專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的示例性實(shí)施方案涉及ー種半導(dǎo)體器件及其制造方法，更具體地，涉及ー種包含通過硅化工藝形成的金屬硅化物層的半導(dǎo)體器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體器件的集成度的提高，半導(dǎo)體器件內(nèi)的導(dǎo)線寬度和導(dǎo)線之間的間隔變得更小。在減小導(dǎo)線之間的干擾方面，在相鄰的導(dǎo)線之間可以形成氣隙，其中所述干擾通常 隨著間隔/寬度而増大。此外，在改善隨著所述寬度的減小而變化的導(dǎo)線電阻方面，可以通過使形成導(dǎo)線的疊層的一部分硅化而將導(dǎo)線的一部分制成金屬硅化物層。這里，在使用氣隙形成エ藝和硅化工藝二者時(shí)，在先于硅化工藝進(jìn)行的拋光エ藝或干法刻蝕エ藝期間，半導(dǎo)體器件的電性能可能會(huì)降低。下面參考圖IA和圖1B，采用形成NAND快閃存儲(chǔ)器件的字線的エ藝作為ー個(gè)實(shí)例，更詳細(xì)描述硅化工藝的特征。參見圖1A，在包括隔離區(qū)和有源區(qū)的半導(dǎo)體襯底11的有源區(qū)之上形成用于浮柵的溝道絕緣層13和導(dǎo)電層15。作為參考，圖IA和圖IB是沿著與半導(dǎo)體襯底11的有源區(qū)平行的方向所截取的截面圖。然后，依次層疊電介質(zhì)層17和多晶硅層(即用于控制柵的第一導(dǎo)電層19)。柵硬掩模圖案21形成在第一導(dǎo)電層19上。為了限定形成字線的區(qū)域，柵硬掩模圖案21的每個(gè)都形成為在與所述有源區(qū)交叉的方向上延伸的線型結(jié)構(gòu)。然后，使用柵硬掩模圖案21作為刻蝕掩模來刻蝕第一導(dǎo)電層19、電介質(zhì)層17和導(dǎo)電層15。因此，第一導(dǎo)電層19、電介質(zhì)層17和導(dǎo)電層15沿著有源區(qū)被圖案化，從而形成沿著有源區(qū)相互間隔開的多個(gè)層疊圖案MP。層疊圖案MP的每個(gè)包括在與有源區(qū)交叉的方向上耦合的第一控制柵CG1、在與有源區(qū)交叉的方向上彼此間隔開的浮柵FG、以及在第一控制柵CGl的每個(gè)與浮柵FG的每個(gè)之間形成的電介質(zhì)層17。然后，通過向柵硬掩模圖案21之間的半導(dǎo)體襯底11中注入雜質(zhì)來形成單元結(jié)(,cell junction) Ila0絕緣層25形成在形成有單元結(jié)Ila的整個(gè)結(jié)構(gòu)上。絕緣層25可以是用于保護(hù)層疊圖案MP的側(cè)壁的間隔件層。如果為了提高半導(dǎo)體器件的集成度而使層疊圖案MP之間的間隔形成得窄，則在層疊圖案MP之間的整個(gè)間隔被絕緣層25填充之前，層疊圖案MP之間的間隔的上部被絕緣層25覆蓋。因此，在層疊圖案MP之間形成氣隙23。參見圖1B，為了改善第一控制柵CGl的電阻，進(jìn)行將第一控制柵CGl的上部硅化的エ藝。為了進(jìn)行硅化工藝，事先進(jìn)行暴露第一導(dǎo)電層19(即多晶硅層)的エ藝。然后，進(jìn)行以下エ藝在所暴露的第一導(dǎo)電層19之上形成金屬層的エ藝、通過進(jìn)行初次退火エ藝使得金屬層的金屬擴(kuò)散到第一導(dǎo)電層19(即多晶娃層)中來形成第一金屬娃化物層的エ藝、在初次退火エ藝之后去除剰余的金屬層的エ藝、以及包括使第一金屬硅化物層變成比第一金屬硅化物層更穩(wěn)定并且具有低電阻的第二金屬硅化物層27的二次退火エ藝的硅化工藝。通過二次退火エ藝形成的金屬硅化物層27成為第二控制柵CG2。第二控制柵CG2是通過將第一控制柵CGl的上部硅化而形成的，因此成為字線。暴露第一導(dǎo)電層19的エ藝可以使用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)エ藝(即拋光エ藝)或者回蝕エ藝(即干法刻蝕エ藝)來進(jìn)行。但是，如果第一導(dǎo)電層19是通過CMPエ藝暴露的，則在第一導(dǎo)電層19的表面上可能形成CMP劃痕或者在CMPエ藝中使用的漿料可能保留在開放的氣隙23內(nèi)。