專利名稱：在指定區(qū)域形成側(cè)墻的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造工藝，特別涉及在指定區(qū)域形成側(cè)墻的方法。
背景技術(shù)：
集成電路的制造需要根據(jù)指定電路布局在給定的芯片區(qū)域上形成大量的電路元件。一般而言，目前已實施多種工藝技術(shù)，其中，對于復(fù)雜的電路布局，例如微處理器、存儲芯片及類似物，由于有鑒于操作速度及/或耗電量及/或成本效率的優(yōu)異特性，CMOS技術(shù)為目前最有前景的方法之一。在使用CMOS技術(shù)來制造復(fù)雜的集成電路期間，有數(shù)百萬個晶體管(亦即，N溝道晶體管與P溝道晶體管)形成于包含結(jié)晶半導(dǎo)體層的基板上。不論所考量的是N溝道晶體管還是P溝道晶體管，MOS晶體管都含有所謂的柵極。為了隔離柵極和雜質(zhì)區(qū)(如源/漏區(qū)或輕摻雜區(qū))，通常采用側(cè)墻來環(huán)繞柵極的方法。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的是，除了柵極的周圍需要形成有側(cè)墻，還有其他的具有階梯結(jié)構(gòu)的器件的周圍需要形成側(cè)墻。對于側(cè)墻，一般采用絕緣的氧化硅膜(主要成分是SiO2)或氮化硅膜(主要成分是Si3N4)或者它們的層疊膜的結(jié)構(gòu)。然而，在實際的半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)中，前端器件層上通常形成有數(shù)量極多的器件結(jié)構(gòu)，有的器件結(jié)構(gòu)的周圍需要環(huán)繞有側(cè)墻，而另外一些器件結(jié)構(gòu)不需要環(huán)繞有側(cè)墻。下面以器件結(jié)構(gòu)具體為柵極為例，對現(xiàn)有的在指定區(qū)域的柵極周圍形成側(cè)墻的方法作具體描述，圖IA至圖IE示出了現(xiàn)有工藝在指定區(qū)域的柵極周圍形成側(cè)墻的各個步驟所得到器件的截面示意圖。如圖IA所示，在襯底100上形成有柵極101和柵極102，其中，柵極101上不需形成側(cè)墻，柵極102需要形成側(cè)墻；如圖IB所示，首先在整個硅晶片的表面沉積一層氧化硅膜103 ；如圖IC所示，利用干法刻蝕，形成環(huán)繞柵極101和柵極102的材料為氧化硅的側(cè)墻；如圖ID所示，在硅片表面形成一層帶有開口圖案208的光刻膠層104，所述開口圖案 208對應(yīng)于柵極101 ；如圖IE所示，利用濕法刻蝕去除柵極101上的側(cè)墻，灰化去除覆蓋在柵極102上的光刻膠層104。在上述步驟中，利用濕法刻蝕去除柵極101的側(cè)墻時，刻蝕溶液氫氟酸會與淺溝槽隔離(Shallow Trench Isolation STI)工藝中所填充的氧化物反應(yīng)，損耗了 STI。而且， 若形成柵極101的側(cè)墻的材料是氮化物，而柵極101不需要側(cè)墻時，則需要利用濕法刻蝕去除柵極101上的氮化物，但是現(xiàn)有的去除氮化物的工藝是非常復(fù)雜的。因此，若需要在指定區(qū)域上形成側(cè)墻，現(xiàn)有的工藝步驟較為繁瑣，或者可能還會造成其他半導(dǎo)體器件的損耗。

發(fā)明內(nèi)容
在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式
部分中進一步詳細說明。本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術(shù)方案的保護范圍。在指定區(qū)域形成側(cè)墻的方法，包括
-提供前端器件層，所述前端器件層包含至少一個指定區(qū)域，所述指定區(qū)域由非功能區(qū)域包圍，所述指定區(qū)域為需要形成側(cè)墻的器件區(qū)域，在所述前端器件層上依次形成第一保護層和第二保護層；
-在所述第二保護層上形成帶有開口圖案的光刻膠層，所述開口圖案對應(yīng)所述指定區(qū)域和至少部分所述非功能區(qū)域；
-以所述光刻膠層為掩膜，刻蝕所述第二保護層，然后刻蝕所述第一保護層，以露出所述指定區(qū)域；
