專利名稱：具有氧化物凸緣應(yīng)用的sti的原地和異地腐蝕方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路(IC)的制作。具體而言，本發(fā)明涉及一種工藝或者方法，用于對集成電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行受控腐蝕，這種集成電路結(jié)構(gòu)具有兩種或者多種材料做在一起，相對于其它材料需要調(diào)整其中一種材料的高度。
背景技術(shù)：
在基于半導(dǎo)體的產(chǎn)品的制造過程中，例如，平板顯示器或者存儲器單元這樣的集成電路的制造過程中，可以采用多個淀積和/或腐蝕步驟。例如，一種腐蝕方法是等離子體腐蝕。在等離子體腐蝕方法中，通過對氣體進(jìn)行電離和分解來形成等離子體。帶正電的離子朝著襯底加速，在那里，它們和中性物質(zhì)結(jié)合促使腐蝕反應(yīng)。通過這種方式，可以在襯底中形成腐蝕得到的結(jié)構(gòu)，比方說過孔、觸點或者溝溝道。
最近，作為形成溝道的一種優(yōu)選方法的淺溝隔離(STI)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用得越來越普遍，它能夠?qū)⒓呻娐分幸粋€一個的晶體管進(jìn)行電隔離。為了防止在兩個相鄰器件(例如晶體管)之間發(fā)生電流泄漏，需要進(jìn)行電隔離。一般而言，形成淺溝道隔離結(jié)構(gòu)的常規(guī)方法有在目標(biāo)溝道溝道層上形成一個硬掩膜，在這個硬掩膜上的形成一個軟掩膜圖案，通過軟掩膜腐蝕硬掩膜形成一個有圖案的硬掩膜，然后腐蝕這個目標(biāo)溝道溝道層形成淺溝道硬掩膜，通過軟掩膜腐蝕硬掩膜形成有圖案的硬掩膜，然后腐蝕目標(biāo)溝道溝道層來形成淺溝隔離結(jié)構(gòu)。隨后去掉(例如剝離)軟掩膜，用電介質(zhì)材料填充這個淺溝隔離結(jié)構(gòu)。


圖1A～1C是可以用來形成淺溝隔離結(jié)構(gòu)的常規(guī)工藝步驟的一個剖面圖。首先參考圖1A，其示出了典型的疊層10，它是襯底或者半導(dǎo)體晶片(為了方便說明沒有按比例畫)的一部分。硅層12在疊層10的底部。在硅層12上面形成一個焊盤氧化物層14，在焊盤氧化物層14上面形成一個氮化物層16。在多數(shù)情形中，焊盤氧化物層被用作氮化物層和硅層之間的一個中間層。此外，為了用焊盤氧化物層14和氮化物層16產(chǎn)生有圖案的硬掩膜，在氮化物層16上面用常規(guī)的光刻步驟淀積一個光致抗蝕劑層18，并且制作圖案。制作了圖案以后，在光致抗蝕劑層18中形成軟掩膜孔20(窄)和22(寬)，以方便隨后的腐蝕。上面描述的層和結(jié)構(gòu)，以及形成這些層和結(jié)構(gòu)的過程中采用的工藝，對于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員而言都是非常了解的。
形成了疊層10以后，隨后腐蝕氮化物層16和焊盤氧化物14，形成一個硬掩膜，它包括窄硬掩膜孔24和寬硬掩膜孔26，如圖1B所示。在腐蝕硅層的過程中，硬掩膜孔被用于制作溝道圖案。對于大部分，腐蝕在到達(dá)硅層12以后停止，但是，在腐蝕焊盤氧化物層14的過程中，硅層12表面上的一小部分28通常也被腐蝕掉。除此以外，一般都使用包括CF4的一種化學(xué)氣體來腐蝕氮化物和焊盤氧化物層。典型情況下，CF4各向異性地(也就是基本上直線向下)腐蝕掉氮化物層16的側(cè)壁、焊盤氧化物層14和硅層12的小部分28。
一旦通過氮化物層16和焊盤氧化物層14形成硬掩膜孔，就對硅層12腐蝕，形成淺溝道隔離結(jié)構(gòu)，例如窄結(jié)構(gòu)30和寬結(jié)構(gòu)32，如圖1C所示。一般情況下，用包括Cl2和/或HBr的化學(xué)氣體腐蝕硅層。在圖1B和1C所示的步驟以后，去掉掩膜層，留下在硅層上面布置的一個溝道。一般情況下，隨后，在這些溝道中填充電介質(zhì)材料，比如氧化物(例如TEOS)，形成淺溝道隔離。總之，將腐蝕深度控制為腐蝕劑化學(xué)藥品以及應(yīng)用腐蝕劑化學(xué)藥品的時間的函數(shù)。
