專利名稱:自對(duì)準(zhǔn)接觸孔刻蝕的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路制造工藝,特別是涉及一種自對(duì)準(zhǔn)接觸孔刻蝕 (Self Aligned Contact Etch)方法。
背景技術(shù):
自對(duì)準(zhǔn)接觸孔刻蝕的方法有很多種,其中一種是利用多晶硅柵極上的氮化硅作為保護(hù)層,以及PSG(磷硅玻璃)對(duì)氧化硅的選擇比來(lái)實(shí)現(xiàn)的,這種方法包括如下步驟第1步,請(qǐng)參閱圖la,采用光刻和刻蝕工藝在襯底10之上刻蝕出多晶硅柵極12, 多晶硅柵極12和襯底10之間為柵氧化層11,多晶硅柵極12之上為1000 2000A厚度的氮化硅13。第2步,請(qǐng)參閱圖lb,在多晶硅柵極12兩側(cè)下方的襯底10中以離子注入工藝進(jìn)行輕摻雜漏注入(LDD),形成輕摻雜區(qū)14。第3步,請(qǐng)參閱圖lc,先在硅片上淀積一層氮化硅15,再以干法反刻去除這層氮化硅15,此時(shí)在氮化硅13、多晶硅柵極12和柵氧化層11的兩側(cè)就形成了氮化硅側(cè)墻15。氮化硅側(cè)墻15的寬度為400 500A。第4步,請(qǐng)參閱圖ld,將需要連接接觸孔的多晶硅柵極12上方的氮化硅13去除, 并在該需要連接接觸孔的多晶硅柵極12之上以及襯底10之上淀積一層犧牲氧化層16。第5步,請(qǐng)參閱圖le,在氮化硅側(cè)墻15的外側(cè)下方的襯底10中進(jìn)行重?fù)诫s源漏注入,形成重?fù)诫s區(qū)17。第6步,請(qǐng)參閱圖If,去除犧牲氧化層16。第7步,請(qǐng)參閱圖lg,先在硅片表面淀積一層PSG18,再以CMP(化學(xué)機(jī)械研磨)工藝對(duì)所淀積的PSG18進(jìn)行平坦化。第8步,請(qǐng)參閱圖lh,先在硅片表面淀積一層未摻雜的氧化硅19,再以光刻和刻蝕工藝刻蝕出接觸孔21和22。接觸孔21在多晶硅柵極12上方,接觸孔22在重?fù)诫s區(qū)17的上方。其中接觸孔22的寬度為a,接觸孔22的側(cè)壁距離最近的多晶硅柵極13的距離為b。 現(xiàn)有工藝可以實(shí)現(xiàn)b <氮化硅側(cè)墻15的寬度,即a > c,其中c為兩個(gè)相鄰的氮化硅側(cè)墻 15之間的間距。這種自對(duì)準(zhǔn)接觸孔刻蝕的方法存在如下不足其一,當(dāng)兩個(gè)相鄰的晶體管之間的間距c較小時(shí),第8步所淀積的PSG18的填孔能力不足,可能在兩個(gè)相鄰的側(cè)壁15之間形成空洞。其二,當(dāng)兩個(gè)相鄰的晶體管之間的間距c較小時(shí),第9步在刻蝕接觸孔22時(shí)由于自對(duì)準(zhǔn)接觸孔刻蝕窗口太小,接觸孔22不容易完全打開而形成缺陷。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種自對(duì)準(zhǔn)接觸孔刻蝕的方法,該方法可以提高接觸孔刻蝕的質(zhì)量。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明自對(duì)準(zhǔn)接觸孔刻蝕的方法包括如下步驟第1步,采用光刻和刻蝕工藝在襯底之上刻蝕出多晶硅柵極,多晶硅柵極之上為
