专利名称：一种dram的多晶硅栅极利记博彩app
技术领域：
本发明涉及半导体器件的制作工艺，特别是涉及在动态随机存储器 (DRAM)的制作过程中解决字线和位线之间的短路(flip bit line)问题 的多晶硅栅极的利记博彩app。
背景技术：
以前的DRAM存在字线和位线之间的短路(flip bit line)问题，这是 由于在热循环制程后产生的多晶硅栅极(P1L)的硅化钨(WSix)突出而造 成的，如图1所示。该问题产生过程如下所描述。
图1是存在字线和位线之间的短路(flip bit line)问题的样品在已经 完成全部流程，即将成为成品的芯片的制程后端(End of line, EOL)的 多晶硅栅极截面的电子显微镜照片。图2a 2e是字线和位线之间的短路 (flip bit line)问题的产生过程示意图。
通常，多晶硅栅极的形成过程是首先依次形成氧化硅层、多晶硅层、 硅化钨层、氮化硅层，然后进行光刻、显影形成多晶硅栅极图案，再依次 对氮化硅层、硅化钩层、多晶硅层、氧化硅层进行刻蚀，形成多晶硅栅极。 但是由于在多晶硅栅极形成之后通常要经过几个高温步骤，如1000~1100 "C的几到几十秒钟的杂质掺杂后退火，以及800 90(TC的几到几十分钟的 硼磷硅玻璃高温回流，还有600 70(TC的l-2小时杂质掺杂后退火，都可 以导致热膨胀系数相对较高的WSix部分膨胀而突出，如图2b所示。
还由于在多晶硅栅极形成过程中，进行氮化硅刻蚀后形成的外观有时 不是足够垂直，因此多多少少会产生氮化硅的底部突出现象(SiN footing phenomenon)，如图2c所示，当进行硅化钨刻蚀时由于这部分突出的氮 化硅的掩模作用，就导致硅化钨的突出，如图2d所示，那么经过高温步 骤后，硅化钨突出现象更严重，如2e所示。
硅化钨的突出，经过后续制程后，容易导致字线和位线之间产生短路。因此必须解决硅化钨的突出问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种改进的DRAM中多晶硅栅极的制作方 法，以解决通常容易出现的硅化钩突出而导致字线和位线之间短路的问 题。
本发明的多晶硅栅极利记博彩app，包括如下步骤
在硅衬底上依次形成氧化硅层、多晶硅层、硅化钨层、氮化硅层及光
刻胶层；
依次进行光刻、显影形成光刻胶图案；
干法刻蚀氮化硅层；
采用湿式刻蚀，刻蚀掉部分硅化钨层；
干法刻蚀余下硅化钨层；
干法刻蚀多晶硅层；
干法刻蚀氧化硅层，形成多晶硅栅极结构。
根据本发明，部分刻蚀掉硅化钨层可以采用稀释的氢氟酸溶液或者 SC1溶液。SC1溶液是由氨水，过氧化氢，水混合而成的溶液。
其中，优选所述的氢氟酸溶液中，氢氟酸的含量为0.1~2.0重量％，优 选所述的稀释的氢氟酸溶液的刻蚀温度为20 40°C。
所述的SC1溶液中，优选氨水为0.1~5.0重量％，过氧化氢为0.1-5.0 重量％，以及优选刻蚀温度为40 70°C。
根据本发明，采用湿法刻蚀，刻蚀部分硅化钨的深度优选是1.0 8.0 纳米。
然后进行硅化钨的干法刻蚀，如采用氯气(Cl2)气体干法刻蚀。 再进行干法刻蚀多晶硅层和干法刻蚀氧化硅层，形成多晶硅栅极结构。
由于本发明的多晶硅栅极利记博彩app，采用了在进行多晶硅栅极的氮化 硅刻蚀以后，以及多晶硅栅极的硅化钨刻蚀之前，首先用湿式刻蚀法刻蚀 部分硅化钨层，然后再进行硅化钨的余下部分的干法刻蚀，这样可以得到
5适当縮进的硅化钨层的轮廓，在经过后续高温步骤，使硅化钨膨胀后达到 要求的硅化鸨轮廓，因此解决了硅化钩的突出问题，从而解决了字线和位 线之间的短路问题。
