啟用間隔物的多晶硅柵極的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路(IC)制造，且更特定來說，涉及在半導(dǎo)體裸片(例如，集成電路裸片)制造期間在其上形成多晶娃絕緣柵極的子光刻圖案(sub-lithographicpattern)。
【背景技術(shù)】
[0002]用于半導(dǎo)體裸片中的絕緣柵極晶體管(例如，也稱為金屬氧化物場效應(yīng)晶體管(MOSFET)的絕緣柵極場效應(yīng)晶體管(IGFET)及絕緣柵極雙極晶體管(IGBT))的圖案化多晶硅絕緣柵極的大小的減小已受到可用的光刻工藝限制。隨著由形成這些晶體管的光刻掩蔽工藝中的改進(jìn)引起的在所述半導(dǎo)體裸片上的這些晶體管的數(shù)目增加，與這些不斷減小大小的晶體管一起使用的絕緣柵極已不能夠在大小上與所述更小晶體管成比例地減小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]因此，需要一種方法來在不受可用于制造半導(dǎo)體集成電路的光刻工藝的限制的情況下減小用于晶體管的圖案化絕緣柵極的大小。
[0004]根據(jù)實(shí)施例，一種用于在半導(dǎo)體集成電路裸片上形成絕緣多晶硅柵極的方法可包括以下步驟:將第一電介質(zhì)沉積于半導(dǎo)體襯底的面上；在第一電介質(zhì)中建立至少一個溝槽向下到半導(dǎo)體襯底的面；將間隔物薄膜沉積在第一電介質(zhì)上，包含至少一個溝槽的壁及底部；從第一電介質(zhì)的面及暴露半導(dǎo)體襯底的面的至少一個溝槽的底部移除間隔物薄膜的部分，其中僅間隔物薄膜保留在至少一個溝槽的壁上；將第二電介質(zhì)沉積在第一電介質(zhì)上方及至少一個溝槽的壁上的間隔物薄膜之間且足夠填充在其之間的間隔；移除第一電介質(zhì)及第二電介質(zhì)的一部分直到可在第一電介質(zhì)與第二電介質(zhì)之間暴露間隔物薄膜的實(shí)質(zhì)上平坦頂部部分；移除在第一電介質(zhì)與第二電介質(zhì)之間的間隔物薄膜直到半導(dǎo)體襯底的暴露面，借此在其中留下至少兩個窄溝道；在所述至少兩個窄溝道的底部的半導(dǎo)體襯底的暴露面上生長柵極氧化物；將多晶硅沉積在第一電介質(zhì)及第二電介質(zhì)的面上且沉積到至少兩個窄溝道中；移除在第一電介質(zhì)及第二電介質(zhì)的面上的多晶硅的部分且移除在至少兩個窄溝道中的所述多晶硅的頂部部分；從半導(dǎo)體襯底的面移除第一電介質(zhì)及第二電介質(zhì)，留下其上的多晶硅與柵極氧化物；及將多晶硅的部分與柵極氧化物的部分分開為用于絕緣柵極晶體管的獨(dú)立絕緣柵極。
[0005]根據(jù)所述方法的進(jìn)一步實(shí)施例，沉積第一電介質(zhì)的步驟可包括在半導(dǎo)體襯底的面上將第一電介質(zhì)沉積到從約5納米到約1000納米的厚度的步驟。根據(jù)所述方法的進(jìn)一步實(shí)施例，建立至少一個溝槽的步驟可包括在第一電介質(zhì)中建立具有從約5納米到約1000納米的寬度的至少一個溝槽的步驟。根據(jù)所述方法的進(jìn)一步實(shí)施例，沉積間隔物薄膜的步驟可包括將間隔物薄膜沉積到從約5納米到約1000納米的厚度的步驟。根據(jù)所述方法的進(jìn)一步實(shí)施例，沉積第二電介質(zhì)的步驟可包括將第二電介質(zhì)沉積到從約5納米到約1000納米的厚度的步驟。根據(jù)所述方法的進(jìn)一步實(shí)施例，多晶硅及柵極氧化物的寬度可為從約5納米到約500納米。