第一氮化硅層;第2步,在多晶硅柵極兩側(cè)下方的襯底中以離子注入工藝進(jìn)行輕摻雜漏注入,形成輕摻雜區(qū);第3步,先在硅片上淀積一層第二氮化硅層,再以干法反刻第二氮化硅層,直至第一氮化硅層之上的第二氮化硅層去除,此時(shí)在第一氮化硅層和多晶硅柵極的兩側(cè)就形成了氮化硅側(cè)墻;第4步,先在硅片上淀積一層第一氧化硅層,再以干法反刻第一氧化硅,直至第一氮化硅層之上的第一氧化硅層去除,此時(shí)在氮化硅側(cè)墻之外又形成了氧化硅側(cè)墻;第5步,將需要連接接觸孔的多晶硅柵極上方的第一氮化硅層去除,并在該需要連接接觸孔的多晶硅柵極之上以及襯底之上淀積一層第二氧化硅層,第二氧化硅層又稱犧牲氧化層;第6步,在氧化硅側(cè)墻的外側(cè)下方的襯底中進(jìn)行重?fù)诫s源漏注入,形成重?fù)诫s區(qū);第7步,去除犧牲氧化層和氧化硅側(cè)墻;第8步,先在硅片表面淀積一層PSG層,再以CMP (化學(xué)機(jī)械研磨)工藝對(duì)PSG層研磨平坦化;第9步,先在硅片表面淀積一層第三氧化硅層,第三氧化硅層為未摻雜的氧化硅, 再以光刻和刻蝕工藝刻蝕出接觸孔。本發(fā)明自對(duì)準(zhǔn)接觸孔刻蝕的方法利用雙層側(cè)墻(氮化硅側(cè)墻+氧化硅側(cè)墻)來(lái)增強(qiáng)自對(duì)準(zhǔn)接觸孔刻蝕工藝的能力,從而提高接觸孔刻蝕的質(zhì)量。
圖Ia 圖Ih是一種現(xiàn)有的自對(duì)準(zhǔn)接觸孔刻蝕的方法;圖加 圖2c是本發(fā)明自對(duì)準(zhǔn)接觸孔刻蝕的方法的部分步驟。圖中附圖標(biāo)記說(shuō)明11為柵氧化層;12為多晶硅柵極;13為氮化硅層;14為輕摻雜區(qū);15為氮化硅側(cè)墻;16為犧牲氧化層;17為重?fù)诫s區(qū);18為PSG層;19為未摻雜的氧化硅層;20為氧化硅側(cè)墻;21、22為接觸孔。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例介紹本發(fā)明自對(duì)準(zhǔn)接觸孔刻蝕的方法,包括如下步驟第1步,請(qǐng)參閱圖la,采用光刻和刻蝕工藝在襯底10之上刻蝕出多晶硅柵極12, 多晶硅柵極12和襯底10之間為柵氧化層11,多晶硅柵極12之上為1000 2000A厚度的氮化硅層13。例如多晶硅柵極12和氮化硅層13的厚度均為1500A。柵氧化層11的厚度較薄,有時(shí)也省略描述。第2步,請(qǐng)參閱圖lb,在多晶硅柵極12兩側(cè)下方的襯底10中以離子注入工藝進(jìn)行輕摻雜漏注入(LDD),形成輕摻雜區(qū)14。
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第3步,請(qǐng)參閱圖lc,先在硅片上淀積一層氮化硅15,再以干法反刻這層氮化硅 15,直至氮化硅層13之上的新淀積的氮化硅15去除,此時(shí)在氮化硅13、多晶硅柵極12和柵氧化層11的兩側(cè)就形成了氮化硅側(cè)墻15。氮化硅側(cè)墻15的寬度為300 400A。第4步,請(qǐng)參閱圖加,先在硅片上淀積一層厚度的氧化硅20,再以干法反刻這層氧化硅20,直至氮化硅層13之上的新淀積的氧化硅20去除,此時(shí)在氮化硅側(cè)墻15之外又形成了氧化硅側(cè)墻20。本發(fā)明要求新增加的氧化硅側(cè)墻20的寬度為100 200A,這可以通過(guò)淀積200 300A厚度的氧化硅20再反刻該層氧化硅20來(lái)實(shí)現(xiàn)。所淀積的氧化硅20的厚度優(yōu)選為250A。