專利名稱：制造半導(dǎo)體器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造半導(dǎo)體器件的方法，且更特定地，涉及這樣一種技術(shù)，其可以解決當(dāng)使用一氮化物膜作為硬掩模圖案化一多晶硅膜時所產(chǎn)生的器件問題。
背景技術(shù)：
通常地，在制造半導(dǎo)體器件的過程中，使用光刻膠膜形成微小的圖案。然而，當(dāng)圖案的縱橫比(aspect ratio)變大且集成度增加時，會有僅使用光刻膠圖案化很困難的問題。因此，使用一具有高于將被圖案化的底膜的蝕刻比例的膜作為硬掩蔽膜進行構(gòu)圖。也就是，為將一多晶硅膜或一氧化膜圖案化，使用氮化物膜作為硬掩蔽膜。
一多晶硅膜或一氧化膜被淀積于一半導(dǎo)體襯底上且一氮化物膜接著被淀積。在氮化物膜被圖案化后，執(zhí)行一使用氮化物膜作為蝕刻掩模的蝕刻工序以圖案化多晶硅膜或氧化膜。執(zhí)行一氮化物膜移除工序以移除氮化物膜。由此多晶硅膜或氧化膜得以被圖案化。
在傳統(tǒng)氮化物膜移除工序中，使用了一磷酸汲出(dip-out)工序，其中氮化物膜通過浸漬半導(dǎo)體襯底于一高溫磷酸水溶液中被移除。不過，在磷酸汲出過程中，在氮化物膜上形成了一異常的氧化膜。所以，會有氮化物膜未完全被移除的問題。在執(zhí)行額外的氮化物膜移除工序以解決此問題的情況中，會導(dǎo)致底下的圖案被損壞。因此，它對圖案如形成在底部的多晶硅膜有重大影響。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明即針對以上問題而做出，而本發(fā)明的一目的在于，提供一種制造半導(dǎo)體器件的方法，其中使用一氧化膜蝕刻劑執(zhí)行預(yù)訂的蝕刻被添加至氮化物膜移除工序中，以在氮化物膜上移除異常氧化膜，其中由于蝕刻劑引起的底下結(jié)構(gòu)的損壞通過控制蝕刻劑的比例而被避免。
為達(dá)以上目的，依據(jù)本發(fā)明，提供一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟在一圖案膜上形成一系列氮化物膜的硬掩蔽膜，其可容易地與氧化膜蝕刻劑起化學(xué)反應(yīng)；圖案化該硬掩蔽膜且接著使用已圖案化的硬掩蔽膜作為蝕刻掩模執(zhí)行一蝕刻工序以蝕刻圖案膜；使用HF與NH4F所混合的BOE溶液執(zhí)行一蝕刻工序以移除形成在硬掩蔽膜上的自然氧化膜，其中避免了在硬掩蔽膜之下的圖案膜的一部分中形成孔隙；以及執(zhí)行一磷酸汲出工序以除硬掩蔽膜。
優(yōu)選地，使用多晶硅膜或氧化膜作為圖案膜。
依據(jù)本發(fā)明，提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，其包括以下步驟在一半導(dǎo)體襯底上淀積一隧道氧化膜、一第一導(dǎo)電膜與一第一硬掩蔽膜，使用一隔離掩模圖案化第一硬掩蔽膜且接著使用已圖案化的第一硬掩蔽膜作為一蝕刻掩模蝕刻第一導(dǎo)電膜、隧道氧化膜和半導(dǎo)體襯底以形成一用于隔離的溝槽，使用一氧化膜掩埋該溝槽且接著使用第一硬掩蔽膜作為一停止膜執(zhí)行一拋光過程以形成一隔離膜，使用HF與NH4F所混合的BOE溶液執(zhí)行一蝕刻工序以移除殘留在第一硬掩蔽膜上的氧化膜，其中避免了在硬掩蔽膜之下的圖案膜的一部分中形成孔隙，執(zhí)行一第一硬掩蔽膜移除工序以移除殘余的第一硬掩蔽膜，在整個結(jié)構(gòu)上形成一第二導(dǎo)電膜與一第二硬掩蔽膜，圖案化第二硬掩蔽膜且接著使用已圖案化的第二硬掩蔽膜作為一蝕刻掩模蝕刻第二導(dǎo)電膜，使用HF與NH4F所混合的BOE溶液執(zhí)行一蝕刻工序以移除形成在第二硬掩蔽膜上的氧化膜，其中蝕刻工序通過控制BOE內(nèi)NH4F的比例與提高BOE溶液的溫度而執(zhí)行，執(zhí)行一第二硬掩蔽膜移除工序以移除殘余的第二硬掩蔽膜，由此形成由第一與第二導(dǎo)電膜組成的一浮置柵極。