此外，如果第一導(dǎo)電層19是通過回蝕エ藝暴露的，則保留在層疊圖案MP的側(cè)壁上和在氣隙23的底部處的絕緣層25可能會(huì)被損耗。此外，因?yàn)楸Ａ粼跉庀?3中的絕緣層25被回蝕エ藝損耗，所以半導(dǎo)體襯底的表面A會(huì)被暴露。這里，為了防止半導(dǎo)體器件的電性能的降低，ー種改善拋光エ藝或干法刻蝕エ藝的方法是有益的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的示例性實(shí)施方案涉及ー種半導(dǎo)體器件及其制造方法，所述半導(dǎo)體器件及其制造方法防止在通過硅化工藝形成金屬硅化物層的過程中損傷半導(dǎo)體襯底表面或者損傷多晶娃層的表面。根據(jù)本公開的ー個(gè)方面的半導(dǎo)體器件包括形成在半導(dǎo)體襯底的柵，所述柵彼此間隔開并且每個(gè)都具有隧道絕緣層、浮柵、電介質(zhì)層、第一導(dǎo)電層和金屬硅化物層的層疊結(jié)構(gòu)；第一絕緣層，其沿著所述柵的側(cè)壁和所述柵之間的半導(dǎo)體襯底的表面形成并且被配置為具有低于所述金屬硅化物層的頂部的高度；以及第二絕緣層，其沿著第一絕緣層的表面和金屬硅化物層的表面形成并被配置為覆蓋所述柵之間的間隔的上部，其中在所述柵之間形成氣隙。根據(jù)本公開的另ー個(gè)方面的制造半導(dǎo)體器件的方法包括以下步驟在半導(dǎo)體襯底之上形成彼此間隔開的柵圖案，每個(gè)柵圖案包括多晶硅層；以在柵圖案之間形成第一氣隙的方式，在形成有柵圖案的半導(dǎo)體襯底上形成第一絕緣層；通過部分地去除第一氣隙之上的第一絕緣層來使所述第一氣隙開放；在第一絕緣層之上形成用與第一絕緣層不同的材料制成的犧牲層；部分地刻蝕犧牲層和第一絕緣層來暴露每個(gè)柵圖案的一部分；將柵圖案的暴露的部分硅化；以及在形成有硅化了的柵圖案的半導(dǎo)體襯底之上形成第二絕緣層，其中在硅化了的柵圖案之間形成第二氣隙。根據(jù)本發(fā)明公開的另ー個(gè)方面的制造半導(dǎo)體器件的方法包括以下步驟在半導(dǎo)體襯底之上形成彼此間隔開的柵圖案；在柵圖案之上形成第一絕緣層，其中在第一絕緣層中形成有第一氣隙；通過部分地去除所述第一絕緣層并保留構(gòu)成第一氣隙的輪廓的第一絕緣層的剩余部分來使所述第一氣隙開放；暴露并硅化柵圖案的每個(gè)的一部分；以及在硅化了的柵圖案之上形成第二絕緣層，其中在第二絕緣層中形成有第二氣隙。


圖IA和IB是表示硅化工藝的截面圖；圖2A到2J是表示根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體器件及其制造方法的截面圖；和圖3A到3C是表示根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體器件及其制造方法的截面圖。
具體實(shí)施例方式下面將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的一些示例性實(shí)施例。提供這些附圖以便本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能理解本發(fā)明的實(shí)施例的范圍。
圖2A至圖2J是說明根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體器件及其制造方法的截面圖。在這些圖中，根據(jù)ー個(gè)實(shí)例，示出了與NAND快閃存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)器単元相耦接的字線形成區(qū)域。參見圖2A，在包括已被注入了 N型雜質(zhì)或P型雜質(zhì)的阱(未示出)的半導(dǎo)體襯底101之上形成彼此間隔開的多個(gè)層疊圖案MP，其中，執(zhí)行離子注入エ藝用于控制為此執(zhí)行的閾值電壓。在下文中，以NAND快閃存儲(chǔ)器件為例來更加詳細(xì)地描述形成層疊圖案MP的方法。半導(dǎo)體襯底101包括交替布置且彼此平行延伸的隔離區(qū)(未示出)和有源區(qū)。