下面结合附图介绍本发明，这些附图是本发明的一部分，是表示本发 明的典型实施例，但这些附图不构成对本发明的任何限制。
图1是现有技术的存在字线和位线之间的短路(flip bit line)问题的 样品的已经完成全部流程，即将成为成品的芯片的制程后端(Endofline， EOL)多晶硅栅极截面的电子显微镜照片。
图2a 2e是现有技术的字线和位线之间的短路(flip bit line)问题的
产生过程示意图。
图3a 3e是本发明的一个实施例，解决字线和位线之间的短路(flip bit line)问题的过程示意图。
图4a 4e是本发明的另一个实施例，解决字线和位线之间的短路(flip bit line)问题的过程示意图。
图5a和5b是没有经过湿式刻蚀和经过湿式刻蚀进行对比(氮化硅， 硅化钨，多晶硅和氧化硅刻蚀完毕)的多晶硅栅极截面的电子显微镜照片。
图6a和6b是没有经过湿式刻蚀和经过湿式刻蚀进行对比的制程后端 的多晶硅栅极截面的电子显微镜照片。
附图标记说明
1 字线和位线之间的短路
11 位线
12 字线
2 氧化硅层
3 多晶硅层
4 硅化钩层
5 氮化硅层
6 氮化硅突出7 硅化钨突出
22氧化硅层
23 多晶硅层
24 硅化钨层
25 氮化硅层
26 氮化硅突出
27在湿式刻蚀过程中被刻蚀掉的部分
具体实施例方式
下面结合附图以及通过实施例对本发明进行较为详细的说明。 实施例1
图3a 3c是本发明的一个实施例的多晶硅栅极的制作过程示意图。其 中，首先在硅衬底上通过热生长氧化硅来形成栅极氧化硅层22，厚度为 4.0 8.0纳米。所采用的热生长氧化硅是常规方法，在此不进行详细描述。
然后，淀积形成多晶硅层23，采用常规技术，如化学气相淀积方法形 成，厚度为60 100纳米。
在多晶硅层上形成硅化钨(WSix)层24，可以采用常规技术，如在 多晶硅层上，用化学气相淀积方法首先淀积钨，再加热使得钨和多晶硅在 高温下，如565。C，压力1.2Toir下，反应45秒，形成硅化钨，其厚度为 80 120纳米。
在WSix层上形成氮化硅层25，采用常规技术，如化学气相淀积方法 形成，厚度为150~200纳米。
在氮化硅层上通过形成光刻胶以及依次进行光刻、显影等常规步骤形 成多晶硅栅极的光刻胶图案，并以光刻胶为掩模，对氮化硅层25进行干 法刻蚀，采用常规方法，如采用CF4气体干法刻蚀，如图3a所示。
一种情况是没有明显氮化硅残留。由于在后续的热制程，如 1000 110(TC的几秒钟的杂质掺杂后退火，以及800 90(TC的几十分钟的 硼磷硅玻璃高温回流，还有600 70(TC的1 2小时杂质掺杂后退火，而使 WSix在侧面比氮化硅层突出，这是因为WSix易被氧化，氮化硅很难被氧化，多晶硅虽然也能被氧化，但没有硅化钨的膨胀系数那么大，使经过后 续制程后字线和位线之间容易产生短路。
因此，在本发明中在刻蚀氮化硅之后，在刻蚀WSix之前，用湿法刻 蚀，如氢氟酸浓度为0.5重量％的氢氟酸溶液，在23"C下进行刻蚀，首先 刻蚀掉从WSix层24的表面4.5纳米深度的部分，是已知HF对WSix的 刻蚀速率，通过控制刻蚀时间来控制刻蚀厚度，如图3b所示。
然后用干式刻蚀方法，如采用氯气(Cl2)气体干法刻蚀，刻蚀掉需要 刻蚀的其余WSix部分。由于在硅化钨干法刻蚀前已经稍微掏空硅化钨的 侧壁，如图3b所示。而等离子体具有气体的流动性，所以在硅化钨干法 刻蚀后，得到的硅化钨比原来方法会有稍微縮进。如图3c所示。
接着进行多晶硅层23和氧化硅层22的刻蚀，按照常规的干法刻蚀多 晶硅、氧化硅的技术进行，如采用HBr气体干法刻蚀。此时因为硅化钨比 原来方法稍微縮进，所以在多晶硅和氧化硅的刻蚀后，多晶硅和氧化硅的 沟槽宽度会比原来方法稍大一点，但在允许范围之内，如图3d所示。