-在露出所述指定區(qū)域的所述前端器件層上形成側(cè)墻材料層； -刻蝕所述側(cè)墻材料層，以在所述需要形成側(cè)墻的器件的周圍形成側(cè)墻。所述第一保護層的材料為無定形碳或者形成底部抗反射層的材料。所述第一保護層的厚度為200埃 3000埃。所述第一保護層的厚度為500埃 1000埃。所述第二保護層的材料為選自氮氧化硅或者無定形硅中的一種。所述刻蝕第二保護層的方法為干法刻蝕，該干法刻蝕的刻蝕氣體為C4F8、C4F6、CF4、 CHF3> C2F6, CHF3> CH2F2或者CH3F中的一種或者幾種的組合。所述刻蝕第一保護層的方法為干法回蝕，該干法回蝕的刻蝕氣體為氧氣。所述刻蝕第一保護層的過程中，去除了剩余的所述光刻膠層。所述側(cè)墻材料層的材料為選自氮化物、氧化物或者氮化物與氧化物的層疊結(jié)構(gòu)中的一種。所述側(cè)墻材料層的刻蝕采用干法刻蝕，該干法刻蝕的刻蝕氣體為C4F8、C4F6, CF4, CHF3> C2F6, CHF3> CH2F2或者CH3F中的一種或者幾種的組合。所述刻蝕所述側(cè)墻材料層的過程中，去除了剩余的所述第二保護層。在所述需要形成側(cè)墻的器件的周圍形成側(cè)墻之后，去除剩余的所述第一保護層。所述去除第一保護層的方法為干法刻蝕，該干法刻蝕的刻蝕氣體為氧氣。本發(fā)明采用在前端器件層上形成保護層的方法，然后通過刻蝕露出需要形成側(cè)墻的柵極，在需要形成側(cè)墻的柵極周圍形成側(cè)墻，在這些步驟中可保護不需要形成側(cè)墻的其他器件，以免受到各刻蝕步驟中刻蝕氣體對這些器件的損耗。且本發(fā)明的工藝操作簡單，便于實現(xiàn)，因此可以廣泛應(yīng)用于在指定區(qū)域上形成側(cè)墻的工藝中。


本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。在附圖中，
圖IA至圖IE是現(xiàn)有工藝在指定區(qū)域的柵極周圍形成側(cè)墻的各個步驟所得到器件的截面示意圖2A至圖2F是根據(jù)本發(fā)明的實施例在指定區(qū)域形成側(cè)墻的各個步驟所得到器件的截面示意圖3是根據(jù)本發(fā)明的在指定區(qū)域形成側(cè)墻的方法流程示意圖。
具體實施例方式在下文的描述中，給出了大量具體的細節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細節(jié)而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進行描述。為了徹底了解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細的步驟，以便說明本發(fā)明是如何解決在不損傷其它器件的條件下在指定區(qū)域形成側(cè)墻的問題。顯然，本發(fā)明的施行并不限定于半導(dǎo)體領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習(xí)的特殊細節(jié)。本發(fā)明的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本發(fā)明還可以具有其他實施方式。圖2A 圖2F示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例在指定區(qū)域形成側(cè)墻的各個步驟所得到器件的截面示意圖。如圖2A所示，提供前端器件層200，前端器件層200上包含襯底，襯底的材料可包括任何半導(dǎo)體材料，此半導(dǎo)體材料可包括但不限于Si、SiC、SiGe, SiGeC, Ge合金、GeAs, InAs, InP,以及其它III-V或II -VI族化合物半導(dǎo)體。半導(dǎo)體襯底還可以包括有機半導(dǎo)體或者如Si/SiGe、絕緣體上硅(S0I)、或者絕緣體上SiGe (SGOI)的分層半導(dǎo)體。典型地，在半導(dǎo)體襯底中形成隔離區(qū)域以提供PMOS和NMOS有源區(qū)域之間的隔離。隔離區(qū)域可以是淺溝槽隔離或場氧化物隔離區(qū)。利用本領(lǐng)域的技術(shù)人員公知的常規(guī)淺溝槽隔離工藝形成淺溝槽隔離區(qū)域。例如，光刻、刻蝕并用溝槽介質(zhì)填充溝槽可以用于形成淺溝槽隔離區(qū)域。可選地，可以在溝槽填充前在溝槽中形成襯里，在溝槽填充后可以執(zhí)行致密步驟并且在溝槽填充后跟隨平整化步驟。對于場氧化物隔離區(qū)，可以用稱作硅的局域氧化工藝形成場氧化物。 此外，前端器件層200包括至少一個指定區(qū)域201、非功能區(qū)202 (Dummy Area)以及非指定區(qū)域203。其中，指定區(qū)域201為需要形成側(cè)墻的器件區(qū)域，且指定區(qū)域201包含至少一個需要形成側(cè)墻的器件204，圖2A中只標識一個需要形成側(cè)墻的器件204，其余省略；非功能區(qū)202對應(yīng)的是前端器件層200上的沒有功能器件的區(qū)域；非指定區(qū)域203包含其他不需要形成側(cè)墻的器件205。所述非功能區(qū)202包圍所述指定區(qū)域201。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，需要形成側(cè)墻的器件是具有階梯結(jié)構(gòu)的器件，例如但不限于柵極或者溝槽。如圖2B所示，在前端器件層200上依次形成第一保護層206和第二保護層207。 