值得注意的是,這一步所形成的氮化硅側(cè)墻15的寬度和氧化硅側(cè)墻20的寬度的總和相當(dāng)于現(xiàn)有方法第3步所形成的氮化硅側(cè)墻15的寬度。第5步,請(qǐng)參閱圖2b,將需要連接接觸孔的多晶硅柵極12上方的氮化硅13去除, 并在該需要連接接觸孔的多晶硅柵極12之上以及襯底10之上淀積一層犧牲氧化層16。犧牲氧化層16的厚度例如為250A。第6步,請(qǐng)參閱圖2c,在氧化硅側(cè)墻20的外側(cè)下方的襯底10中進(jìn)行重?fù)诫s源漏注入,形成重?fù)诫s區(qū)17。第7步,請(qǐng)參閱圖If,去除犧牲氧化層16和氧化硅側(cè)墻20。此時(shí)的氮化硅側(cè)墻15 的寬度比現(xiàn)有方法的氮化硅側(cè)墻15的寬度要小,即此時(shí)兩個(gè)相鄰的氮化硅側(cè)墻15之間的間距c比現(xiàn)有方法的兩個(gè)相鄰的氮化硅側(cè)墻15之間的間距c要大。第8步,請(qǐng)參閱圖lg,先在硅片表面淀積一層PSG18,再以CMP(化學(xué)機(jī)械研磨)工藝對(duì)所淀積的PSG層18進(jìn)行平坦化。所淀積的PSG層18的厚度例如為7500A,以CMP工藝研磨后剩余的PSG層18的厚度例如為4800A。第9步,請(qǐng)參閱圖lh,先在硅片表面淀積一層未摻雜的氧化硅19,再以光刻和刻蝕工藝對(duì)需要連接接觸孔的多晶硅柵極12上方刻蝕出接觸孔21,以及重?fù)诫s區(qū)17上方刻蝕出接觸孔22。未摻雜的氧化硅19的厚度例如為2000A。這一步例如采用兩步刻蝕首先對(duì)氧化硅層19和部分PSG層18進(jìn)行刻蝕。此時(shí)可以選擇對(duì)氧化硅的選擇比較低,對(duì)氮化硅的選擇比較高的刻蝕工藝,刻蝕掉的PSG層18 是低濃度的。然后對(duì)剩余的PSG層18進(jìn)行刻蝕,直至露出多晶硅柵極12或襯底10。此時(shí)可以選擇對(duì)氧化硅有高選擇比,對(duì)氮化硅也有高選擇比的刻蝕工藝,刻蝕掉的PSG層18是高濃度的。本發(fā)明自對(duì)準(zhǔn)接觸孔的方法,在傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上增加了氧化硅側(cè)墻,利用雙層側(cè)墻(氮化硅側(cè)墻+氧化硅側(cè)墻)來(lái)增強(qiáng)自對(duì)準(zhǔn)接觸孔刻蝕工藝的能力。由于該雙層側(cè)墻的總寬度與原來(lái)的氮化硅側(cè)墻的寬度相當(dāng),因此在去除外層的氧化硅側(cè)墻后,剩余的氮化硅側(cè)墻就比現(xiàn)有方法的氮化硅側(cè)墻要薄,這便有利于在兩個(gè)相鄰的晶體管之間的間距c較小時(shí)對(duì)接觸孔22的刻蝕。實(shí)驗(yàn)證實(shí),本發(fā)明所述方法也可以實(shí)現(xiàn)b <側(cè)墻15的寬度,即a > c,還可以將接觸孔22的寬度a從0. 17 μ m縮小到0. 15 μ m,接觸孔22到多晶硅柵極13 的距離b從0. 035 μ m縮小到0. 02 μ m,即可以容忍兩個(gè)多晶硅柵極13之間的間距a+2b從 0. 24 μ m 縮小至Ij 0. 19 μ m。
權(quán)利要求
