专利名称：：制造半导体器件的方法
技术领域：
：本发明涉及一种制造半导体器件的方法，更具体涉及一种能够减少图案化结构的倾斜(或偏斜)的制造半导体器件的方法。
背景技术：
：在使用钨(W)层作为包括屏蔽金属的电极以实施栅极堆叠工艺时，通常需要再氧化处理以修复因蚀刻多晶硅层而造成的蚀刻损伤。另外，在实施再氧化工艺之前，使用与基于氮化物的层基本相同的材料来覆盖栅极堆叠结构的方法，已经广泛地用来防止在再氧化处理期间的屏蔽金属和鵠层的氧化。当通过在基于钨的层与含氮(N)材料之间的反应来形成W2N或WN时，在栅极堆叠结构中产生应力。对于具有0.1jim以下线宽的动态随机存取存储(DRAM)器件，在栅极堆叠工艺期间，由于栅极间距减少，栅极的长宽比快速增加。此时，如果在后续的热处理(如覆盖氮化物层的形成)期间，给予栅极堆叠结构的热应力值的双边对称遭到破坏，就会在一个方向上产生扭矩，导致栅极堆叠结构在此方向上倾斜或偏斜。这种倾斜随着栅极间距减少而变得更大。这是因为增加的长宽比会造成扭矩增加。栅极结构的倾斜会造成不正常形成的自对准接触(self-alignedcontacts),造成良品率降低。图l是显微照片，表示由于栅极结构的倾斜导致在栅极与定位塞接触(landingplugcontacts)之间短路而产生的不理想结构。当形成覆盖氮化物层C时，产生栅极倾斜(请见"L")。倾斜会在栅极与定位塞接触之间造成短路。在用于形成包括基于钨的层(例如，钨层和氮化钨层)的金属线和位线的工艺过程中，也可能发生这种倾斜。
发明内容本发明的一些实施方案涉及一种在半导体器件中制造栅极的方法，当在包括鴒层的栅极上形成后续覆盖氮化物层时，该方法能减少倾斜(或偏倾)。本发明的其它实施方案涉及一种制造半导体器件的方法，该方法在制造包括基于鴒的层的图案的工艺过程中可减少由使用氮的后续工艺所导致的\￥21\反应。根据本发明的一个方面，提供一种制造半导体器件的方法。该方法包括形成包括含有鴒的第一层的图案；在包含氮的气体环境中，在图案上实施气体流动工艺；和使用包括氮的源气体在图案上方形成第二层，其中，在给定温度下实施气体流动工艺持续给定的时间，使得在所述第一层与当形成所述第二层时使用的所述氮之间的反应受到控制。根据本发明的另一个方面，提供一种在半导体器件中制造栅极的方法。该方法包括在衬底上形成包括硅层和基于钨的层的栅极堆叠结构；蚀刻栅极堆叠结构直至硅层的一部分被蚀刻，从而形成第一图案；使用包含氮的源气体在第一图案的侧壁上形成覆盖层；和蚀刻剩余的硅层以形成第二图案，其中，在形成覆盖层之前，在包含氮的气体环境中在给定温度下实施气体流动工艺，持续给定的时间，使得在基于钨的层与当形成覆盖层时使用的源气体中包含的氮之间的反应受到控制。图l是显微照片，表示由于栅极的倾斜导致在栅极与定位塞接触之间的短路而产生的不理想结构。图2A至图2C是说明根据本发明一个实施方案在半导体器件中制造栅极堆叠结构的方法的截面图。图3是说明根据本发明一个实施方案形成覆盖氮化物层的方法的流程图。图4是说明根据不同的氨(NH3)流动时间的X光衍射镨的比较图。图5是说明根据不同的NH3流动时间的钨层中应力变化的比较图。图6A和图6B是表示根据不同的NH3流动时间的鵠层膨胀强度的显微照片。图7是表示当在高温下长时间进行NH3流动之后形成覆盖氮化物层时鴒层特性的比较图。图8是说明W2N的产生随不同的NH3流动时间及温度的比较图。图9A和图9B是表示当在高温下长时间进行NH3流动时产生W2N的显微照片。图IOA和图10B是表示当在低温下短时间进行NHs流动时受控的W2N反应的显微照片。图11是在栅极堆叠结构上非对称形成覆盖氮化物层的比较图。图12是表示根据覆盖氮化物层的双边非对称以及不同的NH3流动时间和温度的倾斜强度的比较图。图13是表示根据NH3流动来评估方块电阻(Rs)和对鴒中硝化强度的化学物贡献水平的图。图14是说明根据不同的NH3流动时间的倾斜频率的比较图。具体实施例方式本发明的实施方案涉及一种制造半导体器件的方法。