这样得到的多晶硅栅极结构，即使在后续步骤中经过高温产生硅化钨 的膨胀，也不会使硅化钨明显突出，如图3e所示，因此不会导致位线和 字线之间的短路。
实施例2
图4a 4e是本发明的另一个实施例的多晶硅栅极的制作过程示意图。 其中，首先在硅衬底上通过热生长氧化硅来形成栅极氧化硅层22，厚
度为4.0~8.0纳米。所采用的热生长氧化硅是常规方法，在此不进行详细
描述°
然后，淀积形成多晶硅层23，采用常规技术，如化学气相淀积方法形 成，厚度为60~100纳米。
在多晶硅层上形成WSix层24，可以采用常规技术，如在多晶硅层上 化学气相淀积方法先淀积钨，再加热使得钨和多晶硅在高温下，如565°C， 压力1.2Torr,反应45秒，形成硅化钨，其厚度为80 120纳米。
在WSix层上形成氮化硅层25，采用常规技术，如化学气相淀积方法 形成，厚度为150~200纳米。在氮化硅层上通过形成光刻胶以及依次进行光刻、显影等形成多晶硅 栅极的光刻胶图案，并以光刻胶为掩模，对氮化硅层25进行干法刻蚀，
如采用CF4气体干法刻蚀，如图4a所示。
有时，除了实施例1中所述的硅化钨膨胀的情况外，还由于刻蚀的氮 化硅层25的外观并不是完全垂直，如图4a所示，可能在氮化硅层开口底 部有残留，如26。按照现有技术的方法，接下来进行WSix刻蚀时，由于 残留的氮化硅26的掩模作用，使得刻蚀WSix后，产生多多少少的突出部 分，如图2c所示。
因此，在本发明中在刻蚀氮化硅之后，在刻蚀WSix之前，用含有氨 水0.8重量％,过氧化氢为1.5重量％的SC1溶液，在65"C下，首先刻蚀掉 从WSix的表面6.0纳米深度的部分，这是在已知SC1对WSix的刻蚀速 率，通过控制刻蚀时间来控制刻蚀厚度，如图4b所示。
然后用干式刻蚀方法，如采用氯气(Cl2)气体干法刻蚀，再刻蚀掉需 要刻蚀的其余WSix部分，如图4c所示。这里，虽然仍有氮化硅残留部分 26，由于前面的湿式刻蚀步骤的各向同性刻蚀的作用使氮化硅残留部分的 下面产生空隙，从而在进行余下硅化鸨进行刻蚀时，产生略微縮进的轮廓。
接着进行多晶硅和氧化硅的刻蚀，按照常规的干法刻蚀多晶硅、氧化 硅的技术进行，如采用HBr气体干法刻蚀。此时因为硅化钨比原来方法稍 微縮进，所以在多晶硅和氧化硅的刻蚀后，多晶硅和氧化硅的沟槽宽度会 比原来方法稍大一点，但在允许范围之内，如图4d所示。
这样得到的多晶硅栅极结构，即使在后续步骤中经过高温产生硅化钨 的膨胀，也不会使硅化钨明显突出，因此不会导致位线和字线之间的短路。
与没有事先进行湿法刻蚀的方法相比，本发明的采用湿法刻蚀的方法 可以在硅化鸨干法刻蚀前稍微掏空硅化钨的侧壁(见图3b)。由于等离子 体具有气体的流动性，在硅化钨干法刻蚀时，等离子体会绕过氮化硅突起 而钻到硅化鹤凹陷的部分，从而得到比原来方法更宽的沟槽宽度，如图4c 所示。也就是克服了氮化硅突起的干扰作用。简而言之，就是得到了在没 有氮化硅突起时的干法刻蚀效果。而这种效果正是我们一直所追求的理想 效果。
图5a是没有采用湿式刻蚀的方法得到的多晶硅栅极截面的电子显微镜照片。
图5b是采用湿式刻蚀的方法得到的多晶硅栅极截面的电子显微镜照片。
图6a是没有采用湿式刻蚀的方法，(氮化硅，硅化钨，多晶硅和氧 化硅刻蚀完毕)后端制程得到的多晶硅栅极截面的电子显微镜照片。
图6b是采用湿式刻蚀的方法，(氮化硅，硅化钨，多晶硅和氧化硅 刻蚀完毕)后端制程得到的多晶硅栅极截面的电子显微镜照片。