1.一種自對(duì)準(zhǔn)接觸孔刻蝕的方法,其特征是,包括如下步驟第1步,采用光刻和刻蝕工藝在襯底之上刻蝕出多晶硅柵極,多晶硅柵極之上為第一氮化硅層;第2步,在多晶硅柵極兩側(cè)下方的襯底中以離子注入工藝進(jìn)行輕摻雜漏注入,形成輕摻雜區(qū);第3步,先在硅片上淀積一層第二氮化硅層,再以干法反刻第二氮化硅層,直至第一氮化硅層之上的第二氮化硅層去除,此時(shí)在第一氮化硅層和多晶硅柵極的兩側(cè)就形成了氮化硅側(cè)墻;第4步,先在硅片上淀積一層第一氧化硅層,再以干法反刻第一氧化硅,直至第一氮化硅層之上的第一氧化硅層去除,此時(shí)在氮化硅側(cè)墻之外又形成了氧化硅側(cè)墻;第5步,將需要連接接觸孔的多晶硅柵極上方的第一氮化硅層去除,并在該需要連接接觸孔的多晶硅柵極之上、以及襯底之上淀積一層第二氧化硅層,第二氧化硅層又稱犧牲氧化層;第6步,在氧化硅側(cè)墻的外側(cè)下方的襯底中進(jìn)行重?fù)诫s源漏注入,形成重?fù)诫s區(qū);第7步,去除犧牲氧化層和氧化硅側(cè)墻;第8步,先在硅片表面淀積一層PSG (磷硅玻璃)層,再以CMP (化學(xué)機(jī)械研磨)工藝對(duì) PSG層研磨平坦化;第9步,先在硅片表面淀積一層第三氧化硅層,第三氧化硅層為未摻雜的氧化硅,再以光刻和刻蝕工藝刻蝕出接觸孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自對(duì)準(zhǔn)接觸孔刻蝕的方法,其特征是,所述方法第9步又包括第9. 1步,在硅片表面淀積一層第三氧化硅層,第三氧化硅層為未摻雜的氧化硅;第9. 2步,對(duì)第三氧化硅層和部分PSG層進(jìn)行刻蝕;第9. 3步,對(duì)剩余的PSG層進(jìn)行刻蝕,直至露出多晶硅柵極或襯底。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自對(duì)準(zhǔn)接觸孔刻蝕的方法,其特征是,所述方法第1步中,所述第一氮化硅層的厚度為1000 2000A。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自對(duì)準(zhǔn)接觸孔刻蝕的方法,其特征是,所述方法第3步中,所形成的氮化硅側(cè)墻的寬度為300 400A。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自對(duì)準(zhǔn)接觸孔刻蝕的方法,其特征是,所述方法第4步中,所形成的氧化硅側(cè)墻的寬度為100 200A。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的自對(duì)準(zhǔn)接觸孔刻蝕的方法,其特征是,所述方法第4步中,所形成的氮化硅側(cè)墻和氧化硅側(cè)墻的總寬度為400 500A。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自對(duì)準(zhǔn)接觸孔刻蝕的方法,在傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上增加了氧化硅側(cè)墻,利用雙層側(cè)墻即氮化硅側(cè)墻和氧化硅側(cè)墻來(lái)增強(qiáng)自對(duì)準(zhǔn)接觸孔刻蝕工藝的能力,使其能達(dá)到孔到多晶硅最小距離縮小到0.02μm。
文檔編號(hào)H01L21/768GK102543840SQ20101060242
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者張可鋼, 陳廣龍, 陳昊瑜 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司