在半導(dǎo)體襯底101的有源區(qū)之上形成用于浮柵的導(dǎo)電層105和隧道絕緣層103。通過將隧道絕緣層103和導(dǎo)電層105層疊在整個(gè)半導(dǎo)體襯底101之上且然后將形成在半導(dǎo)體襯底101的處于有源區(qū)之間的隔離區(qū)之上的隧道絕緣層103和導(dǎo)電層105去除，可以使隧道絕緣層103和導(dǎo)電層105僅保留在有源區(qū)之上。接著，通過對由于去除隧道絕緣層103和導(dǎo)電層105而暴露出來的半導(dǎo)體襯底101進(jìn)行刻蝕來在半導(dǎo)體襯底101中形成溝槽(未示出)，且隨后可以用隔離層填充溝槽。隧道絕緣層103可以由SiO2制成且可以通過氧化工藝或氧化物沉積エ藝來形成。導(dǎo)電層105可以由多晶娃制成。接下來，在隔離層和保留于有源區(qū)之上的導(dǎo)電層105的表面上形成電介質(zhì)層107。電介質(zhì)層107可以具有層疊了氧化硅層、氮化硅層和氧化硅層的ONO結(jié)構(gòu)。替代地，電介質(zhì)層107可以由具有高介電常數(shù)的Al2O3層、ZrO2層和HfO3層中的至少ー種的高介電(高-k)層形成，以便獲得控制柵與導(dǎo)電層之間的合適的耦合比。在電介質(zhì)層107之上形成用于控制柵的第一導(dǎo)電層109(即多晶硅層)。在第一導(dǎo)電層109之上形成彼此間隔開的多個(gè)柵硬掩模圖案111。每個(gè)硬掩模圖案111被形成為沿著與有源區(qū)交叉的方向延伸的線型結(jié)構(gòu)，以便限定出形成字線的區(qū)域。使用柵硬掩模圖案111作為刻蝕掩模來刻蝕第一導(dǎo)電層109、電介質(zhì)層107和導(dǎo)電層105。因此，沿著與有源區(qū)交叉的方向?qū)⒌谝粚?dǎo)電層109、電介質(zhì)層107和導(dǎo)電層105圖案化，由此在每個(gè)有源區(qū)之上形成彼此間隔開的多個(gè)層疊圖案MP。每個(gè)層疊圖案MP包括沿著與有源區(qū)交叉的方向耦接的第一控制柵CG1、與有源區(qū)交叉且彼此間隔開的浮柵FG和形成在第一控制柵CGl與浮柵FG之間的電介質(zhì)層107。與此同時(shí)，可以通過使用柵硬掩模圖案111作為刻蝕掩模來進(jìn)ー步刻蝕隧道絕緣層103。通過將雜質(zhì)注入到柵硬掩模圖案111之間的半導(dǎo)體襯底101內(nèi)來形成單元結(jié)IOla0在形成有單元結(jié)IOla的整個(gè)結(jié)構(gòu)上形成第一絕緣層115。第一絕緣層115可以是用來保護(hù)層疊圖案MP的側(cè)壁的間隔件層。與此同時(shí)，第一絕緣層115還可以形成在形成于NAND快閃存儲(chǔ)器件中選中的晶體管區(qū)域(未示出)中的層疊圖案的側(cè)壁上，以便在選中的晶體管區(qū)域中形成輕摻雜漏(LDD)結(jié)構(gòu)。如果為了提高半導(dǎo)體器件的集成度而將層疊圖案MP之間的間隔形成得窄，則在用第一絕緣層115填充層疊圖案MP之間的下方的間隔之前，層疊圖案MP之間的間隔的上部被第一絕緣層115覆蓋。因此，在相鄰的層疊圖案MP之間形成第一氣隙113。第一絕緣層115優(yōu)選地由具有低臺階覆蓋率的沉積層形成，以便能夠形成第一氣隙113。例如，第一絕緣層115可以由こ硅烷高溫氧化物(DS-HTO)層或等離子體增強(qiáng)SiH4未摻雜硅酸鹽玻璃(PE-SiH4USG)層形成。
接下來，在形成有第一絕緣層115以便將選中的晶體管區(qū)域(未示出)的層疊圖案MP之間的間隔填充的整個(gè)結(jié)構(gòu)上形成層間絕緣層119。在形成層間絕緣層119之前還可以形成刻蝕停止層117。根據(jù)ー個(gè)實(shí)例，層間絕緣層119可以由氧化物層形成，且刻蝕停止層117可以由氮化物層形成。參見圖2B，用拋光エ藝來對層間絕緣層119進(jìn)行拋光。可以使用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)來執(zhí)行拋光エ藝。如果在形成層間絕緣層119之前形成刻蝕停止層117，則執(zhí)行拋光エ藝直到暴露出刻蝕停止層117為止。