專利名稱：構造間隙壁的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及集成電路加工制造技術領域，特別涉及一種構造間隙壁的方法。
背景技術：
圖1示出了用于構造氧化硅-氮化硅(ON)間隙壁(spacer)的蝕刻過程，其蝕刻 對象是由單晶硅基底101和基底表面上的多晶硅結構102組成的晶片，蝕刻過程包括在所述晶片表面沉積一層氧化硅薄膜103 ；然后在氧化硅薄膜103上面再沉積一 層氮化硅薄膜104 ；
將所述晶片水平置于已抽真空的反應室內，向反應室通入反應氣體并將反應氣體 電離，對反應室加垂直方向的偏壓，對所述晶片表面進行垂直方向的針對氮化硅薄膜的主 蝕刻過程，箭頭所示為蝕刻方向，直到多晶硅結構兩側的氮化硅薄膜形成間隙壁105。主蝕刻過程就是使得氮化硅薄膜的厚度不斷削減，并且削減速度在沿與單晶硅基 底垂直方向最快，當多晶硅結構頂部的氮化硅薄膜消耗完畢以后，此時多晶硅結構兩側殘 余的氮化硅就成為間隙壁。上述主蝕刻過程中，雖然主要是垂直方向的非各向同性蝕刻作用，但是還是不可 避免地會有各向同性蝕刻效應。圖2示出了蝕刻過程中實際可能出現的蝕刻方向。因此間 隙壁105的側壁也會受到蝕刻的作用，造成間隙壁105的側壁呈現不規(guī)則起伏的缺陷。隨 著元件的線寬越來越小，需要越來越嚴格地抑制間隙壁的側壁缺陷的產生。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明提出一種構造間隙壁的方法，可以有效抑制間隙壁的側壁缺陷。 該方法包括如下步驟根據所要構造的間隙壁的厚度值Wl以及主蝕刻時間最短的原則，確定所需的氮 化硅薄膜厚度值w2，其中w2 > wl ；在由單晶硅基底以及覆蓋于單晶硅基底表面的多晶硅結構組成的晶片表面沉積 一定厚度的氮化硅薄膜，所述氮化硅薄膜的厚度大于厚度值；采用各向同性的蝕刻方式削減晶片表面的氮化硅薄膜厚度，使氮化硅薄膜厚度達 到W2的大?。粚λ鼍M行方向垂直于基底所在平面的主蝕刻過程，構造出厚度為Wl的間隙壁。所述采用各向同性的蝕刻方式削減晶片表面的氮化硅薄膜厚度，使氮化硅薄膜厚 度達到w2的大小包括根據氮化硅薄膜厚度w2以及晶片表面沉積的氮化硅薄膜厚度，得到需要削減的 氮化硅薄膜厚度值，并根據所述需要削減的氮化硅薄膜厚度值，得到反應時間T ；將所述晶片置于抽真空的反應室內，并向所述反應室內通入反應氣體；將所述反 應氣體電離，并將所述反應室置于無偏壓環(huán)境中，蝕刻反應的時長為所述反應時間T。
所述反應氣體為成分包含氧氣O2。
對所述晶片進行方向垂直于基底所在平面的主蝕刻過程的步驟包括對所述反應室加預定強度的偏壓，所述偏壓方向垂直于基底所在平面，并向反應 室內通入反應氣體，所述反應氣體中氧氣的流量為20SCCm至40SCCm。在所述晶片表面沉積一定厚度的氮化硅薄膜的步驟之前包括在所述晶片表面沉 積氧化硅薄膜；則所述氮化硅薄膜沉積在氧化硅薄膜的上表面。從以上技術方案可以看出，在構造間隙壁的定向蝕刻之前，通過一個單獨的各向 同性的蝕刻過程將氮化硅薄膜調整到預定厚度，這樣可以縮短主蝕刻的時間，削弱了主蝕 刻過程中的各向同性蝕刻效應對間隙壁側壁的影響；另一方面，在主蝕刻的反應氣體中提 高氧氣的含量，可以在側壁補充氧化硅，進一步削弱對間隙壁側壁的影響。本發(fā)明方法可以 構造出的間隙壁具有光滑的側壁表面。


