專利名稱：雙層多晶硅自對準柵結(jié)構(gòu)的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導體器件中雙層多晶硅自對準柵結(jié)構(gòu)的制備方法。
背景技術(shù)：
自對準柵是一種比較常見的雙層多晶硅柵結(jié)構(gòu)，它被廣泛應(yīng)用于存儲 器件中。制備這種結(jié)構(gòu)的方法有很多種，先制備下層多晶柵是一種比較常 見的方法。圖1給出了一種半導體器件的自對準柵
SASG(Self-Align-Stack-Gate)結(jié)構(gòu)，該半導體器件集成有雙層多晶硅柵 區(qū)域IOO (也稱雙層多晶硅柵單元，如存儲器單元)和單層多晶硅柵區(qū)域 200 (也稱單層多晶硅柵單元，如邏輯電路單元)，其中雙層多晶硅柵單 元包括兩層多晶硅柵，稱下層多晶硅柵40和上層多晶硅柵60，制備時主 要包括自對準柵的刻蝕過程(即同時對兩層多晶硅和之間的柵氧化層30 及介質(zhì)層50進行刻蝕，形成雙層多晶硅柵單元的柵70)和對上層多晶硅 柵的刻蝕(即在雙層多晶硅柵單元中形成下層多晶硅柵接觸孔的接觸位置 和單層多晶硅柵單元中形層多晶硅柵60)。在通常的制備方法中，在對 上層多晶柵刻蝕中，由于沒有保護層會導致硅基板10或場氧化區(qū)20 (也 可稱隔離氧化層)被兩次刻蝕而造成損傷，對器件的特性有負面影響。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種雙層多晶硅自對準柵的制備方 法，其在自對準柵制備的過程中用抗反射層作為保護層對硅基板或場氧化區(qū)進行保護。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的雙層多晶硅自對準柵的制備方法，所 述半導體器件包括雙層多晶硅柵區(qū)域和單層多晶硅柵區(qū)域，所述雙層多晶 硅柵區(qū)域中的雙層多晶硅柵包括下層多晶硅柵和上層多晶硅柵，其特征在 于，該方法的制備步驟為
(1) 在硅基板的柵氧化層上淀積多晶硅，光刻和刻蝕，形成雙層多晶 硅柵的下層多晶硅柵，并去除單層多晶硅柵區(qū)域的多晶硅；
(2) 在下層多晶硅柵上淀積介質(zhì)層；
(3) 上層多晶硅柵的淀積，后進行自對準柵的光刻和刻蝕，刻蝕形成 多晶硅柵區(qū)域的柵；
(4) 抗反射材料填充完全覆蓋雙層多晶硅柵所形成的臺階，至上層多 晶硅上有一預(yù)定厚度；
(5) 用光刻膠光刻，定義出單層多晶硅柵區(qū)域的柵和雙層多晶硅柵區(qū) 域的下層多晶硅柵與接觸孔的接觸位置；
(6) 利用上述步驟形成的掩膜層，刻蝕上層多晶硅柵和介質(zhì)層，形 成下層多晶硅柵與接觸孔的接觸位置，同時刻蝕形成單層多晶硅區(qū)域的 柵，最后去除抗反射材料和光刻膠。
本發(fā)明的雙層多晶硅自對準柵的制備方法，通過在雙層多晶硅自對準 柵的制備過程中對硅基板或場氧化區(qū)利用抗反射材料的填充進行保護，從 而防止第二次刻蝕中損害隔離氧化層和硅基板，由此提高器件性能。
下面結(jié)合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明圖1是一種雙層多晶硅自對準柵的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的制備方法的流程圖3a至圖3e為本發(fā)明的一具體實施過程中的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的制備方法流程圖見圖2，本實施例中的半導體器件集成有雙 層多晶硅柵單元100和單層多晶硅柵單元200。下面結(jié)合圖3對本發(fā)明的 制備方法進行詳細描述
(1) 首先，在定義了隔離氧化區(qū)2的硅基板1上淀積柵氧化層3，再在 柵氧化層3上進行下層多晶硅柵4淀積(見圖3a)，后采用光刻膠8進行光刻， 然后進行刻蝕，形成雙層多晶硅柵單元的下層多晶硅柵(也稱浮柵)，同 時將單層多晶硅柵單元區(qū)域的該層多晶硅去除；
(2) 在下層多晶硅柵上生長介質(zhì)層5，可為氧化硅，也可為氮化硅， 還可以目前常用的ONO結(jié)構(gòu)(Si02、 SiN和Si02疊加的三明治結(jié)構(gòu))；
(3) 接著進行上層多晶硅柵6淀積，自對準柵的光刻(見圖3b)和刻 蝕，形成雙層多晶硅柵單元的柵。