在STI技術(shù)的許多工藝應(yīng)用中，動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)的形成是一個普通實例。動態(tài)隨機存取存儲器是用于個人計算機和工作站的一種隨機存取存儲器(RAM)。存儲器是充電點形成的網(wǎng)絡(luò)，計算機在其中以0和1的形式儲存能夠快速獲取的數(shù)據(jù)。隨機存取意味著個人計算機處理器能夠直接訪問任意一部分存儲器或者數(shù)據(jù)存儲空間，而不是從某個點開始按順序進(jìn)行處理。DRAM是動態(tài)的，因為與靜態(tài)RAM(SRAM)不同，這種器件每隔幾個毫秒需要刷新它的存儲器單元，或者需要重新進(jìn)行充電。
總之，在DRAM中采用兩種結(jié)構(gòu)(1)疊層式電容器，和(2)深溝道式電容器。在一種深溝道電容器結(jié)構(gòu)中，將一種多晶硅材料嵌入單晶硅材料中(或者與它相鄰)。在多晶硅材料的附近形成氧化物材料的圓柱體，從而形成一個延伸到一定深度的外圍(或者凸緣)。注意，在DRAM單元中，在形成儲存電荷的電容器的時候使用這種凸緣。這一充電過程是儲存在存儲器中的數(shù)據(jù)的物理再現(xiàn)。凸緣是形成這一電容器單元的一個組成部分。這個凸緣被用做一種隔離結(jié)構(gòu)，允許與存儲器單元單獨接觸。制造好大多數(shù)單元以后形成這個凸緣，并且它與這種深溝道存儲器單元的制作有密切關(guān)系。
因此，腐蝕過程因為需要腐蝕同一個晶片中的單晶硅材料和多晶硅材料而變得非常復(fù)雜。面且，隨著腐蝕向下深入，會碰到氧化物凸緣，也同樣要對它們進(jìn)行腐蝕。最后，要將這些溝道腐蝕到特定的目標(biāo)深度。但是，為了操作和接觸，在腐蝕過的表面上應(yīng)該保留一定量的氧化物凸緣。因此，為了腐蝕這樣一種裝置，腐蝕工藝必須能夠同時腐蝕透兩種或者多種不同的材料，也就是單晶硅、多晶硅和/或二氧化硅(也就是“氧化物”)。
在現(xiàn)有技術(shù)中的大多數(shù)應(yīng)用中，腐蝕過程試圖以接近均勻的選擇性向下腐蝕透各層。換句話說，腐蝕過程利用化學(xué)藥品以接近相等的速率腐蝕掉碰到的所有材料。對于材料實例(也就是晶體硅、多晶硅和/或氧化物)的腐蝕速率盡可能地接近一比一，可以只在一個工藝步驟中將溝道腐蝕到需要的深度。這樣做的優(yōu)點是單獨一個工藝步驟實現(xiàn)起來要簡單得多(也就是花費較少，耗時較少)。
但是，在采用這樣的一種步法的時候，現(xiàn)有技術(shù)的應(yīng)用在獨立地控制或者調(diào)整凸緣(或者可以超出被腐蝕平面的其它裝置)的高度的時候存在著問題。通過同時腐蝕所有材料，被腐蝕表面的整個平面一般都在同一個深度，不同集成電路結(jié)構(gòu)材料的被腐蝕的高度之間沒有任何差別。
另外一種現(xiàn)有技術(shù)采用各種表面區(qū)域上的硬掩膜，以便將表面的不同部分腐蝕到不同的深度。盡管這種技術(shù)對隔離表面區(qū)域通常很有效，但是它比較昂貴，實現(xiàn)起來比較困難。在表面上放置和使用掩膜的時候需要額外的工藝步驟，在實現(xiàn)的時候這些步驟會增加成本和難度。
還有一種現(xiàn)有技術(shù)可能與本發(fā)明建議的方法相關(guān)，這種技術(shù)要在集成電路材料中形成深溝溝道。為了形成相對較深的溝道(也就是100埃，對于顯微機械加工等等)，用這種工藝形成溝道的時候在不同的化學(xué)藥品之間來回倒換。用第一種化學(xué)藥品進(jìn)行腐蝕。用第二個鈍化層涂敷這一結(jié)構(gòu)的側(cè)壁。然后再一次進(jìn)行腐蝕，反之亦然，直到達(dá)到適當(dāng)?shù)臏系郎疃?。這種技術(shù)的目的是保護(hù)這一裝置的側(cè)壁結(jié)構(gòu)。雖然這一技術(shù)要在不同化學(xué)藥品之間來回倒換，但是它并不在每一步驟中都進(jìn)行腐蝕，并且也不是每一種化學(xué)藥品都不相同。(結(jié)果，這種技術(shù)并不是象下面描述的本發(fā)明中的技術(shù)一樣，它不能腐蝕在相鄰位置形成的不同材料，也不能腐蝕互相嵌入的不同材料)。
