[發明專利]制造鰭式晶體管防止旋涂玻璃絕緣層蝕刻損耗的方法

無效

• 申請號: 200810080475.0
• 申請日: 2008-02-19
• 公開（公告）號: CN101276782A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發明（設計）人: 辛東善;宋錫杓;李泳昊
• 申請（專利權）人: 海力士半導體有限公司
• 主分類號: H01L21/822
• 分類號: H01L21/822;H01L21/335;H01L21/336
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 彭久云

技術領域

本發明涉及制造鰭式晶體管的方法，特別是，涉及這樣的鰭式晶體管的制造方法，在該鰭式晶體管中防止了用作場絕緣層的材料的旋涂玻璃(spin-on-glass)層的蝕刻損耗。

背景技術

當半導體器件的設計規則減少時，晶體管的溝道長度和寬度相應地減小。結果，現有平面晶體管結構在實現最小線寬小于100nm的高集成度半導體器件所需的閾值電壓方面受限。為了解決這一問題，已經提出一種鰭式晶體管，其中通過增加溝道寬度可以獲得驅動電流和要求的運行速度的增加。

鰭式晶體管結構包括場絕緣物，其被蝕刻以產生具有凸起結構的有源區域，并且因此晶體管的線寬增加凸起有源區域的高度。鰭式晶體管的優點包括由于增加了溝道寬度而增加的驅動電流和運行速度。

然而，隨著半導體器件集成密度的增加，鰭式晶體管的有源區域之間的間隔填充(gap-fill)變得困難。因此，具有較佳填充特性的旋涂玻璃絕緣層作為間隔填充材料比現有的高密度等離子體(HDP)絕緣層更加有用。

然而，與現有的高密度等離子體絕緣層相比，旋涂玻璃絕緣層對于濕溶液具有很高的蝕刻速度。因此，如圖1A所示，當采用濕法蝕刻去除氧化層120時，在所蝕刻的旋涂玻璃絕緣層106的側壁上產生大的損耗A。在此，氧化層120是襯墊氧化物(pad?oxide)、屏蔽氧化物(screen?oxide)和天然氧化物(native?oxide)中的至少一個，襯墊氧化物在隔離工藝中用于形成溝槽，屏蔽氧化物用于在注入工藝中防止損傷。

參照圖1A和1B，旋涂玻璃絕緣層106的損耗A可以導致相鄰柵極140之間的短路(shortage)B和柵極140與隨后形成的接觸插塞之間的短路。損耗A是降低半導體器件的可靠性的因素，這是因為它可能導致相鄰柵極140之間的短路B以及柵極140和隨后形成的接觸插塞之間的短路，如圖1B所示。

此外，由于旋涂玻璃絕緣層的損耗，場區域之間的距離可能減少，導致來自在場絕緣物中填充的旋涂玻璃絕緣層中設置的通過柵極的信號干擾，即，在半導體器件運行期間，對于設置在有源區域之上的主柵增加了場區域。因此，增加了柵極誘導泄漏(GIDL，gate?induced?drain?leakage)電流，由此減少了晶體管的短路溝道余量(short?channel?margin)。例如，在DRAM器件中，數據保留時間縮短，使得正常運行困難，并且因此降低了器件的產率和可靠性。

發明內容

本發明的實施例涉及制造鰭式晶體管的方法，其中可以抑制用作場絕緣層材料的旋涂玻璃絕緣層的蝕刻損耗。

此外，本發明的實施例涉及制造鰭式晶體管的方法，其中通過抑制用作場絕緣層材料的旋涂玻璃絕緣層的蝕刻損耗可以改善器件性能和可靠性。

在一個實施例中，用于制造鰭式晶體管的方法可以包括：通過蝕刻半導體形成溝槽；在溝槽中填充易流動的絕緣層，以形成限定有源區域的場絕緣層；蝕刻與柵極形成區域接觸的易流動的絕緣層的部分，以便在有源區域中突起柵極形成區域；形成在半導體襯底上的保護層，以填充被蝕刻的易流動絕緣層的該部分；去除形成在有源區域上的保護層，以暴露半導體襯底的有源區域；清潔暴露的半導體襯底的有源區域；去除保留在被蝕刻的易流動絕緣層的該部分上的保護層；以及在有源區域中突起的柵極形成區域上形成柵極。

在清潔暴露的有源區域的步驟中，半導體襯底具有形成在其表面上的氧化層。

采用回蝕刻工藝進行去除形成在有源區域上的保護層的部分的步驟。

進行清潔半導體襯底的暴露的有源區域的步驟，以去除形成在半導體襯底上的氧化物。

由采用稀釋HF溶液或者HF和NH₄F混合溶液的濕法蝕刻工藝進行清潔半導體襯底的暴露的有源區域的步驟。

易流動絕緣層可以包括旋涂玻璃絕緣層。

采用衍生水解聚乙烯硅氮烷、水解倍半硅氧烷、聚甲基硅氧烷、硅氧烷和硅酸鹽中的任何一種溶液形成旋涂玻璃絕緣層。

保護層可以包括碳聚合物。

形成保護層包括采用旋涂法涂敷碳聚合物層；以及烘焙所涂敷的碳聚合物層。

涂敷碳聚合物層使其填充被蝕刻的旋涂玻璃絕緣層的該部分，其在半導體襯底的有源區域上的厚度的范圍為200至1000

進行烘焙的溫度范圍為150至400℃。

在被蝕刻的易流動絕緣層的部分上去除留下的保護層的步驟可以通過氧等離子體蝕刻工藝完成。

進行氧等離子蝕刻工藝的溫度范圍為20至300℃。

附圖說明