接著，去除刻蝕停止層117，并用回蝕エ藝去除第一絕緣層115的一部分，使得第一氣隙113不被開放且不被暴露出來。也就是說，在回蝕エ藝之后，第一絕緣層115可以保留在第一氣隙113之上。參見圖2C，使用產(chǎn)生反應(yīng)副產(chǎn)物且在第一氣隙113之上執(zhí)行的刻蝕エ藝來去除第一絕緣層115的一部分，以使得第一氣隙113暴露出來。在暴露的第一氣隙113的內(nèi)壁上形成了第一犧牲層121。根據(jù)ー個(gè)實(shí)例，第一犧牲層121由在第一絕緣層115被刻蝕時(shí)所產(chǎn)生的反應(yīng)副產(chǎn)物形成?？梢酝ㄟ^在后續(xù)エ藝中產(chǎn)生的熱或者通過使用額外的O2剝離エ藝來去除第一犧牲層121。在產(chǎn)生反應(yīng)副產(chǎn)物的刻蝕エ藝中所使用的刻蝕材料和設(shè)備是本領(lǐng)域公知的。當(dāng)如上所述那樣用第一絕緣層115的刻蝕エ藝來形成第一犧牲層121時(shí)，在執(zhí)行用于在第一氣隙113內(nèi)形成開ロ的第一絕緣層115的刻蝕エ藝期間，第一絕緣層115受到第一犧牲層121的保護(hù)而不會(huì)被進(jìn)ー步在第一氣隙113的側(cè)壁和底部上暴露。參見圖2D，去除第一犧牲層121。參見圖2E，在已經(jīng)去除了第一犧牲層121的整個(gè)結(jié)構(gòu)上形成第二犧牲層125。根據(jù)ー個(gè)實(shí)例，第二犧牲層125由具有與第一絕緣層115相同的干法刻蝕選擇性的材料形成。另外，為了在后續(xù)的エ藝期間選擇性地去除第二犧牲層125，第二犧牲層125優(yōu)選由相對于第一絕緣層115具有高的濕法刻蝕選擇性的材料形成。例如，第二犧牲層125可以由ニ氯硅烷高溫氧化物(DCS-HTO)層、聚硅氮烷(PSZ)層、超低溫氧化物(ULTO)層、旋涂碳(SOC)層或磷硅玻璃(PSG)層形成。當(dāng)形成第二犧牲層125時(shí)，第二犧牲層125和第一絕緣層115組合成的絕緣層保留在半導(dǎo)體襯底101之上，層疊圖案MP的側(cè)壁變厚且等于第一絕緣層115的厚度與第二犧牲層125的厚度之和。
參照圖2F，為了暴露出第一導(dǎo)電層109，通過干法刻蝕エ藝刻蝕第一絕緣層115和第二犧牲層125。根據(jù)ー個(gè)實(shí)例，執(zhí)行干法刻蝕以便不僅將第一導(dǎo)電層109的頂部暴露出來而且將其側(cè)壁暴露至一定的深度，從而增加第一導(dǎo)電層109與后續(xù)エ藝中形成的金屬層的接觸面積。另外，為了不損傷電介質(zhì)層107，將刻蝕深度限定至在介質(zhì)層107的上部。另外，可以使用回蝕エ藝或產(chǎn)生上述反應(yīng)副產(chǎn)物的刻蝕エ藝來執(zhí)行所述干法刻蝕エ藝。在形成第二犧牲層125之后執(zhí)行所述干法刻蝕エ藝。據(jù)此，雖然形成在半導(dǎo)體襯底101上和層疊圖案MP側(cè)壁上的第一絕緣層115的厚度可能是薄的，但在所述干法刻蝕エ藝期間，形成在半導(dǎo)體襯底101上和層疊圖案MP側(cè)壁上的第一絕緣層115也會(huì)受到第二犧牲層125的遮蔽。與此同時(shí)，如果使用產(chǎn)生反應(yīng)副產(chǎn)物的刻蝕エ藝執(zhí)行所述干法刻蝕エ藝，則在干法刻蝕エ藝期間，形成在半導(dǎo)體襯底101上和層疊圖案MP側(cè)壁上的第一絕緣層115能夠受到反應(yīng)副產(chǎn)物的保護(hù)。通過在所述干法刻蝕エ藝之后執(zhí)行的O2剝離エ藝和后續(xù)エ藝中產(chǎn)生的熱量來去除反應(yīng)副產(chǎn)物。