再在第二保護層207上形成帶有開口圖案208的光刻膠層209，所述開口圖案208對應(yīng)所述指定區(qū)域201和一部分非功能區(qū)域202，或者所述開口圖案208對應(yīng)所述指定區(qū)域201和全部的非功能區(qū)域202。所述第一保護層206的材料可以是無定形碳或者形成底部抗反射層的材料。所述第一保護層206的厚度是200埃 3000埃，優(yōu)選地，厚度范圍是500埃 1000 埃。所述第二保護層207的材料可以是氮氧化硅(SiON)或者無定形硅。所述形成第一保護層206的方法可以是化學(xué)氣相沉積法或濺射等。形成第二保護層207的方法是化學(xué)氣相沉積法。如圖2C所示，以所述光刻膠層209為掩膜，刻蝕所述第二保護層207，以去除第二保護層207的與指定區(qū)域201對應(yīng)的部分。所述刻蝕可采用干法刻蝕，刻蝕氣體為采用C4F8、 C4F6, CF4, CHF3> C2F6, CHF3> CH2F2或者CH3F中的一種或者幾種的組合。然后，以所述光刻膠層209為掩膜刻蝕第一保護層206，以形成露出指定區(qū)域201 的前端器件層200。非指定區(qū)域203仍然被第一保護層206和第二保護層207覆蓋。所述刻蝕可采用干法回蝕，刻蝕氣體為氧氣。由于氧氣還會與光刻膠層209發(fā)生反應(yīng)，因此在此步驟中可將光刻膠層209 —并去除。
當以光刻膠層209為掩膜對第一保護層206進行刻蝕時，對應(yīng)于非指定區(qū)域203 的第一保護層206由于被第二保護層207覆蓋，因此可以避免氧氣對非指定區(qū)域203上的第一保護層206的損耗。如圖2D所示，在所述露出指定區(qū)域201的前端器件層200上形成側(cè)墻材料層210， 所述側(cè)墻材料層210的材料可以是氮化物、氧化物或者氮化物與氧化物的層疊結(jié)構(gòu)中的一種。如圖2E所示，刻蝕所述側(cè)墻材料層210，以在所述至少一個指定區(qū)域201上形成側(cè)墻211。在此步驟中，一并去除了所述非指定區(qū)域203對應(yīng)的側(cè)墻材料層210 ；非指定區(qū)域203上的第一保護層206的側(cè)壁周圍的側(cè)墻材料層210由于與指定區(qū)域201中的側(cè)墻 211結(jié)構(gòu)類似，因此當刻蝕側(cè)墻材料層210時，無法被一并去除；又因為在前述步驟中，光刻膠層209中的開口圖案208對應(yīng)指定區(qū)域201及一部分的非功能區(qū)202或者對應(yīng)指定區(qū)域 201和全部的非功能區(qū)202，使得這部分側(cè)墻材料層210對應(yīng)非功能區(qū)202，而這一部分側(cè)墻材料層206的高度與第一保護層206的厚度(200埃 3000埃)相近，并不會影響后續(xù)工藝，因此這部分側(cè)墻材料層210可不必去除。所述刻蝕可采用干法刻蝕，刻蝕氣體采用C4F8、 C4F6、CF4、CHF3、C2F6、CHF3、CH2F2或者CH3F中的一種或者幾種的組合。由于以上刻蝕氣體還會與第二保護層207反應(yīng)，因此在此過程中還可以將非指定區(qū)域203對應(yīng)的第二保護層207 一并去除。如圖2F所示，去除剩余的所述第一保護層206。所述去除第一保護層206的方法為干法刻蝕，該干法刻蝕的刻蝕氣體為氧氣。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的在指定區(qū)域形成側(cè)墻的方法流程示意圖。步驟301，提供前端器件層，所述前端器件層包含至少一個指定區(qū)域，所述指定區(qū)域由非功能區(qū)域包圍，所述指定區(qū)域包含至少一個需要形成側(cè)墻的器件，在所述前端器件層上依次形成第一保護層和第二保護層；
步驟302，在所述第二保護層上形成帶有開口圖案的光刻膠層，所述開口圖案對應(yīng)所述指定區(qū)域和一部分所述非功能區(qū)域或?qū)?yīng)所述指定區(qū)域和全部所述非功能區(qū)域；
步驟303，以所述光刻膠層為掩膜，刻蝕所述第二保護層和所述第一保護層，以露出所述指定區(qū)域；
步驟304，在露出所述指定區(qū)域的所述前端器件層上形成側(cè)墻材料層； 步驟305，刻蝕所述側(cè)墻材料層，以在所述需要形成側(cè)墻的器件的周圍形成側(cè)墻。本發(fā)明由于采用了在前端器件層上依次形成第一保護層和第二保護層的方法，通過刻蝕露出指定區(qū)域，然后再在指定區(qū)域上的需要形成側(cè)墻的器件周圍形成側(cè)墻，因此可以保護非指定區(qū)域上的不需要形成側(cè)墻的其他器件，以免受到各刻蝕步驟中刻蝕氣體對這些器件的損耗。且本發(fā)明的工藝操作簡單，便于實現(xiàn)，因此可以廣泛應(yīng)用于在指定區(qū)域上形成側(cè)墻的工藝中。本發(fā)明已經(jīng)通過上述實施例進行了說明，但應(yīng)當理解的是，上述實施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護范圍由附屬的權(quán)利要求書及其等效范圍所界定。