从以上图中可以看出，没有采用湿式刻蚀部分硅化钨的方法得到的多 晶硅栅极结构，容易产生位线和字线之间的短路；而采用湿式刻蚀部分硅 化鸭的方法得到的多晶硅栅极结构，没有产生位线与字线之间的短路问 题。
本发明的多晶硅栅极的利记博彩app，由于在氮化硅刻蚀后以及在WSix 刻蚀前用湿法刻蚀法刻蚀掉一少部分WSix，能够降低WSix线端的突出， 从而解决了字线和位线之间的短路(FBL)问题，可以重新获得的合格率为 25%。
通过以上实施例对本发明进行了进一步的说明，但是不限于这些实施 例，在不脱离本发明的构思的情况下，还可以有其他更多等效实施例。本 发明的范围由所附的权利要求所决定。
权利要求
1.一种DRAM的多晶硅栅极利记博彩app，包括如下步骤在衬底上依次形成氧化硅层、多晶硅层、硅化钨层、氮化硅层及光刻胶层；光刻、显影形成光刻胶图案；刻蚀氮化硅层；采用湿式刻蚀，刻蚀掉部分硅化钨层；干法刻蚀余下硅化钨层；干法刻蚀多晶硅层；干法刻蚀氧化硅层，形成多晶硅栅极结构。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的湿式刻蚀采用 稀释的氢氟酸溶液.
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的氢氟酸溶液， 氢氟酸的含量为0.1 2.0重量％。
4. 根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述的稀释的氢 氟酸溶液的刻蚀温度为20~40°C。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的湿式刻蚀采用 SC1溶液，即一种由氨水、过氧化氢、水混合而成的溶液。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的SC1溶液中， 氨水为0.1~5.0重量％，过氧化氢为0.1-5.0重量％
7. 根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述的SC1溶液 刻蚀温度为40 70°C。
8. 根据权利要求1或2或3或5或6所述的方法，其特征在于，所 述的部分刻蚀硅化钨的深度是1.0 8.0纳米。
9. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的部分刻蚀硅化 钨的深度是1.0 8.0纳米。
10. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的部分刻蚀硅化 钨的深度是1.0~8.0纳米。
11. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的硅化钨刻蚀采用氯气(Cl2)的气体干式刻蚀。
全文摘要
本发明涉及在动态随机存储器(DRAM)中多晶硅栅极的利记博彩app，该方法包括在衬底上依次形成氧化硅层、多晶硅层、硅化钨层、氮化硅层；刻蚀氮化硅层；湿式刻蚀掉部分的硅化钨层；刻蚀硅化钨层；刻蚀多晶硅层；刻蚀氧化硅层。该方法可以解决现有技术的多晶硅栅极的制作过程存在的字线和位线之间的短路(flip bit line)问题，避免DRAM的字线和位线之间产生短路。
文档编号H01L21/28GK101295640SQ20071004020
公开日2008年10月29日 申请日期2007年4月28日 优先权日2007年4月28日
发明者代培刚 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司