由于第一絕緣層115和第二犧牲層125具有相似的干法刻蝕選擇性，所以層疊圖案MP的第一導(dǎo)電層109能夠均勻地暴露出來。參照圖2G，通過濕法刻蝕エ藝選擇性地去除剰余的第二犧牲層125，據(jù)此暴露出第一絕緣層115。參照圖2H，通過硅化工藝使第一導(dǎo)電層109的上部硅化，從而形成金屬硅化物層131。娃化工藝包括在第一導(dǎo)電層109上形成金屬層的エ藝、在第一溫度下執(zhí)行的用于使金屬層的金屬擴(kuò)散到第一導(dǎo)電層109(即多晶硅層)中的初次退火エ藝、將在初次退火エ藝期間未反應(yīng)的剩余的金屬層去除的エ藝、以及在比第一溫度更高的第二溫度下執(zhí)行的用于形成低電阻的金屬硅化物層131的二次退火エ藝。通過二次退火エ藝形成的金屬硅化物層131成為第二控制柵CG2。第二控制柵CG2是通過使第一控制柵CGl硅化來形成的。因此，第二控制柵CG2在與有源區(qū)交叉的方向上連接并形成字線。根據(jù)ー個(gè)實(shí)例，可以使用鈷(Co)、鎳(Ni)或鎢(W)作為用于硅化工藝的金屬層。如果使用鈷(Co)執(zhí)行硅化工藝，則通過初次退火エ藝形成CoSi相的硅化鈷層，而通過第二退火エ藝將CoSi相的硅化鈷層轉(zhuǎn)變?yōu)镃oSi2相的硅化鈷層。CoSi2相的硅化鈷層比CoSi相的硅化鈷層更穩(wěn)定并且具有比CoSi相的硅化鈷層更低的電阻。參照圖21，如果層疊圖案MP的長徑比(aspect ratio)充分地低，足以耐受エ藝應(yīng)力，則可以使用各向同性刻蝕方法進(jìn)ー步刻蝕第一絕緣層115，從而為后續(xù)形成的第二氣隙保證適當(dāng)?shù)捏w積。在此，控制濕法刻蝕厚度以便暴露出半導(dǎo)體襯底101和層疊圖案MP。參照圖2J，在形成有金屬硅化物層131的整個(gè)結(jié)構(gòu)上形成具有低臺階覆蓋率的第ニ絕緣層137 (即沉積層)，從而在相鄰的層疊圖案MP之間的間隔中形成第二氣隙135。例如，第二絕緣層137可以由如第一絕緣層115中的こ硅烷高溫氧化物(DS-HTO)層或等離子體增強(qiáng)SiH4未摻雜硅酸鹽玻璃(PE-SiH4USG)層形成。通過實(shí)施以上エ藝，根據(jù)本說明書第一示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體器件包括控制柵CG,姆個(gè)控制柵CG具有第一導(dǎo)電層109和金屬娃化物層131的層疊結(jié)構(gòu)。在控制柵CG之下進(jìn)ー步層疊電介質(zhì)層107和浮柵FG，并在浮柵FG之下進(jìn)ー步層疊絕緣層103。另外，在根據(jù)本說明書第一示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的層疊型柵之間的半導(dǎo)體襯底的表面上以及層疊型柵的側(cè)壁上形成第一絕緣層115，每個(gè)所述半導(dǎo)體器件具有隧道絕緣層103、電介質(zhì)層107和控制柵CG的層疊結(jié)構(gòu)。與此同時(shí)，控制柵CG的金屬娃化物層131突出于第一絕緣層115。另外，在第一絕緣層115和金屬硅化物層131上形成第二絕緣層137。第二絕緣層137被形成為覆蓋層疊型柵之間的間隔的上部，從而在層疊型柵極之間的間隔中形成第二氣隙135。在上述本說明書第一不例性實(shí)施例中，在第一氣隙和多晶娃層被暴露出來/開放之前停止拋光エ藝。據(jù)此，可以防止可能發(fā)生的拋光エ藝中所使用的漿料殘留在第一氣隙中并損壞第一導(dǎo)電層(即多晶硅層)的表面。另外，形成第一犧牲層并且通過干法刻蝕エ藝暴露第一氣隙。據(jù)此，在第一氣隙的底部和側(cè)壁上的第一絕緣層可以受到第一犧牲層的保護(hù)。在本實(shí)施例中，在通過去除第一犧牲層之后形成第二犧牲層使得第一氣隙的底部和側(cè)壁上的第一絕緣層受到第二犧牲層保護(hù)的狀態(tài)下，通過干法刻蝕エ藝暴露出第一導(dǎo)電層(即多晶硅層)。據(jù)此，在暴露出第一導(dǎo)電層時(shí)可以防止第一導(dǎo)電層的表面被損商，并且可以防止?jié){料殘留在第一氣隙內(nèi)。
圖3A至圖3C是示出根據(jù)本說明書的第二示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體器件及其制造方法的截面圖。在圖中，根據(jù)ー個(gè)實(shí)例，示出了與NAND快閃存儲(chǔ)器件耦接的字線形成區(qū)域。參照圖3A，通過使用與參照圖2A所描述的相同方法在半導(dǎo)體襯底201之上形成隧道絕緣層203和彼此間隔開的多個(gè)層疊圖案MP。如參照圖2A所述，層疊圖案MP的每個(gè)都包括層疊在隧道絕緣層203之上的用于浮柵FG的導(dǎo)電層205、電介質(zhì)層207和用于第一控制柵CGl的第一導(dǎo)電層209。