[0006]根據(jù)所述方法的進(jìn)一步實(shí)施例，間隔物薄膜可包括二氧化硅。根據(jù)所述方法的進(jìn)一步實(shí)施例，第一電介質(zhì)可包括氮化硅。根據(jù)所述方法的進(jìn)一步實(shí)施例，第二電介質(zhì)可包括氮化娃。
[0007]根據(jù)所述方法的進(jìn)一步實(shí)施例，將多晶硅的部分與柵極氧化物的部分分開的步驟可包括使用反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)將多晶硅的部分與柵極氧化物的部分分開的步驟。根據(jù)所述方法的進(jìn)一步實(shí)施例，RIE可為侵蝕性的。根據(jù)所述方法的進(jìn)一步實(shí)施例，將多晶硅的部分與柵極氧化物的部分分開的步驟可包括在多晶硅的部分與柵極氧化物的部分之間建立通孔的步驟。
[0008]根據(jù)另一實(shí)施例，一種半導(dǎo)體裸片可包括多個絕緣柵極晶體管，其中建立所述晶體管的絕緣柵極可包括以下步驟:將第一電介質(zhì)沉積在半導(dǎo)體襯底的面上；在第一電介質(zhì)中建立至少一個溝槽向下到半導(dǎo)體襯底的一面；將間隔物薄膜沉積在第一電介質(zhì)上，包含至少一個溝槽的壁及底部；從第一電介質(zhì)的面及暴露半導(dǎo)體襯底的面的至少一個溝槽的底部移除間隔物薄膜的部分，其中僅間隔物薄膜保留在至少一個溝槽的壁上；將第二電介質(zhì)沉積在第一電介質(zhì)上方及至少一個溝槽的壁上的間隔物薄膜之間且足夠填充在其之間的間隔；移除第一電介質(zhì)及第二電介質(zhì)的一部分直到可在第一電介質(zhì)與第二電介質(zhì)之間暴露間隔物薄膜的實(shí)質(zhì)上平坦頂部部分；移除在第一電介質(zhì)與第二電介質(zhì)之間的間隔物薄膜直到半導(dǎo)體襯底的暴露面，借此在其中留下至少兩個窄溝道；在至少兩個窄溝道的底部的半導(dǎo)體襯底的暴露面上生長柵極氧化物；將多晶硅沉積在第一電介質(zhì)及第二電介質(zhì)的面上且沉積到至少兩個窄溝道中；移除在第一電介質(zhì)及第二電介質(zhì)的面上的多晶硅的部分且移除在至少兩個窄溝道中的所述多晶硅的頂部部分；從半導(dǎo)體襯底的面移除第一電介質(zhì)及第二電介質(zhì)，留下其上的多晶硅與柵極氧化物；及將多晶硅的部分與柵極氧化物的部分分開為用于絕緣柵極晶體管的獨(dú)立絕緣柵極。
[0009]根據(jù)進(jìn)一步實(shí)施例，第一電介質(zhì)可具有從約5納米到約1000納米的厚度。根據(jù)進(jìn)一步實(shí)施例，至少一個溝槽可具有從約5納米到約1000納米的寬度。根據(jù)進(jìn)一步實(shí)施例，間隔物薄膜可具有從約5納米到約1000納米的厚度。根據(jù)進(jìn)一步實(shí)施例，第二電介質(zhì)可具有從約5納米到約1000納米的厚度。根據(jù)進(jìn)一步實(shí)施例，多晶硅及柵極氧化物的寬度可為從約5納米到約500納米。
[0010]根據(jù)進(jìn)一步實(shí)施例，間隔物薄膜可包括二氧化硅。據(jù)進(jìn)一步實(shí)施例，第一電介質(zhì)及第二電介質(zhì)可包括氮化硅。
【附圖說明】
[0011]通過結(jié)合附圖參考下列描述可獲得本發(fā)明的更完全理解，在附圖中:
[0012]圖1說明包括多個半導(dǎo)體裸片的半導(dǎo)體集成電路晶片的示意性平面視圖；
[0013]圖2說明在半導(dǎo)體襯底上制造的P溝道場效應(yīng)晶體管及N溝道場效應(yīng)晶體管的示意性正視圖；