根據(jù)上面所述，需要改進(jìn)技術(shù)，將具有兩種或者多種(相鄰或者嵌入的)材料的集成電路結(jié)構(gòu)腐蝕到一個目標(biāo)深度。特別是，需要一種技術(shù)來調(diào)整或者控制氧化物凸緣這樣的嵌入材料的高度。這種工藝應(yīng)該允許采用光致抗蝕劑掩膜或者硬掩膜，同時維持一定的側(cè)面要求。還需要這樣的腐蝕技術(shù)，它們既可以在“原地”(所有處理都是在一個等離子體處理腔中完成的)實現(xiàn)，又可以在“異地”實現(xiàn)(一定的隔離處理步驟是在不同的等離子體處理腔中完成的)。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施方案中，本發(fā)明涉及一種工藝或者方法，用于腐蝕可以包括幾種不同材料的集成電路層中的溝溝道。一定的集成電路結(jié)構(gòu)，例如DRAM器件等，包括可能嵌入或者鄰近不同類型的結(jié)構(gòu)材料的特定類型的材料。為了利用這些集成電路結(jié)構(gòu)形成功能裝置，需要在這些材料中形成溝道，或者一系列的溝道。溝道的形成和/或器件隔離技術(shù)包括STI之類。
為了腐蝕各種材料，現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)采用了能夠以比較相近的速率腐蝕所有材料的腐蝕劑化學(xué)藥品。但是這樣做在通過不同材料的時候保持相對腐蝕速率，并且保持被腐蝕結(jié)構(gòu)材料的側(cè)面的時候會發(fā)生問題。
本發(fā)明則采用一種技術(shù)，這種技術(shù)要倒換使用(兩種或者多種)腐蝕劑化學(xué)藥品，以便在多種材料結(jié)構(gòu)中腐蝕出一個溝溝道。雖然通常能夠用于形成任意尺寸的溝道，但是本發(fā)明特別適合用于形成淺溝道，也就是小于2微米的溝道，通常在0.3～1.0微米或者更小。
首先用各種技術(shù)清理(或者準(zhǔn)備好)器件。這些步驟可以包括ARC開口和/或穿透步驟。隨后，將第一種腐蝕化學(xué)藥品應(yīng)用于這一集成電路結(jié)構(gòu)，其中的化學(xué)藥品最好是腐蝕一種結(jié)構(gòu)材料。在第二個步驟中改用一種不同的腐蝕化學(xué)藥品，它最好是腐蝕另外一種不同的結(jié)構(gòu)材料。在那以后重復(fù)這一過程，直到在結(jié)構(gòu)材料中達(dá)到溝溝道的目標(biāo)深度。通過來回倒換化學(xué)藥品，可以更加有效地腐蝕兩種(或者多種)不同類型的結(jié)構(gòu)材料。這種技術(shù)還能保護(hù)整個集成電路結(jié)構(gòu)上的一層光致抗蝕劑，用單步腐蝕技術(shù)會將它腐蝕掉。
另外，用不同的腐蝕劑化學(xué)藥品能夠在其它材料上調(diào)整(或者保護(hù))一定類型的結(jié)構(gòu)材料，而不需要硬掩膜。例如，深溝道DRAM器件采用一種氧化物凸緣(用作電容器)，它嵌入在周圍的多晶硅和/或晶體硅材料中。為了進(jìn)行存取和測試，需要讓這個凸緣的一部分延伸到溝溝道的目標(biāo)高度以上。還需要保護(hù)暴露的凸緣的特定形狀(圓的或者其它形狀)。這種倒換方法能夠?qū)系栏g到目標(biāo)深度，同時讓嵌入材料(凸緣或者其它)的所需部分暴露在被腐蝕周圍材料的上面。
因此，本發(fā)明的技術(shù)相對于現(xiàn)有技術(shù)的一個優(yōu)點是采用了一種腐蝕技術(shù)，這種技術(shù)要倒換使用不同的腐蝕劑化學(xué)藥品，以便達(dá)到目標(biāo)深度，同時保持不同種類被腐蝕材料的特定結(jié)構(gòu)側(cè)面，包括被腐蝕結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是能夠利用硬掩膜，或者光致抗蝕劑掩膜，同時能夠滿足組成結(jié)構(gòu)材料的側(cè)面要求。相對于其它材料，還能夠改變一種材料的高度。
一方面，本發(fā)明提供一種方法，用于將集成電路結(jié)構(gòu)的一部分腐蝕到一定目標(biāo)深度，這種結(jié)構(gòu)具有一個第一組成材料區(qū)域，至少有一個第二組成材料區(qū)域與第一種組成材料區(qū)域相鄰，該方法包括(i)應(yīng)用第一種腐蝕化學(xué)藥品，它能夠優(yōu)選腐蝕第一種組成材料區(qū)域；(ii)應(yīng)用第二種腐蝕化學(xué)藥品，它能夠優(yōu)選腐蝕第二種組成材料區(qū)域；重復(fù)步驟(i)和(ii)，直到達(dá)到特定的目標(biāo)深度，其中通過在這些腐蝕化學(xué)藥品之間來回倒換來保持集成電路結(jié)構(gòu)的特定側(cè)面和它的組成材料區(qū)域。