優(yōu)選地，使用HF與NH4F所混合的BOE溶液的蝕刻工序在BOE溶液的溫度為15至26℃時是在HF與NH4F的組分比例為1∶7至1∶10的條件下執(zhí)行的。
優(yōu)選地，使用HF與NH4F所混合的BOE溶液的蝕刻工序在BOE溶液的溫度為26至40℃時是在HF與NH4F的組分比例為1∶4至1∶7的條件下執(zhí)行的。
該方法優(yōu)選地進一步包括步驟在形成用以隔離的溝槽的步驟后，執(zhí)行一離子注入工序以形成一離子層以避免漏電流經(jīng)過溝槽的側(cè)壁。
優(yōu)選地，第一與第二導(dǎo)電膜使用多晶硅膜形成，且第一與第二硬掩蔽膜使用氮化物膜形成。


圖1為一器件的一剖面圖示，用以解釋在氮化物膜移除工序中由氧化膜蝕刻劑形成的孔隙。
圖2為掃描電子顯微鏡(SEM)照片；和圖3A至3D為剖面圖示，用以解釋依據(jù)本發(fā)明的一種制造半導(dǎo)體器件的方法。
主要器件符號說明10 多晶硅膜20 氮化物膜110 半導(dǎo)體襯底120 隧道氧化膜130，160 第一導(dǎo)電膜140 第一硬掩蔽膜142，172 氧化膜150 隔離膜170 第二硬掩蔽膜180 浮置柵極具體實施方式
現(xiàn)在將參考附圖描述依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例。因為提供優(yōu)選實施例的目的是為了讓本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠了解本發(fā)明，它們可被以不同方式修改且本發(fā)明的范圍不限于以下所描述的優(yōu)選實施例。相同的參考號碼用以指代相同或近似的部分。
本發(fā)明的氮化物膜移除工序包括使用一氧化膜蝕刻劑移除形成在氮化物膜上的氧化膜與接著使用磷酸移除該氮化物膜。
圖1為一器件的剖面圖示，用以解釋在氮化物膜移除工序中由氧化膜蝕刻劑形成了孔隙。
圖2為一SEM照片。
參考第1與圖2，當(dāng)氧化膜被移除時，氧化膜蝕刻劑通過氮化物膜中形成的裂縫滲入。氧化膜蝕刻劑對多晶硅膜10或位于氮化物膜20下的氧化膜造成損傷。假如使用磷酸移除氮化物膜20，就存在一個問題，即在已圖案化的多晶硅膜10或氧化膜上形成孔隙。
依據(jù)本發(fā)明，有可能通過控制氧化膜蝕刻劑的濃度比例與該蝕刻劑的溫度有效地僅移除氮化物膜20上的氧化膜。在本實施例中，優(yōu)選地使用其中混合了HF與NH4F的BOE溶液作為氧化膜蝕刻劑，其中當(dāng)溫度為15至26℃時HF與NH4F的組分比例為1∶7至1∶10，而當(dāng)溫度為26至40℃時HF與NH4F的組分比例為1∶4至1∶7。
將參考附圖對此進行描述。
圖3A至3D為剖面圖示，用以解釋依據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例的一種制造半導(dǎo)體器件的方法。