[0014]圖3、3A、3B及3C說明根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)例實(shí)施例的用于在半導(dǎo)體裸片上形成絕緣多晶硅柵極的子光刻圖案的半導(dǎo)體制造步驟的示意性正視圖；
[0015]圖4說明根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)例實(shí)施例的在半導(dǎo)體裸片上形成的絕緣多晶硅柵極的多個子光刻圖案的示意性平面視圖；
[0016]圖5說明根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)例實(shí)施例的在半導(dǎo)體裸片上形成的絕緣多晶硅柵極的多個子光刻圖案的示意性平面視圖；
[0017]圖6說明根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)例實(shí)施例的在圖5中所示的絕緣多晶硅柵極(其經(jīng)制備以使絕緣多晶硅柵極彼此分開)的多個子光刻圖案的示意性平面視圖；
[0018]圖7說明根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)例實(shí)施例的在圖5及6中所示的絕緣多晶硅柵極的多個子光刻圖案的示意性平面視圖，其中移除所述絕緣多晶硅柵極的部分以使所述絕緣多晶硅柵極彼此分開；
[0019]圖8說明根據(jù)本發(fā)明的另一特定實(shí)例實(shí)施例的在半導(dǎo)體裸片上形成的具有多種布線路徑的絕緣多晶硅柵極的多個子光刻圖案的示意性平面視圖；
[0020]圖9說明根據(jù)本發(fā)明的另一特定實(shí)例實(shí)施例的在半導(dǎo)體裸片上經(jīng)制備分開為獨(dú)立絕緣多晶硅柵極的具有如圖8中所示的多種布線路徑的絕緣多晶硅柵極的多個子光刻圖案的示意性平面視圖；
[0021]圖10說明根據(jù)本發(fā)明的另一特定實(shí)例實(shí)施例的在半導(dǎo)體裸片上分開為獨(dú)立絕緣多晶硅柵極之后的具有如圖8及9中所示的多種布線路徑的絕緣多晶硅柵極的多個子光刻圖案的示意性平面視圖；及
[0022]圖11及IlA說明根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)例實(shí)施例的用于在半導(dǎo)體裸片上形成多個絕緣多晶硅柵極的示意性流程圖。
[0023]雖然本發(fā)明容許有多種修改及替代形式，但其特定實(shí)例實(shí)施例已在所述圖式中展示且在本文中詳細(xì)描述。然而，應(yīng)理解，特定實(shí)例實(shí)施例在本文中的描述不旨在將本發(fā)明限制于本文揭示的特定形式，而相反，本發(fā)明將涵蓋如由所附權(quán)利要求書界定的所有修改及等效物。
【具體實(shí)施方式】
[0024]根據(jù)本發(fā)明的教示，可使用間隔物蝕刻工藝在沉積到半導(dǎo)體裸片的面上的第一電介質(zhì)中產(chǎn)生至少一個溝槽，其中可在至少一個溝槽的底部暴露半導(dǎo)體裸片的一部分?？稍诘谝浑娊橘|(zhì)的面上(包含至少一個溝槽的壁)及在所述溝槽底部的半導(dǎo)體裸片的暴露部分沉積間隔物薄膜到所要厚度。接著，可從第一電介質(zhì)的面及至少一個溝槽的底部的半導(dǎo)體裸片的暴露部分移除間隔物薄膜，僅留下在至少一個溝槽的壁上的間隔物薄膜。這可通過(舉例來說，但不限于)從第一電介質(zhì)的面及在至少一個溝槽底部處暴露的半導(dǎo)體裸片的部分蝕刻間隔物薄膜來完成。接著，可將第二電介質(zhì)沉積在第一電介質(zhì)、溝槽的壁上的間隔物薄膜及至少一個溝槽的底部處暴露的半導(dǎo)體裸片的所述部分上方，其中可使用第二電介質(zhì)來填充至少一