另一方面，本發(fā)明提供一種工藝，用于將包括多種不同組成材料的集成電路結(jié)構(gòu)的一部分腐蝕到一個目標(biāo)深度，該工藝包括(i)應(yīng)用一種腐蝕化學(xué)藥品，它能夠優(yōu)選腐蝕多種組成材料中的特定種類；(ii)應(yīng)用一種腐蝕化學(xué)藥品，它能夠優(yōu)選腐蝕多種組成材料中剩下的其它特定材料；重復(fù)步驟(i)和(ii)，直到達(dá)到目標(biāo)深度，其中通過在腐蝕化學(xué)藥品之間來回倒換來保持集成電路結(jié)構(gòu)的特定側(cè)面和它的組成材料區(qū)域。
通過閱讀以下詳細(xì)描述，同時參考附圖，就能夠了解本發(fā)明的各方面優(yōu)點。
附圖簡述本發(fā)明是以實例的形式進(jìn)行描述的，這些實例不是要對本發(fā)明進(jìn)行限制，在附圖中，相似的引用數(shù)字指的是相似的部件，其中圖1A是一個疊層剖面圖，它說明制造淺溝隔離的時候形成的一些層。
圖1B說明通過氮化物層和焊盤氧化層腐蝕了硬掩膜以后圖1A的同一個疊層。
圖1C說明通過硅層腐蝕了一個淺溝道隔離結(jié)構(gòu)以后圖1A的同一個疊層。
圖2是腐蝕之前形成DRAM器件的過程中使用的一個示例性的集成電路結(jié)構(gòu)的一個實施方案。
圖3是腐蝕以后形成圖3所示DRAM器件的時候使用的集成電路結(jié)構(gòu)。
圖4是進(jìn)行了最初的清理和腐蝕步驟以后，形成圖2所示DRAM器件的過程中使用的集成電路結(jié)構(gòu)。
圖5是進(jìn)行了腐蝕，首先暴露出氧化物凸緣材料以后圖4中使用的集成電路結(jié)構(gòu)。
圖6是優(yōu)選只腐蝕氧化物凸緣采用的第一個腐蝕步驟以后圖5的圖7是優(yōu)選只腐蝕氧化物凸緣材料周圍的材料的時候采用的第二個腐蝕步驟以后圖6的實施方案。
圖8優(yōu)選倒換回來是只腐蝕氧化物凸緣采用的第三個腐蝕步驟以后圖7的實施方案。
圖9優(yōu)選倒換回來是只腐蝕氧化物凸緣材料周圍的材料采用的第四個腐蝕步驟以后圖8的實施方案。
圖10優(yōu)選倒換回來是只腐蝕氧化物凸緣采用的第五個腐蝕步驟以后圖9的實施方案。
圖11是優(yōu)選倒換回來只將氧化物凸緣材料周圍的材料腐蝕到一個目標(biāo)深度采用的第六個腐蝕步驟以后圖10的實施方案。
圖12優(yōu)選倒換回來是只腐蝕氧化物凸緣，將凸緣腐蝕到最終所需高度，并且使其形成所需形狀，所采用的第七個腐蝕步驟以后圖11的圖13(a)～13(h)示出所形成的集成電路的一些透視圖和側(cè)視圖，其中的凸緣超出周圍結(jié)構(gòu)材料的目標(biāo)腐蝕高度。
具體實施例詳述下面將參考附圖，利用一些優(yōu)選實施方案，詳細(xì)地描述本發(fā)明。在以下描述中，給出了許多具體細(xì)節(jié)，以便更好地理解本發(fā)明。但是很顯然，對于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員而言，可以實踐本發(fā)明而不需要這些具體細(xì)節(jié)。在其它情形下，不對眾所周知的工藝步驟進(jìn)行詳細(xì)描述，以免喧賓奪主。
本發(fā)明提供一種腐蝕工藝，在不同的腐蝕化學(xué)藥品之間來回倒換，以便通過兩種或者多種不同的腐蝕材料達(dá)到目標(biāo)深度。根據(jù)形成功能器件的需要，各種集成電路結(jié)構(gòu)可以采用互相相鄰或者互相嵌入的不同的襯底材料。結(jié)果，這一腐蝕工藝必須腐蝕兩種或者多種不同的材料，以便向下通過這種相鄰/嵌入的材料形成溝溝道。特別是采用深溝道電容器之類的DRAM結(jié)構(gòu)有三種不同的材料需要腐蝕(也就是單晶硅、多晶硅和/或氧化物凸緣)。
其中可以采用單獨一種腐蝕化學(xué)藥品來同時腐蝕透所有材料，這種技術(shù)不能控制如何腐蝕一種不同于其它的材料。相反，本發(fā)明提供特殊的化學(xué)藥品，用于優(yōu)選的腐蝕不同的材料。這些化學(xué)藥品被交替使用所需要的次數(shù)，以便穿過多種材料達(dá)到目標(biāo)深度。通過在這些化學(xué)藥品之間來回倒換，能夠充分地保持集成電路結(jié)構(gòu)的垂直側(cè)面。此外，前面提到的氧化物凸緣可以在受控狀態(tài)下進(jìn)行腐蝕，從而在周圍材料的表面上留下需要(能夠獲得的)量的氧化物。