(4) 抗反射材料9填充覆蓋雙層多晶硅柵形成的臺階，D2為填充在凹 槽中的抗反射材料的厚度，至上層多晶硅上有預(yù)定厚度D1 (見圖3c)，填 充后上層多晶硅表面的抗反射層和多晶硅被刻蝕區(qū)域的抗反射層基本在同 一高度。所用的抗反射材料對局部臺階區(qū)域具有平坦化的作用，有很好的 填充能力，同時對于光刻所使用的波長具有抗反射的作用。
(5) 涂光刻膠光刻，定義出單層多晶硅柵區(qū)域的柵和雙層多晶硅柵區(qū) 域的下層多晶硅柵與接觸孔的接觸位置，而抗反射材料在曝光顯影過程中，不會被去除掉。
(6)利用上述形成的掩膜層，去除上層多晶硅柵上曝光后露出的抗反 射材料(可用等離子刻蝕工藝)，且需要加一定程度的過刻蝕(由工藝中 的過刻率控制)保證將上層多晶硅柵上的抗反射材料全部去掉。由于溝槽 中的抗反射層較厚，只有部分被刻蝕(見圖3d)，余下的用于保護下面的 硅基板和場氧化區(qū)在下面的工藝中不被刻蝕。接著對上層多晶硅柵6和介質(zhì) 層5進行刻蝕，形成下層多晶硅柵與接觸孔的接觸位置，后去除抗反射層(見 圖3e)，同時刻蝕形成單層多晶硅柵區(qū)域的柵。
在具體實施過程中，上述步驟(4)中抗反射材料的厚度的優(yōu)選為上 層多晶硅上抗反射材料的厚度D1，單層多晶硅柵上抗反射材料的厚度D3和 雙層多晶硅柵凹槽中填充的抗反射材料的深度D2滿足下列關(guān)系
D2-max (Dl， D3) 〉 (l+OE%) *max (Dl， D3) 其中OEy。為抗反射材料刻蝕中的過刻率。
利用本發(fā)明的方法在上層多晶柵刻蝕過程中，能保護隔離氧化層2 和硅基板l，保證硅基板和隔離氧化層的損失值小于300埃，甚至更低。 可適用于雙層多晶柵結(jié)構(gòu)的半導體器件(如存儲器等)的制造中。
權(quán)利要求
1、一種半導體器件的自對準柵結(jié)構(gòu)的制備方法，所述半導體器件包括雙層多晶硅柵區(qū)域和單層多晶硅柵區(qū)域，所述雙層多晶硅柵區(qū)域中的雙層多晶硅柵包括下層多晶硅柵和上層多晶硅柵，其特征在于，該方法的制備步驟為(1)在硅基板的柵氧化層上淀積多晶硅，光刻和刻蝕，形成雙層多晶硅柵的下層多晶硅柵，并去除單層多晶硅柵區(qū)域的多晶硅，所述硅基板上定義有隔離氧化區(qū)；(2)在下層多晶硅柵上淀積介質(zhì)層；(3)上層多晶硅柵的淀積，后進行自對準柵的光刻和刻蝕，刻蝕形成多晶硅柵區(qū)域的柵；(4)抗反射材料填充完全覆蓋雙層多晶硅柵所形成的臺階，至上層多晶硅和單層多晶硅柵上有一定厚度；(5)用光刻膠光刻，定義出單層多晶硅柵區(qū)域的柵和雙層多晶硅柵區(qū)域的下層多晶硅柵與接觸孔的接觸位置；(6)利用上述步驟形成的掩膜層進行刻蝕，先去除上層多晶硅柵上曝光后露出的抗反射材料，且追加一定程度的過刻蝕，通過過刻率控制；后刻蝕上層多晶硅柵和介質(zhì)層，形成下層多晶硅柵與接觸孔的接觸位置，同時刻蝕形成單層多晶硅區(qū)域的柵，最后去除抗反射材料和光刻膠。
2、 按照權(quán)利要求l所述的制備方法，其特征在于上層多晶硅上抗反射材料的厚度(Dl)，單層多晶硅柵上抗反射材料的厚度(D3)和雙層多晶硅柵凹槽中填充的抗反射材料的深度(D2)滿足D2- max (Dl, D3) 〉 (1+0E%) *max (Dl， D3)，其中0E。/。為抗反射材料刻蝕中的過刻率。
3、按照權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于所述自對準結(jié)構(gòu)制備過程中，硅基板和隔離氧化區(qū)的損失值小于300埃。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙層多晶硅自對準柵的制備方法，包括先制備并刻蝕出雙層多晶硅柵；后抗反射材料填充雙層多晶硅柵所形成的臺階；再光刻定義位置，并去除曝光后露出的上層多晶硅柵上的抗反射材料；最后刻蝕上層多晶硅柵和介質(zhì)層。本發(fā)明的制備方法在常見的雙層多晶硅自對準柵的生成方法中引入抗反射層填充技術(shù)，將抗反射層作為保護層在刻蝕中對基板或場區(qū)進行保護，適用于雙層多晶硅自對準柵結(jié)構(gòu)的制備中。
文檔編號H01L21/70GK101459133SQ20071009444
公開日2009年6月17日 申請日期2007年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月13日
發(fā)明者雷 王, 瑋 黃 申請人:上海華虹Nec電子有限公司