圖1為現有技術中構造間隙壁的原理示意圖；圖2為圖1所示的主蝕刻中實際可能存在的蝕刻方向的示意圖；圖3為本發(fā)明實施例的構造間隙壁的流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明實施例方案包括兩個方面，一方面是在主蝕刻步驟之前增加一個步驟來減 小晶片表面的氮化硅薄膜的厚度，從而縮短主蝕刻的時間，就達到了削弱了主蝕刻過程中 的各向同性蝕刻效應對間隙壁側壁的影響的目的；另一方面是在主蝕刻的反應氣體中提高 氧氣的含量，其目的是在蝕刻過程中增加反應物——氧化硅的產生，氧化硅在間隙壁側壁 上聚集形成保護層，進一步削弱對間隙壁側壁的影響。為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結合附圖對本發(fā)明作進一步 的詳細闡述。本發(fā)明實施例的蝕刻對象為由單晶硅基底以及基底表面的多晶硅結構構成的 晶片，該蝕刻工藝流程如圖3所示，包括如下步驟步驟301 根據所要構造的間隙壁的厚度wl，得到所需的氮化硅薄膜厚度w2。其 中，w2 > Wl0在反應條件確定的定向蝕刻工藝下，為了獲得最小的主蝕刻時間，定向蝕刻工藝 得到的間隙壁厚度與定向蝕刻工藝之前的氮化硅薄膜厚度wl具有唯一的對應關系。這 是因為定向蝕刻構造間隙壁的過程就是使得氮化硅薄膜的厚度不斷削減，并且削減速度 在沿與單晶硅基底垂直方向最快，因此多晶硅結構頂部的氮化硅薄膜的厚度減小最快，當 多晶硅結構頂部的氮化硅薄膜消耗完畢以后，此時多晶硅結構兩側殘余的氮化硅就成為間 隙壁。因此可以預先通過實驗建立Wl和w2的對應關系表，通過該對應關系表可以直接 確定所需的薄膜厚度《2。步驟302 在由單晶硅基底以及覆蓋于單晶硅基底表面的多晶硅結構組成的晶片 表面先沉積一層氧化硅薄膜，再沉積一定厚度的氮化硅薄膜，所述氮化硅薄膜的厚度大于厚度值w2。步驟303 采用各向同性的蝕刻方式削減晶片表面的氮化硅薄膜厚度，使薄膜厚 度達到w2的大小。在反應條件一定的情況下，采用各向同性的蝕刻方式削減晶片表面的氮化硅薄膜 厚度，反應時間T與氮化硅薄膜厚度的減少值遵循嚴格的線性關系，因此可以預先通過實 驗確定該線性關系，并建立反應時間T與薄膜厚度減少值的映射關系表；則所述采用各向同性的 蝕刻方式削減晶片表面的氮化硅薄膜厚度，使氮化硅薄膜 厚度達到w2的大小包括根據氮化硅薄膜厚度w2以及晶片表面沉積的氮化硅薄膜厚度，得到需要削減的 氮化硅薄膜厚度值，并根據所述需要削減的氮化硅薄膜厚度值以及預先得到的映射關系 表，得到反應時間T ；將所述晶片置于抽真空的反應室內，并向所述反應室內通入反應氣體；反應氣體 包括四氟化碳CF4和氧氣，還包括用于起到稀釋作用的惰性氣體，如氦氣(He)或氬氣(Ar) 等。將所述反應氣體電離，并將所述反應室置于無偏壓環(huán)境中，蝕刻反應的時長為所述反應 時間T。步驟304 對所述晶片進行垂直于晶片基底所在平面方向的主蝕刻，參與主蝕刻 的反應氣體為包括氟三氫化碳CH3F和氧氣O2，可以包括起稀釋作用的惰性氣體，其中氧氣 的流量的取值范圍為20sCCm到40sCCm，并對所述反應室加預定強度的偏壓，所述偏壓方向 垂直于基底所在平面。構造出厚度為wl的間隙壁。氧氣的作用是在間隙壁的側壁上與硅原 子反應生成二氧化硅，參與構成間隙壁側壁的保護層，阻止反應氣體進一步與氮化硅反應。本發(fā)明實施例的方案中，在主蝕刻之前先降低氮化硅薄膜的厚度，這樣主蝕刻所 需的時間就小于現有技術的主蝕刻時間，從而減小主蝕刻過程中的各向同性蝕刻對間隙壁 側壁的影響。