本發(fā)明還能夠在集成電路結(jié)構(gòu)各層上放置光致抗蝕劑掩膜。在繼續(xù)對光致抗蝕劑掩膜進(jìn)行腐蝕，這種腐蝕技術(shù)將保留足夠的光致抗蝕劑掩膜，以獲得成功的結(jié)果?，F(xiàn)有技術(shù)采用硬掩膜(也就是不同的氧化物掩膜)而不是使用光致抗蝕劑掩膜，以便改變凸緣的深度和/或高度。但是，硬掩膜腐蝕過程會顯著地提高成本和復(fù)雜性。還有，采用光致抗蝕劑掩膜的簡單技術(shù)一般都不能在采用硬掩膜的時候使用。
因此，相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的兩個主要優(yōu)點是(1)能夠用不同的腐蝕化學(xué)藥品，并且在它們之間來回倒換，穿過多種材料達(dá)到目標(biāo)深度，同時保持集成電路結(jié)構(gòu)的特定垂直側(cè)面。(2)能夠采用硬掩膜或者光致抗蝕劑掩膜，改變被腐蝕溝溝道的目標(biāo)深度上凸緣(或者相似結(jié)構(gòu))的最終高度。
現(xiàn)在參考圖2，其示出了在腐蝕之前集成電路結(jié)構(gòu)的一個剖面圖200。這種結(jié)構(gòu)包括用來形成深溝道電容器DRAM的材料。具體而言，這個圖示出了深溝道之間垂直字線(也就是柵控制或者GC線)的一個實例。雖然這個集成電路結(jié)構(gòu)被用于說明本發(fā)明的一個實例，但是其它的集成電路結(jié)構(gòu)也能夠從這里描述的技術(shù)中獲益。
這種結(jié)構(gòu)被一層光致抗蝕劑掩膜202覆蓋。下一層204包括一種有機BARC(底部抗反射涂層)，它是一種聚合體，用于在氮化物上形成光致抗蝕劑的圖形。圖中的氮化物層206具有間隙207，用來形成溝溝道。下一步形成一薄層熱氧化物208。在單晶硅材料區(qū)域214、216和218之間形成多晶硅材料的第一和第二區(qū)域210、212。在這個結(jié)構(gòu)中還形成一個氧化物材料的凸緣(也就是TEOS氧化物)，在圖中示作垂直延伸的淀積物220、220’和222、222’，它們包圍了每一個多晶硅區(qū)域。這種特殊的剖面結(jié)構(gòu)導(dǎo)致形成兩個氧化物材料柱體，或者凸緣(得到的凸緣的透視圖見圖13(a)～13(h))。
圖3示出了圖2所示的結(jié)構(gòu)200，但是根據(jù)本發(fā)明已經(jīng)完成了腐蝕之后的其中的組成部分采用相同的編號，在這個圖中，將單晶硅區(qū)域216、多晶硅區(qū)域210和212向下腐蝕到一個目標(biāo)深度，如同箭頭250所示。氧化物凸緣220和222也被腐蝕了一部分。得到的結(jié)果具有所需量的凸緣材料240和241超出表面242。這一工藝還提供凸緣材料和具有適當(dāng)剖面用來提供器件功能的(和能夠夠得著的凸緣)的垂直表面。這一過程對光致抗蝕劑掩膜202略做腐蝕，但是仍然使它完整無缺，這樣就進(jìn)行了一次成功的腐蝕。
集成電路結(jié)構(gòu)常常來自類似于圖2所示狀態(tài)的生產(chǎn)過程(也就是客戶要求進(jìn)一步腐蝕這一器件)。同樣，也要將最上層的BARC層260和中心氮化物層206(也就是一起包括一個掩膜)向下腐蝕，得到的表面應(yīng)該被清理干凈，以便采用本發(fā)明的化學(xué)藥品倒換技術(shù)。作為清理(或者準(zhǔn)備)步驟的第一部分，利用包括Cl2和O2的腐蝕化學(xué)藥品用于腐蝕掉或者打開上層BARC層260的大部分。這種化學(xué)藥品腐蝕氮化物的速度較慢。雖然能夠使用從近似的1∶1到5∶5(也就是Cl2∶O2)之間的任意比例，但是最佳的比例是3∶1。然后利用包括CF4和CHF3的腐蝕化學(xué)藥品進(jìn)行第二次清理(或者準(zhǔn)備)。這種化學(xué)藥品用于去掉前一個步驟中剩下的氮化物?？梢圆捎么蠹s1∶1到8∶1(也就是CF4∶CHF3)的比例，但最佳比例是3∶1。
應(yīng)該指出，這種最初的清理(或者準(zhǔn)備)步驟可以利用本發(fā)明的倒換技術(shù)在原地進(jìn)行。也可以在異地進(jìn)行這一初始步驟，其中得到的產(chǎn)品將類似于圖4，然后就可以采用本發(fā)明的倒換技術(shù)。