參考圖3A，一隧道氧化膜120、一第一導(dǎo)電膜130與一第一硬掩蔽膜140為依次被淀積于一半導(dǎo)體襯底110上。使用一隔離掩模圖案化第一硬掩蔽膜140。執(zhí)行一使用已圖案化的第一硬掩蔽膜140作為掩模的蝕刻工序以蝕刻第一導(dǎo)電膜130、隧道氧化膜120與半導(dǎo)體襯底110，由此形成一用于隔離的溝槽(未示出)。使用一氧化膜掩埋該溝槽且接著進行拋光以形成一隔離膜150。
使用BOE執(zhí)行一蝕刻工序，其中HF與NH4F的組分比例與蝕刻溫度被最佳化，以移除殘余在第一硬掩蔽膜140上的氧化膜142。
以下將更詳細(xì)地對此進行描述。
執(zhí)行一用以控制閾值電壓離子注入工序，以在半導(dǎo)體襯底110中形成一井與一離子層用以控制閾值電壓(未示出)。優(yōu)選地，該井包括一三重井、一N井與一P井。隧道氧化膜120、第一導(dǎo)電膜130與第一硬掩蔽膜140被形成于其中形成有用以控制閾值電壓的井與離子層的半導(dǎo)體襯底110上。
在淀積隧道氧化膜120前，可使用其中以50∶1比例混合H2O與HF的DHF(Dilute HF，稀釋的HF)和由NH4OH、H2O2與H2O組成的SC-1(StandardCleaning-1，標(biāo)準(zhǔn)清洗液-1)，或其中以100∶1至300∶1比例混合NH4F與HF的BOE(Buffered Oxide Etch，緩沖氧化物腐蝕液)和由NH4OH、H2O2與H2O組成的SC-1進行一預(yù)處理清洗工序。
優(yōu)選地，隧道氧化膜120通過一干法或濕法氧化工藝在750至850℃的溫度下形成30至100埃的厚度。
可使用一多晶硅膜形成第一導(dǎo)電膜130，該多晶硅膜通過一后續(xù)過程被用作為一浮置柵極的一部分。第一導(dǎo)電膜130通過一化學(xué)氣相淀積(CVD)、低壓CVD(LPCVD)、等離子體增強CVD(PECVD)或大氣壓力CVD(APCVD)方法形成。第一導(dǎo)電膜130可淀積300至500埃的厚度。
第一硬掩蔽膜140使用一系列氮化物膜的材料膜形成，且當(dāng)接下來蝕刻溝槽時其起到保護下面結(jié)構(gòu)的作用。第一硬掩蔽膜140可形成900至1200埃的厚度。第一硬掩蔽膜140可使用一SiOH膜形成。
一光刻膠膜被淀積在第一硬掩蔽膜140上。接著使用一隔離掩模執(zhí)行一光刻工序以形成一光刻膠膜圖案(未示出)，通過此圖案打開一隔離區(qū)域。使用光刻膠膜圖案作為一蝕刻掩模執(zhí)行一蝕刻工序以圖案化第一硬掩蔽膜140。接著實施一既定的移除工序以移除光刻膠膜圖案。使用已圖案化的第一硬掩蔽膜140作為一蝕刻掩模執(zhí)行一蝕刻工序以依次蝕刻第一導(dǎo)電膜130、隧道氧化膜120與半導(dǎo)體襯底110，由此形成一用以隔離的溝槽(未示出)。使用第一硬掩蔽膜140作為蝕刻掩模的蝕刻工序包括使用等離子體執(zhí)行干法蝕刻。
在溝槽被蝕刻后，執(zhí)行一側(cè)壁氧化過程用以補償溝槽側(cè)壁的蝕刻損傷。一場氧化膜被淀積于整個結(jié)構(gòu)上并接著使用第一硬掩蔽膜140作為一停止膜實施一拋光工序以形成一隔離膜150。此時可使用一具有4000至6000埃厚度的HDP氧化膜在其中形成有溝槽的整個結(jié)構(gòu)上淀積一場氧化膜，考慮到后續(xù)拋光工序的裕量，其中未在溝槽內(nèi)形成空的空間。拋光工序可包括使用第一硬掩蔽膜140作為一停止膜執(zhí)行CMP。此外，在溝槽形成后，執(zhí)行一預(yù)定離子注入工序以形成一離子注入層用以避免漏電流經(jīng)過溝槽側(cè)壁。