權(quán)利要求
1.一種在指定區(qū)域形成側(cè)墻的方法，其特征在于包括-提供前端器件層，所述前端器件層包含至少一個指定區(qū)域，所述指定區(qū)域由非功能區(qū)域包圍，所述指定區(qū)域為需要形成側(cè)墻的器件區(qū)域，在所述前端器件層上依次形成第一保護層和第二保護層；-在所述第二保護層上形成帶有開口圖案的光刻膠層，所述開口圖案對應(yīng)所述指定區(qū)域和至少部分所述非功能區(qū)域；-以所述光刻膠層為掩膜，刻蝕所述第二保護層，然后刻蝕所述第一保護層，以露出所述指定區(qū)域；-在露出所述指定區(qū)域的所述前端器件層上形成側(cè)墻材料層；-刻蝕所述側(cè)墻材料層，以在所述需要形成側(cè)墻的器件的周圍形成側(cè)墻。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一保護層的材料為無定形碳或者形成底部抗反射層的材料。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一保護層的厚度為200埃 3000埃。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一保護層的厚度為500埃 1000埃。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二保護層的材料為選自氮氧化硅或者無定形硅中的一種。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述刻蝕第二保護層的方法為干法刻蝕，該干法刻蝕的刻蝕氣體為C4F8、C4F6、CF4、CHF3、C2F6、CHF3、CH2F2或者CH3F中的一種或者幾種的組合。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述刻蝕第一保護層的方法為干法回蝕，該干法回蝕的刻蝕氣體為氧氣。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述刻蝕第一保護層的過程中，去除了剩余的所述光刻膠層。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述側(cè)墻材料層的材料為選自氮化物、氧化物或者氮化物與氧化物的層疊結(jié)構(gòu)中的一種。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述側(cè)墻材料層的刻蝕采用干法刻蝕，該干法刻蝕的刻蝕氣體為C4F8、C4F6、CF4、CHF3、C2F6、CHF3、CH2F2或者CH3F中的一種或者幾種的組合。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述刻蝕所述側(cè)墻材料層的過程中，去除了剩余的所述第二保護層。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在所述需要形成側(cè)墻的器件的周圍形成側(cè)墻之后，去除剩余的所述第一保護層。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述去除第一保護層的方法為干法刻蝕， 該干法刻蝕的刻蝕氣體為氧氣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在指定區(qū)域形成側(cè)墻的方法，該方法包括提供前端器件層，前端器件層包含至少一個指定區(qū)域，指定區(qū)域由非功能區(qū)域包圍，指定區(qū)域包含至少一個需要形成側(cè)墻的器件，在前端器件層上依次形成第一保護層和第二保護層；在第二保護層上形成帶有開口圖案的光刻膠層，開口圖案對應(yīng)指定區(qū)域和一部分非功能區(qū)域或?qū)?yīng)指定區(qū)域和全部非功能區(qū)域；以光刻膠層為掩膜，刻蝕第二保護層，然后刻蝕第一保護層，以露出指定區(qū)域；在露出指定區(qū)域的前端器件層上形成側(cè)墻材料層；刻蝕側(cè)墻材料層，以在需要形成側(cè)墻的器件的周圍形成側(cè)墻。本發(fā)明可避免除需要形成側(cè)墻的器件之外的其他器件被刻蝕氣體損耗，且工藝簡單，便于實現(xiàn)。
文檔編號H01L21/311GK102468234SQ20101053171
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月4日
發(fā)明者洪中山 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司