現(xiàn)在參考圖4，其示出了得到的集成電路結(jié)構(gòu)200，其中的部件編號與前面圖中的編號相似。BARC層260、中心氮化物部分206和熱氧化物層208已經(jīng)被去掉。表面242可能還有光致抗蝕劑掩膜的殘留物，因此可以隨后執(zhí)行一個短的清理步驟清理這一表面。這些殘留物包括有機殘留物404或者原地氧化物殘留物406。采用一個短的穿透步驟來清理掉表面402上的所有氧化物。用包括Cl2和O2(按照上面的比例)的化學(xué)藥品來清理這些有機殘留物。用CF4和CHF3類型的化學(xué)藥品(按照上面的比列)來清除原地氧化物殘留物。
除了可以在不同的腐蝕化學(xué)藥品之間來回倒換的清理步驟以外，將本發(fā)明的第一步應(yīng)用于清理圖4所示的表面242。在這個步驟中，應(yīng)用包括Cl2和HBr(溴化氫)的化學(xué)藥品，它們能夠優(yōu)選地腐蝕透多晶硅210、212和單晶硅216材料。雖然可以采用能夠有效地腐蝕這些材料的任意比例，但是最好的Cl2∶HBr比例是1∶3?，F(xiàn)在參考圖5，其中結(jié)構(gòu)200的部件采用相似的編號。向下腐蝕表面242，使之更加接近目標(biāo)深度250。這種化學(xué)藥品不會腐蝕氧化物材料220和222，因此凸緣240和241開始露出表面242。
現(xiàn)在參考圖6，其中集成電路結(jié)構(gòu)200采用的編號與前面的圖中的編號相似。在這個步驟中，腐蝕化學(xué)藥品更換成CF4和CHF3的混合物，它能夠優(yōu)選腐蝕氧化物材料220和222。同樣，(通常)向下腐蝕表面242直到氧化物柱體，從而使表面242出現(xiàn)凹坑262和264。
下一步改回用Cl2和HBr的混合物，以便優(yōu)選腐蝕包圍氧化物柱的硅材料。圖7再一次示出集成電路結(jié)構(gòu)200，其中的部件編號類似于前面圖中的編號。這種化學(xué)藥品將溝道表面242進(jìn)一步朝著目標(biāo)深度250向下腐蝕，暴露出更多的凸緣氧化物材料240和241，同時保持它總的側(cè)面形狀。
再下一步改回用CF4和CHF3的混合物，優(yōu)選腐蝕氧化物柱狀材料220和222。圖8示出了這一集成電路結(jié)構(gòu)200，其中的部件采用相似的編號。在氧化物柱狀體區(qū)域中已經(jīng)腐蝕出區(qū)域262和264，使之低于表面242。
另一個步驟中再一次改用Cl2和HBr的混合物，以便進(jìn)一步將硅表面朝著目標(biāo)深度250向下腐蝕。圖9又一次示出集成電路結(jié)構(gòu)200，其中的部件采用與前面的圖相似的編號。表面242已經(jīng)被向下腐蝕，進(jìn)一步暴露出部分凸緣240和241，它保留了所需要的側(cè)面。
現(xiàn)在參考圖10，其中示出了部件編號相似的集成電路結(jié)構(gòu)200。又一次倒換成CF4和CHF3的混合物，優(yōu)選腐蝕氧化物柱狀材料220和222。凹坑262和264再一次說明氧化物柱狀材料被腐蝕到了表面242以下。
圖11示出再一次改成包括Cl2和HBr的化學(xué)藥品得到的結(jié)果，其中的部件采用相似的編號，以便將表面242向下腐蝕到目標(biāo)深度250。這樣做進(jìn)一步將氧化物柱狀體220和222的一部分暴露在出來，包括暴露出來的凸緣240和241。
最后可以采用最后一個步驟，它進(jìn)一步腐蝕暴露的氧化物凸緣材料，或者是給它成型。圖12示出了采用相似部件編號的集成電路結(jié)構(gòu)200。最后改換回這一化學(xué)藥品，將凸緣240和241腐蝕到表面242以上的可控制高度244。如圖所示，只去掉一部分凸緣240和241(見虛線)，從而使凸緣高度244保持在一個可用水平高度，例如100～200埃。
注意，盡管給出了多個步驟，在不同的化學(xué)藥品之間來回倒換，但是這一工藝不限于只采用兩種化學(xué)藥品。這一工藝可以順序采用例如任意種類的化學(xué)藥品，然后倒換回來，重復(fù)這一順序，以便完成腐蝕過程。還有，這些倒換步驟的次數(shù)可以比上面給出的多或者少。一般而言，應(yīng)該持續(xù)進(jìn)行倒換過程，直到得到適宜的結(jié)果。
下面，圖13(a)～13(h)是完成了腐蝕，并且去掉了光致抗蝕劑和BARC層以后集成電路結(jié)構(gòu)的一些照片。這些圖片更好的示出了利用本發(fā)明所得到的結(jié)果。
圖13(a)給出通過第一個角度看過去集成電路結(jié)構(gòu)的頂部中心透視圖，其中有硅材料，它們之間腐蝕出了溝道，還有延伸超出被腐蝕面的凸緣材料。