殘存在第一硬掩蔽膜140上的氧化膜142使用一HF與NH4F所混合的BOE溶液移除。在本發(fā)明中，有可能通過相對地增加HF與NH4F所混合的BOE溶液內(nèi)的NH4F比例或提升溫度而有效地僅移除殘存在第一硬掩蔽膜140上的氧化膜142。
由于以上工序，即等離子體蝕刻工序或離子注入工序，在第一硬掩蔽膜140中形成了裂縫。因此，假如使用不影響HF與NH4F的組分比例的BOE溶液移除形成在第一硬掩蔽膜140上的氧化膜142，BOE溶液通過第一硬掩蔽膜140的裂縫滲入。因此，底下第一導(dǎo)電膜的一部分被蝕刻而產(chǎn)生孔隙，如參考圖1與圖2所述那樣。
本發(fā)明中，假如BOE溶液的溫度為15至26℃，優(yōu)選地，蝕刻在HF與NH4F的組分比例為1∶7至1∶10的條件下執(zhí)行。此外，假如BOE溶液的溫度為26至40℃，蝕刻優(yōu)選地在HF與NH4F的組分比例為1∶4至1∶7的條件下執(zhí)行。更優(yōu)選地，蝕刻在BOE溶液的溫度為24至26℃且HF與NH4F的組分比例為1∶7.4至1∶9.4的條件下執(zhí)行。在BOE溶液的溫度為35至39℃且HF與NH4F的組分比例為1∶4.4至1∶6.4的條件進行蝕刻更為有效。最為優(yōu)選地，蝕刻可在BOE溶液的溫度為24.5至25.5℃且HF與NH4F的組分比例為1∶7.9至1∶8.9的條件下執(zhí)行。同樣，蝕刻可在BOE溶液的溫度為36到38℃且HF與NH4F的組分比例為1∶4.9至1∶5.9的條件下執(zhí)行。
這是因為，假如BOE溶液的溫度和HF與NH4F的組分比例低于上述溫度與組合比例就不能有效地移除第一硬掩蔽膜140上的氧化膜142，而假如BOE溶液的溫度和HF與NH4F的組分比例高于上述溫度與組合比例，就會形成孔隙。也就是說，被用作為第一導(dǎo)電膜130的多晶硅膜與BOE溶液間的反應(yīng)很大程度上取決于BOE溶液中NH4F與HF的組分比例。以下化學(xué)方程式表示硅與BOE之間的反應(yīng)。
起始反應(yīng)(緩沖氧化層蝕刻)
淺溝槽傳播反應(yīng)(c-Si蝕刻)
即是，有可能通過相對減少或增加NH4F的比例或控制溫度來避免孔隙的產(chǎn)生。因而，依據(jù)本發(fā)明，有可能通過使用HF與NH4F的組分比例與蝕刻溫度被最佳化的BOE執(zhí)行蝕刻工序移除殘存在第一硬掩蔽膜140上的氧化膜142且避免因BOE而產(chǎn)生孔隙。
配置BOE溶液的程度將如下所述。假如BOE的溫度為15至26℃，優(yōu)選地，在BOE中分別以3.5至4.5％、17至23％與72.5至79.5％的比例混合HF、NH4F與DI水。假如BOE的溫度為26至40℃，優(yōu)選地，在BOE中分別以6至8％、36至40％與52至58％比例混合HF、NH4F與DI水。
參考圖3B，執(zhí)行第一硬掩蔽膜140移除工序以移除殘存的第一硬掩蔽膜140。優(yōu)選地，執(zhí)行一使用磷酸(H3PO4)水溶液的磷酸汲出過程作為該移除工序。這是因為氮化物膜被用作為第一硬掩蔽膜140。第一硬掩蔽膜140的移除工序包括通過將半導(dǎo)體襯底汲出到磷酸水溶液中以移除殘存的第一硬掩蔽膜140。此時，該汲出類型可隨工藝條件有多種選擇。本實施例中，因為使用BOE的氧化膜移除工序是在移除工序前執(zhí)行的。氮化物膜可完全地曝露于磷酸水溶液。
參考圖3C與3D，在整個結(jié)構(gòu)上形成一第二導(dǎo)電膜160與一第二硬掩蔽膜170。在第二硬掩蔽膜170被圖案化后，以已圖案化的第二硬掩蔽膜170作為蝕刻掩模蝕刻第二導(dǎo)電膜160。執(zhí)行一使用BOE的蝕刻工序以移除第二硬掩蔽膜170上的氧化膜172。然后執(zhí)行一第二硬掩蔽膜170移除工序移除殘存的第二硬掩蔽膜170。一具有第一導(dǎo)電膜130與第二導(dǎo)電膜160的浮置柵極180由此完成。