才艮据本发明的一些实施方案，在基于钨(tungsten-based)的层上形成覆盖氮化物层之前，在基于钨的层上在低温下短时间内进行气体流动工艺，以控制WzN的形成。\￥2]\层是由于基于钨的层与用以形成覆盖氮化物层的氮源气体之间的反应而形成。本发明人已发现，除非W2N层的形成受到控制，否则图案化的结构(如栅极堆叠结构)可能由于W2N层施加在栅极堆叠结构上的扭矩而倾斜。本发明的一些实施方案涉及一种方法，用以在使用氮的后续热处理期间，通过控制在包括基于鵠的层[例如，鵠(W)层或氮化鴒(WNx)层]的结构中产生的应力来减少图案化结构的倾斜。下文中，这种结构称为鴒线。当通过在基于钨的层与含氮(N)材料之间的反应而形成W2N或WN时，产生应力。图2A至图2C是表示根据本发明一个实施方案在半导体器件中制造栅极的方法的截面图。虽然在图中示出两个栅极，但为了方便说明起见，仅描述一个栅极。参照图2A,在衬底11上方形成栅极绝缘层12。在栅极绝缘层12上方形成图案化的多晶硅层13、屏蔽金属14、图案化的钨层15以及硬掩模16。更详细而言，在栅极绝缘层12上方形成多晶硅层、屏蔽金属层以及鵠层。在鵠层上方形成硬掩模层。硬掩模层包括基于氮化物的层。屏蔽金属层可包括氮化鴒(WNx)层。可使用物理气相沉积(PVD)法来形成屏蔽金属层以及钨层。而且，可使用化学气相沉积(CVD)法或原子层沉积(ALD)法来形成鴒层。包括多晶硅层、屏蔽金属层、鵠层以及硬掩模层的堆叠结构称为栅极堆叠结构。实施第一栅极蚀刻工艺。第一栅极蚀刻工艺包括蚀刻硬掩模层、钨层、屏蔽金属层和部分多晶硅层。因此，形成包括图案化的多晶硅层13、屏蔽金属14、图案化的钨层15以及硬掩模16的第一结构101。参照图2B,在第一结构101上方形成覆盖层(未图示)。实施第二栅极蚀刻工艺。第二栅极蚀刻工艺包括在覆盖层上实施回蚀刻工艺和蚀刻图案化的多晶硅层13的一部分。附图标记13A表示蚀刻的多晶硅层13A。因此，形成包括蚀刻的多晶硅层13A、屏蔽金属14、图案化的鵠层15以及硬掩模16的第二结构102。在第二结构102的一部分侧壁上形成图案化的覆盖层17。形成图案化的覆盖层17,以防止图案化的鴒层15及屏蔽金属14在后续工艺期间被氧化，如以下所述。图案化的覆盖层17可包括含氮层。例如，图案化的覆盖层17包括氮化硅(Si3N4)层。参照图2C，实施再氧化工艺来修复在蚀刻的多晶硅层13A侧壁上的蚀刻损伤。在氢环境中实施再氧化工艺，以选择性地氧化和修复蚀刻的多晶硅层13A。图案化的覆盖层17用来保护图案化的钨层15和屏蔽金属14以免在再氧化工艺期间被氧化，即，这些层的氧化被最小化或受到控制。再氧化工艺将蚀刻的多晶硅层13A的侧壁转换化氧化硅层18。在再氧化工艺之后，留下多晶硅层13B。在再氧化工艺之后，限定了包括剩余多晶硅层13B、屏蔽金属14、图案化的钨层15以及硬掩模16的第三结构103。在本发明该实施方案中，图案化的覆盖层17包括氮化硅层，且可称为覆盖氮化物层。利用在氮源气体与硅源气体(即，包括硅的气体)之间的反应，在大约600"c至大约70or;的高温下形成覆盖氮化物层。此工艺称为炉管工艺(furnaceprocess)。可利用各种方法来形成覆盖氮化物层。例如，可利用低压化学气相沉积(LPCVD)法或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法来形成覆盖氮化物层。氮源气体包括氨(NH3)气体。硅源气体包括二氯硅烷(SiH2Cl2)气体。因此，覆盖氮化物层包括氮化硅(Si3N4)层。虽然使用NH3和SiH2Cl2来描述本实施方案，但也可以根据应用而使用其它种类的氮源气体以及硅源气体。此外，在本发明的该实施方案中，在与形成覆盖氮化物层时所使用的温度基本相同的温度范围下，在包含氮的气体环境中原位实施气体流动工艺。在形成覆盖氮化物层之前，实施该气体流动工艺。因此，在形成图案化的覆盖层17的步骤期间，在形成覆盖氮化物层之前，在二氯硅烷气体与图案化的结构之间的直接反应可以得到控制。