圖13(b)是圖13(a)所示集成電路結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖13(c)是圖13(a)旋轉(zhuǎn)了90度以后集成電路結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖13(d)是圖13(b)中集成電路結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖13(e)是得到的溝道的一個閉合的頂部中心透視圖，它示出了被腐蝕面目標(biāo)高度上的第一個和第二個凸緣形狀。
圖13(f)是，圖13(e)所示集成電路結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖它從凸緣形狀中間切開。
圖13(g)是得到的溝道的一個替換的閉合頂部透視圖，它示出整個第一個和第二個凸緣的形狀，每一個都在多晶硅材料周圍延伸。
圖13(h)是圖13(f)所示集成電路結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
本發(fā)明不僅僅包括在深溝道DRAM器件中提供凸緣的這個實例。除了在上面的實例中所給出的以外，本發(fā)明的倒換方法可以用于腐蝕任意種類的材料。結(jié)果，本發(fā)明包括在各種不同的化學(xué)藥品(或者混合物)之間進(jìn)行倒換，以便腐蝕不同的結(jié)構(gòu)材料。本發(fā)明用于解決采用一種化學(xué)藥品進(jìn)行腐蝕以便達(dá)到目標(biāo)深度所碰到的困難。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用一種腐蝕劑的時間越長，腐蝕效率就越低，集成電路結(jié)構(gòu)的側(cè)面部分會受到不利影響。在不同腐蝕劑化學(xué)藥品之間進(jìn)行倒換的方法能夠有效地腐蝕到目標(biāo)深度。另外，可以在目標(biāo)深度表面上方調(diào)整或者控制特定種類的嵌入(或者相鄰)結(jié)構(gòu)材料(例如上面的凸緣實例)。
因此，雖然采用了幾個優(yōu)選實施方案來描述本發(fā)明，但是還可以有屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)的改變、互換，等效方案。例如，雖然在一個優(yōu)選實施方案中是在原地進(jìn)行腐蝕，但是如果需要，它們也可以在不同的處理腔內(nèi)進(jìn)行。原地處理一般而言更加有效，這是因為被腐蝕的結(jié)構(gòu)不需要從一個腐蝕機器轉(zhuǎn)移到另一個腐蝕機器。還應(yīng)該指出，還有許多可替換的方法來完成本發(fā)明所描述的腐蝕工藝。(也就是不同的方法和設(shè)備)。因此，下面的權(quán)利要求包括所有這些屬于本發(fā)明的范圍之內(nèi)的改變、互換和等效方案。
權(quán)利要求
1.一種集成電路(IC)結(jié)構(gòu)，通過用于將一部分集成電路(IC)結(jié)構(gòu)腐蝕到一定目標(biāo)深度的方法而形成，這種集成電路結(jié)構(gòu)具有第一組成材料區(qū)域，以及與第一種組成材料區(qū)域相鄰的至少第二組成材料區(qū)域，該方法包括(i)應(yīng)用第一種腐蝕化學(xué)藥品，它能夠優(yōu)選腐蝕第一組成材料區(qū)域；(ii)應(yīng)用第二種腐蝕化學(xué)藥品，它能夠優(yōu)選腐蝕第二組成材料區(qū)域；和重復(fù)步驟(i)和(ii)，直到達(dá)到特定的目標(biāo)深度，其中通過來回倒換使用這些腐蝕化學(xué)藥品，保持集成電路結(jié)構(gòu)及其組成材料區(qū)域的特定側(cè)面。
2.權(quán)利要求1的集成電路(IC)結(jié)構(gòu)，其中對一部分集成電路結(jié)構(gòu)的腐蝕包括形成淺溝隔離(STI)結(jié)構(gòu)。
3.權(quán)利要求1的集成電路(IC)結(jié)構(gòu)，其中的第一種腐蝕化學(xué)藥品和第二種腐蝕化學(xué)藥品是在原地使用的。
4.權(quán)利要求1的集成電路(IC)結(jié)構(gòu)，其中的第二種組成材料區(qū)域是嵌入在第一組成材料區(qū)域內(nèi)。