優(yōu)選地，在淀積第二導(dǎo)電膜160前，執(zhí)行一預(yù)定清洗工序以移除在底下的第一導(dǎo)電膜130上的自然氧化膜與雜質(zhì)。這是為了解決由于界面的雜質(zhì)所生的問題，因為依據(jù)本發(fā)明的浮置柵極具有二層如第一導(dǎo)電膜130與第二導(dǎo)電膜160。此外，可用多晶硅膜作為第二導(dǎo)電膜160，可用氮化物膜作為第二硬掩蔽膜170。在本發(fā)明中，使用硬掩蔽膜圖案化底下的導(dǎo)電膜的原因是為了保護下面的結(jié)構(gòu)。此外，這是因為僅使用光刻膠膜形成具有高臺階的微小圖案很困難，因為器件的設(shè)計規(guī)則減少了。
在第二硬掩蔽膜170上涂覆光刻膠膜之后，通過光刻工序形成一用于浮置柵極的光刻膠膜圖案(未示出)。使用光刻膠膜圖案做為蝕刻掩模蝕刻第二硬掩蔽膜170。接著通過一既定移除工序移除光刻膠膜圖案。
使用第二硬掩蔽膜170作為蝕刻掩模執(zhí)行一等離子體干法蝕刻工序以蝕刻第二導(dǎo)電膜160。由此完成具有第一與第二導(dǎo)電膜130與160的浮置閘180。因為等離子體干法蝕刻工序是在高溫下進行的，會在第二硬掩蔽膜170上形成一有害的天然氧化膜。因此，如上所述，優(yōu)選地，通過使用BOE執(zhí)行蝕刻工序移除殘存在第二硬掩蔽膜170上的氧化膜172，其中HF與NH4F組成比例與蝕刻溫度被最佳化，且接著通過執(zhí)行第二硬掩蔽膜170移除工序移除殘存在第二導(dǎo)電膜160上的第二硬掩蔽膜170。
在整個結(jié)構(gòu)上形成一介電膜(未示出)、一用于控制柵極的第三導(dǎo)電膜(未示出)、一金屬膜(未示出)與一柵極圖案化膜(未示出)。接著執(zhí)行一圖案化過程以蝕刻柵極圖案化膜、金屬膜、第三導(dǎo)電膜與介電膜，由此形成一控制柵極(未示出)。接著隔離浮置柵極180。由此形成一閃速器件的柵極，該器件包括浮置柵極180與控制柵極。此時，優(yōu)選地，使用一具有ONO結(jié)構(gòu)的介電膜作為介電膜。同樣優(yōu)選地，使用與第一與第二導(dǎo)電膜30與60同種的多晶硅膜作為第三導(dǎo)電膜。此外，優(yōu)選地用一硅化鎢膜或一鎢膜作為金屬膜。可使用一系列氮化物膜的材料膜作為柵極圖案化膜。
其后，可執(zhí)行一預(yù)定離子注入工序以形成一源極/漏極(未示出)。此外，可執(zhí)行一柵極側(cè)壁氧化工序以補償由于柵極蝕刻造成的損傷。
如上所述，依據(jù)本發(fā)明，使用一系列氮化物膜的硬掩蔽膜作為蝕刻掩模形成了一微小圖案。
此外，在執(zhí)行硬掩蔽膜移除工序前，增加了使用氧化膜蝕刻劑執(zhí)行既定蝕刻工序的步驟。因此有可能通過移除氮化物膜上的異常氧化膜而有效地移除硬掩蔽膜。
此外，可以使用其中HF與NH4F組成比例與蝕刻溫度被最佳化的BOE作為一氧化膜蝕刻劑有效地避免在硬掩蔽膜底下的圖案產(chǎn)生孔隙。
權(quán)利要求