更進一步地，反應氣體中提高氧氣的含量?，F有技術中反應氣體的氧氣含量 通常小于lOsccm，本發(fā)明方案將氧氣的流量提高到20sCCm到40sCCm，氧氣與硅原子反應生 成二氧化硅并聚集在間隙壁側壁，構成間隙壁側壁的保護層，阻止反應氣體進一步與氮化 硅反應，進一步減小了反應氣體侵蝕間隙壁側壁的效應。因此，本發(fā)明實施例的方案可以得 到的間隙壁側壁的表面比現有技術更為光滑，有助于提高產品的良品率。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
一種構造間隙壁的方法，包括如下步驟根據所要構造的間隙壁的厚度值w1以及主蝕刻時間最短的原則，確定所需的氮化硅薄膜厚度值w2，其中w2＞w1；在由單晶硅基底以及覆蓋于單晶硅基底表面的多晶硅結構組成的晶片表面沉積一定厚度的氮化硅薄膜，所述氮化硅薄膜的厚度大于厚度值w2；采用各向同性的蝕刻方式削減晶片表面的氮化硅薄膜厚度，使氮化硅薄膜厚度達到w2的大?。粚λ鼍M行方向垂直于基底所在平面的主蝕刻過程，構造出厚度為w1的間隙壁。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用各向同性的蝕刻方式削減晶片 表面的氮化硅薄膜厚度，使氮化硅薄膜厚度達到的大小包括根據氮化硅薄膜厚度以及晶片表面沉積的氮化硅薄膜厚度，得到需要削減的氮化 硅薄膜厚度值，并根據所述需要削減的氮化硅薄膜厚度值，得到反應時間T ；將所述晶片置于抽真空的反應室內，并向所述反應室內通入反應氣體；將所述反應氣 體電離，并將所述反應室置于無偏壓環(huán)境中，蝕刻反應的時長為所述反應時間T。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述反應氣體的成分包含氧氣02。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，對所述晶片進行方向垂直于基底所在平 面的主蝕刻過程的步驟包括對所述反應室加預定強度的偏壓，所述偏壓方向垂直于基底所在平面，并向反應室內 通入反應氣體，所述反應氣體中氧氣的流量為20SCCm至40SCCm。
5.根據權利要求1至4任一項所述的方法，其特征在于，在所述晶片表面沉積一定厚度 的氮化硅薄膜的步驟之前包括在所述晶片表面沉積氧化硅薄膜；則所述氮化硅薄膜沉積在氧化硅薄膜的上表面。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了一種構造間隙壁的方法，根據所要構造的間隙壁的厚度值w1以及主蝕刻時間最短的原則，確定所需的氮化硅薄膜厚度值w2，其中w2＞w1；在由單晶硅基底以及覆蓋于單晶硅基底表面的多晶硅結構組成的晶片表面沉積一定厚度的氮化硅薄膜，所述氮化硅薄膜的厚度大于厚度值w2；采用各向同性的蝕刻方式削減晶片表面的氮化硅薄膜厚度，使氮化硅薄膜厚度達到w2的大??；對所述晶片進行方向垂直于基底所在平面的主蝕刻過程，構造出厚度為w1的間隙壁。本發(fā)明方案可以有效抑制間隙壁的側壁缺陷。
文檔編號H01L21/316GK101866852SQ20091008235
公開日2010年10月20日 申請日期2009年4月14日 優(yōu)先權日2009年4月14日
發(fā)明者李國鋒, 沈滿華 申請人:中芯國際集成電路制造(北京)有限公司