5.權(quán)利要求1的集成電路(IC)結(jié)構(gòu)，其中第二組成材料區(qū)域的一部分相對于第一組成材料區(qū)域的高度通過來回倒換使用腐蝕化學(xué)藥品來加以調(diào)整。
6.權(quán)利要求5的集成電路(IC)結(jié)構(gòu)，其中的集成電路結(jié)構(gòu)是一個存儲器，第一組成材料區(qū)域包括至少一個多晶硅材料部分和一個結(jié)晶硅材料部分，第二組成材料區(qū)域至少包括氧化硅材料。
7.權(quán)利要求5的集成電路(IC)結(jié)構(gòu)，其中的存儲器是具有深溝道電容器的DRAM。
8.權(quán)利要求6的集成電路(IC)結(jié)構(gòu)，其中的第二組成材料區(qū)域具有凸緣的形狀，它包圍著材料的多晶硅材料部分，通過來回倒換使用腐蝕化學(xué)藥品來維持這個凸緣的側(cè)面。
9.權(quán)利要求1的集成電路(IC)結(jié)構(gòu)，其中的第一種腐蝕化學(xué)藥品能夠優(yōu)選腐蝕結(jié)晶硅材料或者非晶硅材料。
10.權(quán)利要求9的集成電路(IC)結(jié)構(gòu)，其中的材料包括多晶硅和單晶硅材料。
11.權(quán)利要求10的集成電路(IC)結(jié)構(gòu)，其中的第一種腐蝕化學(xué)藥品包括Cl2和HBr的混合物。
12.權(quán)利要求11的集成電路(IC)結(jié)構(gòu)，其中Cl2與HBr的最佳比例是近似1比3。
13.權(quán)利要求9的集成電路(IC)結(jié)構(gòu)，其中的第二種腐蝕化學(xué)藥品能夠優(yōu)選腐蝕氧化物材料。
14.權(quán)利要求13的集成電路(IC)結(jié)構(gòu)，其中的第二種化學(xué)藥品包括CF4和CHF3的混合物。
15.一種集成電路(IC)結(jié)構(gòu)，通過用于將包括多種不同組成材料的集成電路(IC)結(jié)構(gòu)的一部分腐蝕到一個目標(biāo)程度的工藝而形成，該工藝包括(i)用一種腐蝕化學(xué)藥品優(yōu)選腐蝕多種組成材料中的特定種類；(ii)用一種腐蝕化學(xué)藥品優(yōu)選腐蝕多種組成材料中的特定的剩余其它種類；重復(fù)步驟(i)和(ii)，直到達(dá)到目標(biāo)程度，其中通過來回倒換使用這些腐蝕化學(xué)藥品，維持集成電路結(jié)構(gòu)及其組成材料區(qū)域的特定側(cè)面。
16.權(quán)利要求15的工藝，其中將一部分集成電路結(jié)構(gòu)腐蝕到目標(biāo)程度的工藝包括形成淺溝隔離(STI)結(jié)構(gòu)。
17.權(quán)利要求15的工藝，其中的不同腐蝕化學(xué)藥品是在原地使用的。
18.權(quán)利要求16的工藝，其中的一種組成材料是嵌入在另一種組成材料內(nèi)。
19.權(quán)利要求15的工藝，其中一種組成材料相對于另一種組成材料的高度是通過來回倒換使用腐蝕化學(xué)藥品來加以調(diào)整。
20.權(quán)利要求19的工藝，其中的集成電路結(jié)構(gòu)是存儲器，該存儲器的第一類型組成材料包括至少一個多晶硅材料部分和一個結(jié)晶硅材料部分，該存儲器的第二類型組成材料區(qū)域至少包括氧化硅材料。
全文摘要
公開了一種集成電路結(jié)構(gòu)，通過用于將一部分集成電路結(jié)構(gòu)腐蝕到一定目標(biāo)深度的方法而形成，這種集成電路結(jié)構(gòu)具有第一組成材料區(qū)域，以及與第一種組成材料區(qū)域相鄰的至少第二組成材料區(qū)域，該方法包括(i)應(yīng)用第一種腐蝕化學(xué)藥品，它能夠優(yōu)選腐蝕第一組成材料區(qū)域；(ii)應(yīng)用第二種腐蝕化學(xué)藥品，它能夠優(yōu)選腐蝕第二組成材料區(qū)域；和重復(fù)步驟(i)和(ii)，直到達(dá)到特定的目標(biāo)深度，其中通過來回倒換使用這些腐蝕化學(xué)藥品，保持集成電路結(jié)構(gòu)及其組成材料區(qū)域的特定側(cè)面。
文檔編號H01L21/311GK1797767SQ20051012857
公開日2006年7月5日 申請日期2001年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月30日
發(fā)明者A·J·米勒, F·索埃斯伊洛 申請人:蘭姆研究有限公司