图3中说明了形成覆盖氮化物层的方法。图3是说明根据本发明一个实施方案形成覆盖氮化物层的方法的流程图。形成覆盖氮化物层的方法包括使NH3气体流动(步骤201)和形成覆盖氮化物层(步骤202)。术语"NH3流动步骤"或"NH3流动工艺"是在形成覆盖氮化物层之前使NH3气体流动给定时间的工艺。在大约600"C至大约700X:的温度下实施NH3流动步骤201不超过大约5分钟。当NH3气体在足够高的温度下接触基于钨的层(如钨(W)层或氮化钨(WNx)层)时，发生硝化(nitrification)反应，且基于钨的层的特性被改变。即，由于鵠层与NH3气体进行反应，所以钨层转变成"氮化鵠(WN)"，由于氮化鴒层与NH3气体进行反应，所以氮化钨层(WNx)转变成"W2N"。因为拉应力施加至钨层，所以压应力得到减轻。使用NH3气体和二氯硅烷气体作为源气体，在大约600"C至大约700"C的温度下实施形成覆盖氮化物层的步骤202，以形成覆盖氮化物层。"变化的，，基于鵠的层在步骤202期间控制从基于鵠的层产生W2N，由此控制栅极结构的倾斜或偏斜。在本实施方案中，原位实施这两个步骤。对这两个步骤使用相同的氮源，例如NH3气体。在步骤201期间，NH3气体流入腔室内，持续一定的时间。之后，在步骤202期间，二氯硅烷气体流入腔室内，使得腔室具有NH3气体(氮源)和二氯硅烷气体(硅源)，以形成作为覆盖氮化物层的氮化硅。在本实施方案中，这些气体均在步骤202期间流入腔室。在其它一些实施方案中，可使用不同的气体作为氮源及/或硅源。参照图4至图ll,短时间实施的NH3流动工艺表示实施该工艺大约5分钟以下。例如，短时间的范围是从大约l秒至大约5分钟。此外，长时间实施的NH3流动工艺表示实施该工艺超过大约5分钟。另外，在高温下实施的NH3流动工艺表示在超过大约700x:的温度下实施该工艺。此外，在低温下实施的NH3流动工艺表示在大约700"C以下的温度下实施该工艺。例如，低温的范围为从大约600"C至大约700*C。图4是说明根据不同的氨(NH3)流动工艺时间的X射线衍射(XRD)镨的图。在形成覆盖氮化物(Si3N4)层之前，实施此图中所示的NHs流动。附图标记"A"表示未实施Si3N4层的形成和NH3流动时的XRD镨。附图标记"B，，表示短时间实施NH3流动然后形成Si3N4层时的镨图。附图标记"C"表示长时间实施NH3流动然后形成Si3N4层时的镨图。根据XRD分析，与未实施NH3流动工艺(参照"A")以及短时间实施NH3流动工艺的峰(参照"B")相比，当长时间实施NH3流动工艺(参照"C，，)时，钨层具有作为移到低角度的主峰的晶向(W110)。因为在与层平行的方向上产生拉应力，所以发生在低角度的位移。一般地，使用物理气相沉积(PVD)法形成的鸽层获得高的压应力。当在形成鴒层之后，在形成覆盖氮化物层时，在鴒层中产生拉应力，减轻在钨层中的压应力。因此，形成覆盖氮化物层减轻了在钨层中的应力。特别是，应力减轻的程度由于NH3流动工艺而有所不同。图5是根据不同NH3流动工艺时间的在钨层中的应力变化的比较图。附图标记"A，"表示在真空状态下退火的鵠层。附图标记"B，"表示在低温下短时间实施NH3流动工艺的鴒层。附图标记"C"表示在高温下长时间实施NH3流动工艺的鴒层。该图表明在高温下长时间实施NH3流动工艺可以在鵠层中实现明显的应力减轻。根据图4和图5，在形成覆盖氮化物层之前，在高温下长时间实施NH3流动工艺，减轻在鵠层中大部分的压应力。因为施加至钨层的拉应力而减轻了压应力。然而，在高温下长时间实施NH3流动工艺可造成过度的拉应力，并可产生鴒层侧壁的体积膨胀。图6A和图6B是表示根据不同NH3流动工艺时间的鴒层膨胀强度的显微照片。参照图6A,短时间实施NH3流动工艺。参照图6B,长时间实施NH3流动工艺。如显微照片所示，当NH3流动工艺时间增加时，在鴒层的侧壁过度产生体积膨胀。另外，当NH3流动工艺时间增加时，在鴒层的特性方面，无规则地产生除晶向(110)之外的W2N峰。由于因W;jN反应所造成的拉应力，因而产生这种体积膨胀。