然后，如參照圖2A所述，形成單元結(jié)201a。如參照圖2A所述，形成第一絕緣層215，從而可以在相鄰的層疊圖案MP之間形成第一氣隙。然后，層疊層間絕緣層和刻蝕停止層。如參照圖2B所述，通過將層間絕緣層拋光的エ藝暴露出刻蝕停止層，并去除所暴露出的刻蝕停止層。然后，通過回蝕エ藝，以不暴露出第一氣隙的方式，去除第一絕緣層215的一部分。如參照圖2C所述，通過產(chǎn)生反應(yīng)副產(chǎn)物并且在第一氣隙之上執(zhí)行的刻蝕エ藝去除第一絕緣層215中的一部分。據(jù)此，暴露第一氣隙，與此同時(shí)，在暴露的第一氣隙的內(nèi)壁上形成第一犧牲層。然后，去除第一犧牲層。如以上參照圖2E所述，在已經(jīng)去除了第一犧牲層的整個(gè)結(jié)構(gòu)上形成第二犧牲層225。如以上參照圖2F所述，刻蝕第一絕緣層215和第二犧牲層225。據(jù)此，形成如圖3A所示的以下層第一絕緣層215，每個(gè)第一絕緣層215形成在層疊圖案MP的表面和層疊圖案MP之間的半導(dǎo)體襯底101的表面上，并且具有比第一導(dǎo)電層209更低的高度；以及第ニ犧牲層225，每個(gè)第二犧牲層225形成在第一絕緣層215的表面上并且具有比第一導(dǎo)電層209更低的高度。在此，第一導(dǎo)電層209的側(cè)壁和上部被暴露出來。參照圖3B，如果層疊圖案MP具有由于不能耐受根據(jù)ー個(gè)實(shí)例的后續(xù)エ藝產(chǎn)生的應(yīng)カ的原因而傾斜的高的長徑比，則通過在第二犧牲層225未被去除的時(shí)候使第一導(dǎo)電層209的上部硅化來形成金屬硅化物層231 (即第二控制柵CG2)。硅化工藝可以是與參照圖2H所描述的相同エ藝。第二控制柵CG2是通過使第一控制柵CGl硅化來形成的，并且在與有源區(qū)交叉的方向上耦接并形成字線。
參照圖3C，層疊圖案MP可以具有由于不能耐受根據(jù)ー個(gè)實(shí)例的后續(xù)エ藝產(chǎn)生的應(yīng)カ的原因而傾斜的高的長徑比。然后，如圖3B所示，在第二犧牲層225還未被去除時(shí)，可以在形成有金屬硅化物231的整個(gè)結(jié)構(gòu)上形成具有低臺階覆蓋率的第二絕緣層237 (即沉積層)，從而可以在相鄰的層疊圖案MP之間的間隔中形成第二氣隙235。根據(jù)ー個(gè)實(shí)例，第ニ絕緣層237可以由如第一絕緣層215中的こ硅烷高溫氧化物(DS-HTO)層或等離子體增強(qiáng)SiH4未摻雜硅酸鹽玻璃(PE-SiH4USG)層形成。根據(jù)另ー個(gè)實(shí)例，可以在第二犧牲層225已經(jīng)被去除并且第一絕緣層215還未被進(jìn)ー步刻蝕的情況下形成第二絕緣層237。通過應(yīng)用上述エ藝，根據(jù)本公開的第二示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體器件包括控制柵CG，每個(gè)所述控制柵都具有第一導(dǎo)電層209和金屬硅 化物層231的層疊結(jié)構(gòu)。電介質(zhì)層207和浮柵FG進(jìn)ー步層疊在控制柵CG之下，并且隧道絕緣層203進(jìn)ー步層疊在浮柵FG之下。此外，根據(jù)本公開的第二示例性實(shí)施例，第一絕緣層215形成在層疊型柵的側(cè)壁上以及在半導(dǎo)體器件的層疊型柵之間的半導(dǎo)體襯底201的表面上，所述半導(dǎo)體器件具有隧道絕緣層203、電介質(zhì)層207和控制柵CG的層疊結(jié)構(gòu)。此外，第二犧牲層225 (即絕緣層)保留在第一絕緣層215的表面上并且用于防止在第一絕緣層215上的層疊型柵發(fā)生傾斜。同時(shí)，控制柵CG的金屬硅化物層231突出于第一絕緣層215以及第二犧牲層225。第二絕緣層237形成在第二犧牲層225和金屬硅化物層231之上。第二絕緣層237形成用于覆蓋層疊型柵之間的間隔的上部，使得在層疊型柵之間的間隔中能夠形成第二氣隙235。如上所述，在本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例中，在使第一氣隙和多晶硅層暴露/開放之前停止拋光エ藝。