[發(fā)明專利]一種位線接觸部和DRAM的制造方法

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• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN114496930A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設計）人: 黃元泰;李俊杰;周娜
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所;真芯(北京)半導體有限責任公司
• 主分類號: H01L21/8242
• 分類號: H01L21/8242
• 代理公司: 北京天達知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 牛洪瑜

本發(fā)明涉及一種位線接觸部和DRAM的制造方法，屬于半導體技術領域，用以解決現(xiàn)有窄小區(qū)域蝕刻變慢、不需要的部分絕緣材料層也被蝕刻以及底切的問題。位線接觸部的制造方法包括：提供半導體襯底；形成多個有源區(qū)；形成隔離材料層，并在要形成位線接觸部的有源區(qū)上方形成開口區(qū)域；在開口區(qū)域和隔離材料層上方沉積多晶硅層；形成位線疊層并將位線疊層形成為位線主體結構；以位線主體結構為掩模，通過多次循環(huán)蝕刻工藝對多晶硅層進行多次蝕刻以形成位線接觸部，其中，循環(huán)蝕刻工藝包括前體氣體吸收步驟、多余前體氣體吹掃步驟、吸附氣體激活步驟和多余激活氣體吹掃步驟。通過多次循環(huán)蝕刻工藝能夠在小于等于10nm的窄小區(qū)域實現(xiàn)有效蝕刻。

技術領域

本發(fā)明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種位線接觸部和DRAM的制造方法。

背景技術

存儲器是數(shù)字系統(tǒng)中用以存儲大量信息的設備或部件，是計算機和數(shù)字設備中的重要組成部分。存儲器可分為隨機存取存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)兩大類。RAM包括DRAM、PRAM、MRAM等，電容器是制造這些RAM的關鍵部件之一。DRAM器件中的每個存儲單元由1T1C(即1個晶體管和1個電容器)組成。經(jīng)由位線接觸部將位線與晶體管的源/漏極之一連接。

通常在窄小區(qū)域中蝕刻多晶硅層來形成位線接觸部。在10nm以下窄小區(qū)域中的反應等離體子蝕刻延遲(RIE lag)嚴重，多種尺寸圖案同時蝕刻的話，在小的圖案開口區(qū)域幾乎沒辦法蝕刻。具體情況如下：圖1為掩模選擇比不足導致氧化物掩模被破壞，例如，氧化物掩模被破壞的區(qū)域102中的部分絕緣材料層也被蝕刻。圖2為多晶硅蝕刻時使用的HBr與多晶硅反映后生成的副產(chǎn)物(SiOBr_x)卡在窄小的入口，例如，位于蝕刻后的位線側壁上的副產(chǎn)物202和204以及位于蝕刻停止層邊緣的副產(chǎn)物206和208，導致無法再繼續(xù)蝕刻，使得蝕刻停止。實際上這樣的現(xiàn)象是在未滿20nm的DRAM產(chǎn)品開發(fā)上最大的問題。圖3為無法正常蝕刻改用橫向蝕刻方式時，與有源區(qū)相遇的部位發(fā)生底切302。

因此，在現(xiàn)有技術中，存在以下技術問題：在窄小區(qū)域蝕刻變慢，不需要的部分絕緣材料層也被蝕刻以及底切，這些輪廓控制層面具有復雜性問題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述的分析，本發(fā)明實施例旨在提供一種位線接觸部和DRAM的制造方法，用以解決現(xiàn)有窄小區(qū)域蝕刻變慢、不需要的部分絕緣材料層也被蝕刻以及底切而導致的輪廓控制層面具有復雜性的問題。

一方面，本發(fā)明實施例提供了一種位線接觸部的制造方法，包括：提供半導體襯底；在所述半導體襯底上方形成多個有源區(qū)；在所述多個有源區(qū)上方形成隔離材料層，并在要形成位線接觸部的有源區(qū)上方蝕刻所述隔離材料層以形成暴露有源區(qū)頂面的開口區(qū)域；在所述開口區(qū)域和所述隔離材料層上方沉積多晶硅層；在所述多晶硅層上方形成位線疊層，并將所述位線疊層形成為位線主體結構；以所述位線主體結構為掩模，通過多次循環(huán)蝕刻工藝對所述多晶硅層進行多次蝕刻以形成所述位線接觸部，其中，所述循環(huán)蝕刻工藝包括前體氣體吸收步驟、多余前體氣體吹掃步驟、吸附氣體激活步驟和多余激活氣體吹掃步驟。

上述技術方案的有益效果如下：通過多次循環(huán)蝕刻工藝對所述多晶硅層進行多次蝕刻，以及循環(huán)蝕刻工藝包括前體氣體吸收步驟、多余前體氣體吹掃步驟、吸附氣體激活步驟和多余激活氣體吹掃步驟，通過多次循環(huán)蝕刻工藝能夠在小于等于10nm的窄小區(qū)域有效的蝕刻。

基于上述方法的進一步改進，所述前體氣體吸收步驟包括：在工藝室提供前體氣體，使得所述多晶硅層的表面層與所述前體氣體接觸以吸附所述前體氣體，其中，所述前體氣體包括HBr/N₂、HBr/He、HBr/Ar、Cl₂/N₂、Cl₂/He或Cl₂/Ar。

基于上述方法的進一步改進，所述多余前體氣體吹掃步驟包括打開抽氣閥，利用Ar氣體吹掃所述工藝室，以去除所述多余的前體氣體。