图7是表示当在高温下长时间实施NH3流动之后形成覆盖氮化物层时鴒层特性的比较图。在该图中，NH3流动工艺温度向上增加。图中每一个圓圏是表示在基本相同温度下较长的NH3流动工艺时间段。参照附图，当形成覆盖氮化物层时，随着NH3流动工艺时间或温度增加，出现更多的W2N结晶峰(crystalpeak)。此外，即使在基本相同温度下，随着NH3流动工艺时间增加，出现更多的W2N结晶峰。即，当NH3流动工艺时间增加时，产生更多的W;jN反应。下表1比较W及W2N的特性。\对鴒施加拉应力。图8是说明根据不同的NH3流动时间和温度的W2N产生的比较图。使用氮化鵠(WN)作为屏蔽金属，在WN上方形成鴒层。当在高温下长时间实施NH3流动工艺时，参照图8的(A)，当形成覆盖氮化物层时，侧壁上的部分WN和鴒层的底部会产生W2N结晶化反应。由于W2N反应而提供拉应力，因而减轻压应力。同时，当在低温下短时间实施NH3流动工艺时，参照图8的(B),在形成覆盖氮化物层的同时控制在钨层和WN中的WzN反应。因此，拉应力受到控制，导致钨层的压应力得以维持。图9A和图9B是表示当在高温下长时间实施NH3流动工艺时产生W2N的显微照片。图IOA和图10B是表示当在低温下短时间实施NH3流动工艺时受控的W2N反应的显微照片。参照图9A和图9B,由于NH3气体导致在鴒层的侧壁产生W2N反应。而且，当NH3气体透过鴒层的晶界供给到鵠层下的氮化鴒层时，使W2N反应加速(图9B)。因此，在鴒层的侧壁及氮化鴒层上形成约60人至约130A的大厚度的W2N层。参照图IOA和图IOB，当在低温下短时间实施NH3流动工艺时，W2N反应在鴒层的侧壁处最小化(图IOA)。而且，因为供应NH3气体受到控制，所以在鴒层下方的氮化鴒层中几乎不发生W2N反应(图IOB)。相比于图9A和图9B，在鴒层的侧壁和氮化钨层上，W2N层形成为具有大约30A至大约50A的很小的厚度。图11是表示在栅极堆叠结构上形成两边非对称的覆盖氮化物层的图。图11A是表示在高温下长时间实施NH3流动工艺的栅极堆叠结构。图11B是表示在低温下短时间实施NH3流动工艺的栅极堆叠结构。当从栅极堆叠结构的一侧到另一侧非对称地形成覆盖氮化物层时，施加至鴒层的拉应力从一侧到另一侧不同。图12是表示根据覆盖氮化物层的双边非对称以及不同的NH3流动工艺时间和温度的倾斜强度的比较图。当在高温下长时间实施NH3流动工艺时，如图12A所示，栅极堆叠结构的一侧与另一侧上施加的拉应力之间的差异变得很大，因而产生扭矩。该扭矩会造成栅极的倾斜。另一方面，当在低温下短时间实施NH3流动工艺时，如图12B所示，只有非常小或亳无拉应力会被施加至鴒层。因此，使拉应力的差异最小化，因此不会发生栅极的倾斜。如图7至图12所示，可通过缩短NH3流动工艺时间和降低温度来控制W2N反应。因此，可使施加至鵠层的拉应力最小化。即使从栅极堆叠结构的一侧到另一侧非对称地形成覆盖氮化物层，在鵠层上的拉应力最小化也可以控制因扭矩所造成的栅极倾斜。表2表示根据NH3流动工艺的温度和时间的W层的硝化趋势。[表21<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>参照表2，可看出W层的硝化程度更多地取决于时间而不是温度。图13是表示根据NH3流动工艺来估算方块电阻(Rs)和对鵠中硝化强度的化学物贡献(chemicalcontribution)水平的图。在化学贡献水平方面，当NH3流动工艺时间和温度增加时，在鵠中的硝化强度增加。因此，当WNx减少时，W2N贡献7jC平会增加。相比于纯鵠的电阻率值，包含氮的鵠(例如WNx及W:N)的电阻率值变得较大。W2N的电阻率值大于鴒含量大的WNX(富含W)的电阻率值。当NH3流动工艺时间和温度增加时，鴒电阻率值会增加。因为当NH3流动工艺时间(而非温度)增加时电阻率值变大以及W2N的电阻值大于鴒，因此获得此结果。特别是，当NH3流动工艺时间增加时，W2N的方块电阻值变得更大。