相應(yīng)地，可以防止其他方式中可能出現(xiàn)的拋光エ藝中所使用的漿料殘留在第一氣隙中并損傷第一導(dǎo)電層(即多晶硅層)的表面的情況。此外，形成第一犧牲層并且通過干法刻蝕エ藝暴露第一氣隙。相應(yīng)地，可以通過第一犧牲層保護(hù)在第一氣隙的側(cè)壁上以及底部的第一絕緣層。此外，在本發(fā)明中，在通過去除第一犧牲層之后形成第二犧牲層而由第二犧牲層來保護(hù)第一氣隙的側(cè)壁上和底部的第一絕緣層的狀態(tài)下，通過干法刻蝕エ藝暴露第一導(dǎo)電層(即多晶硅層)。相應(yīng)地，可以改善的是，當(dāng)暴露第一導(dǎo)電層時(shí)可以防止損傷第一導(dǎo)電層的表面，并且可以防止?jié){料殘留在第一氣隙內(nèi)。根據(jù)本公開，可以通過犧牲層防止在于法刻蝕エ藝期間第一絕緣層的損耗，其中第一絕緣層在開放的第一氣隙的底部以及第一氣隙的側(cè)壁上被暴露。相應(yīng)地，可以防止由于第一絕緣層的損耗而導(dǎo)致的對半導(dǎo)體襯底表面的損傷。根據(jù)ー個(gè)不例性實(shí)施例,在暴露第一氣隙和多晶娃層之前停止第一絕緣層的拋光エ藝。相應(yīng)地，可以防止在拋光エ藝中所使用的漿料殘留在第一氣隙內(nèi)并且可以防止對多晶硅層的表面的損傷。根據(jù)ー個(gè)示例性實(shí)施例，可以通過使用干法刻蝕エ藝的硅化工藝一致地去除犧牲層和第一絕緣層來將多晶硅層一致地暴露出來。此外，根據(jù)ー個(gè)示例性實(shí)施例，在硅化工藝之后，以可以形成第二氣隙的方式形成第二絕緣層。相應(yīng)地，通過硅化工藝可以得到在包括金屬硅化物層的導(dǎo)線之間的合適的電阻。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件,包括 形成在半導(dǎo)體襯底上的柵，所述柵彼此間隔開并且每個(gè)都具有隧道絕緣層、浮柵、電介質(zhì)層、第一導(dǎo)電層以及金屬娃化物層的層疊結(jié)構(gòu)； 第一絕緣層，所述第一絕緣層沿著所述柵的側(cè)壁以及在所述柵之間的半導(dǎo)體襯底的表面而形成，并且被配置為具有低于所述金屬硅化物層的頂部的高度；以及 第二絕緣層，所述第二絕緣層沿著所述第一絕緣層的表面以及所述金屬硅化物層的表面而形成，并且被配置為覆蓋在所述柵之間的間隔的上部，其中在所述柵之間形成氣隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件，還包括在所述第一絕緣層與所述第二絕緣層之間的犧牲層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述犧牲層由與所述第一絕緣層的材料不同的材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述犧牲層由ニ氯硅烷高溫氧化物DCS-HTO層、聚硅氮烷PSZ層、超低溫氧化物ULTO層、旋涂碳SOC層或者磷硅玻璃PSG層形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述犧牲層具有低于所述金屬硅化物層的頂部的高度。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第一絕緣層由こ硅烷高溫氧化物DS-HTO層或者等離子體增強(qiáng)SiH4未摻雜硅酸鹽玻璃PE-SiH4USG層形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第二絕緣層由與所述第一絕緣層相同的材料制成。
