[發明專利]柵極側墻及其形成方法

有效

• 申請號: 201810107090.2
• 申請日: 2018-02-02
• 公開（公告）號: CN108389897B
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 郭振強
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L29/423
• 分類號: H01L29/423;H01L21/28
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 郭四華

本發明公開了一種柵極側墻，包括：由柵介質層和多晶硅柵疊加而成的柵極結構；自對準形成于多晶硅柵側面的側墻；多晶硅柵的頂部被回刻一定厚度且回刻后的多晶硅柵的頂部表面低于側墻的頂部表面；層間介質層和穿過層間介質層的接觸孔；延伸到多晶硅柵的頂部表面上方的側墻部分作為多晶硅柵和鄰近的接觸孔之間的阻擋層，用于防止多晶硅柵和鄰近的所述接觸孔產生擊穿。本發明公開了一種柵極側墻的形成方法。本發明能對多晶硅柵的頂部進行保護，防止多晶硅柵頂部和鄰近的接觸孔之間產生擊穿，提高器件的性能；多晶硅柵的回刻能通過自對準實現，不需要增加額外的光罩，工藝成本低；不會對多晶硅柵的厚度產生影響，能使多晶硅柵的性能得到很好的保證。

技術領域

本發明涉及半導體集成電路制造領域，特別是涉及一種柵極側墻；本發明還涉及一種柵極側墻的形成方法。

背景技術

隨著器件尺寸的不斷縮小，柵極與柵極之間的尺寸越來越小，接觸孔的尺寸也越來越小；現有氮化硅柵極側墻中，柵極與柵極之間的尺寸的減小會導致層間介質層填充不足形成空洞的問題，所以人們發明了L型柵極側墻來提高層間介質層的填充；但是隨著器件尺寸的縮小，L型柵極側墻的層間介質層填充仍然是個問題。

另外，隨著接觸孔尺寸的不斷縮小，光罩的成本越來越高，同時接觸孔的曝光也越來越難；同時器件尺寸的縮小，接觸孔和柵極之間的距離越來越小，由于工藝能力的波動，接觸孔和柵極之間很容易發生擊穿；另外，接觸孔底部與柵極的距離對存儲器的干擾(disturb)性能也有很大影響。現結合附圖1對現有結構的問題進行如下說明：

如圖1所示，是現有柵極側墻的結構示意圖；在半導體襯底如硅襯底101上形成相應的阱區102，在阱區102的表面形成柵極結構，柵極結構包括依次疊加的柵介質層如柵氧化層103和多晶硅柵104。被多晶硅柵104覆蓋的阱區102表面用于形成溝道。在硅襯底101上還會形成場氧如淺溝槽場氧。

在多晶硅柵104的側面形成側墻105，側墻105通常為氮化硅側墻，圖1的側墻105呈L型結構，通過依次淀積氮化硅層和氧化硅層，然后采用普遍刻蝕形成氧化硅側墻和氮化硅側墻，然后去除氧化硅側墻，形成由氮化硅側墻組成的側墻105。

層間介質層106將形成由柵極結構的半導體襯底101的表面覆蓋。

在多晶硅柵104的兩側通常形成有源漏區，在源漏區和多晶硅柵104的頂部都分別形成有接觸孔107，接觸孔107的頂部分別連接由正面金屬層組成的金屬電極結構如源極、漏極和金屬柵極。圖1中顯示了位于多晶硅柵104兩側的接觸孔107。

隨著器件的尺寸縮小，多晶硅柵104之間的間距會縮小，這會使得和多晶硅柵104鄰近的接觸孔107和多晶硅柵104之間的間距變小，這樣就能容易發生接觸孔107和對應的多晶硅柵104之間的擊穿，擊穿主要發生在虛線圈108的頂部，該頂部區域中接觸孔107和對應的多晶硅柵104之間間距為d101。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種柵極側墻，能對多晶硅柵的頂部進行保護，防止多晶硅柵頂部和鄰近的接觸孔之間產生擊穿，提高器件的性能。為此，本發明還提供一種柵極側墻的形成方法。

為解決上述技術問題，本發明提供的柵極側墻包括：

柵極結構，柵極結構包括疊加于半導體襯底表面的柵介質層和多晶硅柵。

自對準形成于所述多晶硅柵側面的側墻。

所述多晶硅柵的頂部被回刻一定厚度且回刻后的所述多晶硅柵的頂部表面低于所述側墻的頂部表面。

層間介質層和穿過所述層間介質層的接觸孔；延伸到所述多晶硅柵的頂部表面上方的所述側墻部分作為所述多晶硅柵和鄰近的所述接觸孔之間的阻擋層，用于防止所述多晶硅柵和鄰近的所述接觸孔產生擊穿。

進一步的改進是，所述柵介質層為柵氧化層。