[發明專利]半導體裝置的柵極結構、半導體裝置及其制造方法

有效

• 申請號: 201010232220.9
• 申請日: 2010-07-15
• 公開（公告）號: CN102339740A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 韋國樑;李鴻志
• 申請（專利權）人: 旺宏電子股份有限公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L29/423
• 代理公司: 北京中原華和知識產權代理有限責任公司 11019
• 代理人: 壽寧;張華輝

技術領域

本發明涉及一種形成集成電路裝置的工藝，特別是涉及一種形成集成電路裝置中柵極的工藝。

背景技術

在半導體產業中，現今的趨勢是持續不斷地增加裝置的密度。為了達成高密度，持續不斷地努力在半導體晶圓上縮小這些裝置的尺寸至次微米層級。為了達成如此高的裝置封裝密度，必須使用越來越小的特征尺寸。此包括互連線的線寬和間距以及例如是不同特征的邊緣及角落的表面幾何輪廓。

產生具有微小間距于相鄰的特征之間的小特征可以藉由使用高解析度的微影工藝來達成。一般而言，微影是指在不同物體之間移轉圖案的工藝。其包括用來制造集成電路的技術，其中是將硅晶圓涂布一層光敏感物質(此處稱為光阻)且將選定的涂布表面暴露于光源(例如光學光、x光或是電子束)之下，使其照射此涂布表面并通過一預期圖案的大量轉換板模(稱為光罩)。此微影涂布通常是光敏感物質的涂布，其適用于接收一欲轉換圖案的投影成像。一但此成像被投影，其會無法擦除地形成在涂布物質上。經由光罩轉移的照射涂布導致此成像區域可以或多或少的溶解于一特定顯影溶劑中(視此涂布而定)。在顯影工藝中較多的可溶解區域的移除會在涂布中留下較難溶解的高分子的圖案成像。

此投影成像可以是所要圖案的正像或負像。多年來有著兩種不同的光阻被開發出來：正光阻及負光阻。使用正光阻，暴露于光照射的部分會在顯影時被除去，而使用負光阻，則是沒有暴露于光照射的部分會在顯影時被除去。歷史上，負光阻無法在線寬及線距的光阻圖案需要小于3微米的需求下使用。因此，正光阻取代負光阻被使用在超大型集成電路(VLSI)裝置的工藝中。

使用正光阻的一個特定問題是可以對集成電路產生致命的影響。突起的特征在工藝中通常需要不欲見的凹入輪廓。許多已知機制可以在多層結構中產生凹入輪廓。一個常見的機制是在蝕刻之后沉積的層中顯露其本身。假如一個或多層的下層材料較一上層材料具有較快的蝕刻速率的話，就會產生一凹陷或是陷入的輪廓。另一個常見的機制是牽涉到化學氣相沉積(CVD)。對某些化學氣相沉積(CVD)反應，當材料被沉積于突起的長方形特征之上時，在邊緣的沉積速率通常會較快，導致一特征具有陷入的輪廓。另一種在多層特征中產生凹入輪廓的機制是氧化效應。舉例而言，假如包含硅化鎢層的多層堆疊的側壁除了基底以外均氧化，硅化鎢層的邊緣會較其他層氧化的速度快很多，導致一凹入的側壁輪廓。此外尚有其他的一些機制，例如光罩鄰近效應、及蝕刻效應，均是已熟知的會對單層特征產生凹入輪廓的機制。如此因為自單一層材料一雜質梯度所導致的蝕刻速率差異是后者現象的一個廣知的范例。一般而言，較大的摻雜濃度階級，則其蝕刻速率較快。

假如一突起特征具有陷入的輪廓時，任何由此陷入的輪廓產生的凸懸下方的正像光阻無法在曝光工藝中被照射到。因此，在此凸懸下方的光阻在顯影之后仍會維持在原處。如此會在一沉積于一介電覆蓋的陷入輪廓特征上的導電層造成問題，此導電層必須選擇性地蝕刻以形成多個分開的導電結構才不會短路。此陷入輪廓或許可以提供一路徑造成多個彼此分開的導電結構發生短路。這樣的問題造成維持所要的臨界尺寸變得十分困難，特別是在65納米或以下的技術設計節點中。

因此，需要提供一種集成電路制程的替代方案以允許達到所需的臨界尺寸，而不會嚴重地增加制程的成本及復雜性。由此可見，上述現有的半導體裝置及其制造方法在產品結構、制造方法與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決上述存在的問題，相關廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設計被發展完成，而一般產品及方法又沒有適切的結構及方法能夠解決上述問題，此顯然是相關業者急欲解決的問題。因此如何能創設一種新的半導體裝置的柵極結構、半導體裝置及其制造方法，實屬當前重要研發課題之一，亦成為當前業界極需改進的目標。

發明內容

本發明的主要目的在于，克服現有的半導體裝置及其制造方法存在的缺陷，而提供一種新的半導體裝置及其制造方法、半導體裝置的柵極結構，所要解決的技術問題是使其通過氬/氧處理所形成瓶狀柵極結構，可以有效地增加蝕刻的臨界尺寸而不需要利用產生更多的副產物的工藝及不會需要引入不穩定的工藝或設備，并且不會嚴重地增加工藝的成本，非常適于實用。

本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的一種制造一半導體裝置的方法，包含形成一具有多層的柵極結構，蝕刻該柵極結構，以及在該柵極結構的最終過度蝕刻之前進行氬/氧處理，以形成一瓶狀柵極結構。

本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。