8.—種制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括以下步驟 形成柵圖案，所述柵圖案在半導(dǎo)體襯底之上彼此間隔開并且每個(gè)都包括多晶硅層； 以在所述柵圖案之間形成第一氣隙的方式，在形成有所述柵圖案的半導(dǎo)體襯底上形成第一絕緣層； 通過部分地去除所述第一氣隙之上的所述第一絕緣層而使所述第一氣隙開放； 在所述第一絕緣層之上形成犧牲層，其中所述犧牲層由與所述第一絕緣層的材料不同的材料制成； 部分地刻蝕所述犧牲層和所述第一絕緣層，以暴露每個(gè)所述柵圖案的一部分； 將所述柵圖案的暴露的部分硅化；以及 在形成有硅化了的所述柵圖案的半導(dǎo)體襯底上形成第二絕緣層，其中在硅化了的所述柵圖案之間形成第二氣隙。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述犧牲層由ニ氯硅烷高溫氧化物DCS-HTO層、聚硅氮烷PSZ層、超低溫氧化物ULTO層、旋涂碳SOC層或者磷硅玻璃PSG層形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述犧牲層相對于所述第一絕緣層的濕法刻蝕選擇性高于所述犧牲層相對于所述第一絕緣層的干法刻蝕選擇性。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，通過干法刻蝕エ藝來進(jìn)行所述犧牲層和所述第一絕緣層的部分刻蝕。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括在將所述柵圖案硅化之前或者之后通過使用濕法刻蝕エ藝去除剰余的所述犧牲層來暴露所述第一絕緣層的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，使所述第一氣隙開放的步驟包括 以使在所述第一氣隙之上保留所述第一絕緣層的方式，部分地去除所述第一絕緣層；以及 通過使用刻蝕材料來去除保留在所述第一氣隙之上的所述第一絕緣層，所述刻蝕材料在與所述第一絕緣層的反應(yīng)中產(chǎn)生反應(yīng)副產(chǎn)物。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述反應(yīng)副產(chǎn)物層疊在開放的第一氣隙的表面上，并且隨后通過退火エ藝或者O2剝離エ藝而被去除。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述第二絕緣層由與所述第一絕緣層相同的材料構(gòu)成。
16.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述第一絕緣層和所述第二絕緣層由こ硅烷高溫氧化物DS-HTO層或者等離子體增強(qiáng)SiH4未摻雜硅酸鹽玻璃PE-SiH4USG層形成。
17.—種制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括以下步驟 在半導(dǎo)體襯底之上形成彼此間隔開的柵圖案； 在所述柵圖案之上形成第一絕緣層，其中在所述第一絕緣層中形成有第一氣隙； 通過部分地去除所述第一絕緣層而保留形成所述第一氣隙的輪廓的所述第一絕緣層的剰余部分來使所述第一氣隙開放； 將每個(gè)所述柵圖案的一部分暴露并硅化；以及 在硅化了的所述柵圖案之上形成第二絕緣層，其中在所述第二絕緣層中形成有第二氣隙。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括在所述第一絕緣層和所述第二絕緣層之間形成犧牲層的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件以及一種制造半導(dǎo)體器件的方法。所述半導(dǎo)體器件包括形成在半導(dǎo)體襯底之上的柵，所述柵彼此間隔開并且每個(gè)都具有隧道絕緣層、浮柵、電介質(zhì)層、第一導(dǎo)電層以及金屬硅化物層的層疊結(jié)構(gòu)；第一絕緣層，其沿著所述柵的側(cè)壁以及在所述柵之間的半導(dǎo)體襯底的表面而形成，并且被配置為具有低于金屬硅化物層的頂部的高度；以及第二絕緣層，其沿著第一絕緣層的表面以及金屬硅化物層的表面而形成，并且被配置為覆蓋在柵之間的間隔的上部，其中在柵之間形成氣隙。
文檔編號H01L21/8247GK102769017SQ20111014415
公開日2012年11月7日 申請日期2011年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月4日
發(fā)明者張民植, 金兌京, 金相德 申請人:海力士半導(dǎo)體有限公司