
此外，在制造包括具有不超過(guò)約90nm寬度的有源區(qū)的半導(dǎo)體器件中可以有效地采用形成本發(fā)明的例子實(shí)施例的方法。
上文是本發(fā)明的例子實(shí)施例的說(shuō)明以及不允許認(rèn)為是其限制。盡管已經(jīng)描述了本發(fā)明的例子實(shí)施例，但是所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易地理解在不顯著地脫離本發(fā)明的新穎性教導(dǎo)和優(yōu)點(diǎn)的條件下，例子實(shí)施例的許多改進(jìn)是可能的。由此，所有這種改進(jìn)確定為包括在權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。因此，應(yīng)當(dāng)理解上文是本發(fā)明的說(shuō)明以及不允許認(rèn)為是限于公開(kāi)的特定實(shí)施例，以及對(duì)公開(kāi)例子實(shí)施例以及其他實(shí)施例的改進(jìn)確定為包括在附加的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括在襯底上形成絕緣圖形，絕緣圖形具有露出襯底表面的至少一個(gè)開(kāi)口；在襯底上形成第一多晶硅層，以便第一多晶硅層填充開(kāi)口，第一多晶硅層包括在其中的空隙；除去第一多晶硅層的上部，以便空隙擴(kuò)大到凹部，以及凹部被露出；以及在襯底上形成第二多晶硅層，以便第二多晶硅層填充凹部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在形成凹部中的除去步驟將空隙的寬度從約50至100埃的范圍擴(kuò)大到約100至300埃的范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中形成第二多晶硅層步驟形成不少于凹部寬度的0.5倍厚度的第二多晶硅層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中除去步驟擴(kuò)大空隙，以通過(guò)濕法刻蝕形成凹部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中濕法刻蝕工藝使用氫氧化銨、過(guò)氧化氫和水的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該除去步驟包括；平整第一多晶硅層，以露出空隙；以及擴(kuò)大空隙，以形成凹部。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光執(zhí)行平整步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中擴(kuò)大步驟擴(kuò)大空隙，以通過(guò)濕法刻蝕形成凹部。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，在形成第一多晶硅層步驟之前，還包括在襯底的露出部分上形成第一介質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，在平整化步驟之后和在擴(kuò)大步驟之前，還包括除去絕緣圖形的上部，以露出第一多晶硅層的側(cè)壁。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中除去絕緣圖形的上部步驟不使絕緣圖形的高度減小低于襯底的上表面。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，還包括除去第二多晶硅層的上部。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中除去第二多晶硅層的上部步驟刻蝕第二多晶硅層，以便不在凹部中的部分第二多晶硅層被完全地除去。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，還包括在襯底上形成第二介質(zhì)層。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，還包括在第二介質(zhì)層上形成控制柵層。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中沿第一方向形成第一多晶硅層，以及沿垂直于第一方向的第二方向形成第二介質(zhì)和控制柵層。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中形成控制柵層步驟形成第一和第二導(dǎo)電層的控制柵層。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中除去步驟除去第一多晶硅層的至少部分上部，以及擴(kuò)大空隙，以通過(guò)濕法刻蝕形成凹部。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中濕法刻蝕除去第一多晶硅層的至少部分上部，以便空隙被露出。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中在濕法刻蝕第一多晶硅層之前除去步驟平整第一多晶硅層。
21.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，在形成第一多晶硅層步驟之前，還包括在襯底的露出部分上形成第一介質(zhì)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，還包括除去第二多晶硅層的上部。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中除去第二多晶硅層的上部步驟刻蝕第二多晶硅層，以便不在凹部中的部分第二多晶硅層被完全地除去。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，在除去第二多晶硅層的上部步驟之后，還包括除去絕緣圖形的上部，以露出第一多晶硅層的側(cè)壁。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中除去絕緣圖形的上部步驟不使絕緣圖形的高度減小低于半導(dǎo)體襯底的上表面。
26.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，還包括在襯底上形成第二介質(zhì)層。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，還包括在第二介質(zhì)層上形成控制柵層。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中沿第一方向形成第一多晶硅層，以及沿垂直于第一方向的第二方向形成第二介質(zhì)和控制柵層。
29.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中形成控制柵層步驟形成第一和第二導(dǎo)電層的控制柵層。
30.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括形成具有開(kāi)口的圖形，開(kāi)口露出襯底的表面；在該圖形和露出襯底的表面上形成第一多晶硅層，以填充開(kāi)口；平整第一多晶硅層，直至圖形的上表面被露出，以在開(kāi)口中形成第一多晶硅圖形；除去第一多晶硅圖形中的空隙；在該圖形上形成第二多晶硅層；以及部分地除去第二多晶硅層，以形成第二多晶硅圖形。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中通過(guò)使用氫氧化銨(NH4OH)、過(guò)氧化氫(H2O2)和水(H2O)的混合物的濕法刻蝕工藝除去空隙。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，還包括除去通過(guò)過(guò)氧化氫(H2O2)和第一多晶硅圖形之間的反應(yīng)形成的氧化物。
33.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中通過(guò)在第一多晶硅圖形的上表面有選擇地形成凹部來(lái)除去空隙。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的方法，其中通過(guò)擴(kuò)大空隙形成凹部，該空隙通過(guò)平整第一多晶硅層從第一多晶硅圖形的上表面露出。
35.根據(jù)權(quán)利要求33的方法，其中形成凹部包括露出第一多晶硅圖形中的空隙；以及擴(kuò)大露出的空隙，以形成凹部。
全文摘要
一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括，在襯底上形成絕緣圖形。絕緣圖形具有露出襯底表面的至少一個(gè)開(kāi)口。然后，在襯底上形成第一多晶硅層，以便第一多晶硅層填充開(kāi)口。第一多晶硅層還包括在其中的空隙。第一多晶硅層的上部被除去，以便空隙擴(kuò)大到凹部，以及凹部被露出。在襯底上形成第二多晶硅層，以便第二多晶硅層填充凹部。
文檔編號(hào)H01L21/768GK1779916SQ20051011612
公開(kāi)日2006年5月31日 申請(qǐng)日期2005年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月26日
發(fā)明者呂寅準(zhǔn), 李源俊, 金泰賢, 金志紅, 尹炳文 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社