1.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，其包括步驟在一圖案膜上形成一系列氮化物膜的硬掩蔽膜，其可容易地與氧化膜蝕刻劑起化學(xué)反應(yīng)；圖案化所述硬掩蔽膜且接著使用已圖案化的硬掩蔽膜作為蝕刻掩模執(zhí)行一蝕刻工序以蝕刻圖案膜；使用HF與NH4F所混合的一BOE溶液執(zhí)行一蝕刻工序以移除形成在硬掩蔽膜上的自然氧化膜，其中避免了在硬掩蔽膜之下的圖案膜的一部分中形成孔隙；和執(zhí)行一磷酸汲出過程以移除所述硬掩蔽膜。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中使用多晶硅膜或氧化膜作為圖案膜。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中使用HF與NH4F所混合的BOE溶液的蝕刻工序是在BOE溶液的溫度為15至26℃時在HF與NH4F的組分比例為1∶7至1∶10的條件下執(zhí)行的。
4.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，其包括步驟在一半導(dǎo)體襯底上淀積一隧道氧化膜、一第一導(dǎo)電膜與一第一硬掩蔽膜；使用一隔離掩模圖案化所述第一硬掩蔽膜且接著使用已圖案化的第一硬掩蔽膜作為一蝕刻掩模蝕刻第一導(dǎo)電膜、隧道氧化膜與半導(dǎo)體襯底以形成一用于隔離的溝槽；使用氧化膜掩埋所述溝槽且接著使用第一硬掩蔽膜作為一停止膜執(zhí)行一拋光過程以形成一隔離膜；使用HF與NH4F所混合的BOE溶液執(zhí)行一蝕刻工序以移除殘留在第一硬掩蔽膜上的氧化膜，其中避免了在硬掩蔽膜之下的圖案膜的一部分中形成孔隙；執(zhí)行一第一硬掩蔽膜移除工序以移除殘余的第一硬掩蔽膜；在所述整個結(jié)構(gòu)上形成一第二導(dǎo)電膜與一第二硬掩蔽膜；圖案化所述第二硬掩蔽膜且接著使用已圖案化的第二硬掩蔽膜作為一蝕刻掩模蝕刻第二導(dǎo)電膜；使用HF與NH4F所混合的BOE溶液執(zhí)行一蝕刻工序以移除形成在第二硬掩蔽膜上的氧化膜，其中通過控制BOE溶液內(nèi)NH4F的比例與提高BOE溶液的溫度執(zhí)行所述蝕刻工序；執(zhí)行一第二硬掩蔽膜移除工序以移除殘余的第二硬掩蔽膜，由此形成由第一與第二導(dǎo)電膜組成的一浮置柵極。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中使用HF與NH4F所混合的BOE溶液的蝕刻工序是在BOE溶液的溫度為15至26℃時在HF與NH4F的組分比例為1∶7至1∶10的條件下執(zhí)行的。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其進一步包括步驟在形成用以隔離的溝槽的步驟后，執(zhí)行一離子注入工序以形成一離子層以避免漏電流經(jīng)過溝槽的側(cè)壁。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述第一與第二導(dǎo)電膜使用多晶硅膜形成，且第一與第二硬掩蔽膜使用氮化物膜形成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造半導(dǎo)體器件的方法，使用一系列氮化物膜的硬掩蔽膜作為蝕刻掩模形成一微小的圖案，在執(zhí)行硬掩蔽膜移除工序前，添加一使用氧化物蝕刻劑執(zhí)行既定蝕刻的步驟以移除氮化物膜上的異常氧化膜。因此可能有效地移除硬掩蔽膜。利用HF與NH
文檔編號H01L29/66GK1674236SQ200510003870
公開日2005年9月28日 申請日期2005年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月22日
發(fā)明者林泰政, 樸相昱 申請人:海力士半導(dǎo)體有限公司