NH3流动工艺时间的缩短和温度的降低减少了鴒的电阻率值，有利于高速操作。图14是表示根据不同NH3流动工艺时间的倾斜频率的比较图。在图中，在大约650"的温度下实施NH3流动工艺约5分钟和1分钟。附图标记L、B、C、T和R分别代表在晶片上的左边、底部、中央、顶部、右边的位置。当NH3流动工艺时间减少时，倾斜方面的限制得到改善。虽然上述实施方案描述了包括鵠层的栅极堆叠结构，但本发明可应用于在动态随机存取存储器(DRAM)中使用钨的钨位线工艺和金属线工艺。另夕卜，本发明可应用于包括使用钨的金属线工艺的非易失性存储器。另外，本发明并不限于在低温下短时间的NH3流动工艺。各种NH3流动工艺步骤可用来控制图案结构的倾斜。例如，在高温(换言之，高于700"C)下实施NH3流动工艺步骤不超过5分钟、或不超过3分钟或l分钟。根据应用，可以设想在高温下实施NH3流动工艺步骤超过5分钟。本领域技术人员将理解，本发明涉及通过实施NH3流动工艺步骤而减轻在图案化的结构中产生的应力的广义概念。已依照特定实施方案说明了本发明，但是对本领域技术人员而言，显而易见的是可以在不背离由所附权利要求限定的本发明精神及范畴下作出各种变化和修改。权利要求1.一种制造半导体器件的方法，所述方法包括在衬底上方形成图案化的结构，所述图案化的结构包括含钨的第一层；在腔室中提供第一氮源气体，持续第一时间，所述衬底设置在所述腔室内；和在所述腔室中提供硅源气体和第二氮源气体，以在所述图案化的结构上方形成覆盖层，所述覆盖层包含硅和氮；其中，在提高的温度下将所述第一氮源气体施加于所述第一层，持续所述第一时间，以控制所述第一层与来自所述第二氮源气体的氮之间的反应。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一氮源气体和所述第二氮源气体是相同类型的。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述提供第一氮源气体的步骤以及所述提供硅源气体和第二氮源气体的步骤是原位实施的。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述提高的温度是约700C以下。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述提供第一氮源气体的步骤在约600"C至约700C的温度下实施不超过5分钟。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述提供第一氮源气体的步骤以及所述提供硅源气体和第二氮源气体的步骤在约60o匸至约700x:的温度下实施。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述硅源气体是二氯硅烷，所述第二氮源气体包括氨(NH3)气体。8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一氮源气体和所述第二氮源气体各自包括氨(NH3)气体。9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述腔室是低压化学气相沉积(LPCVD)设备或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)设备。10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一层包括鴒层、氮化鵠层、或包括鵠层和氮化鴒层的堆叠结构。11.一种在半导体器件中制造栅极的方法，所述方法包括在衬底上形成包括硅层和基于钨的层的栅极堆叠结构；蚀刻所述栅极堆叠结构，直至所述硅层的一部分被蚀刻，以形成第一图案化的结构，所述第一图案化的结构包括所述基于钨的层和所述蚀刻后的多晶硅层；使用包含氮的源气体在所述第一图案化的结构的侧壁上形成覆盖层；和蚀刻所述剩余的硅层，以形成第二图案化的结构，其中，在形成所述覆盖层之前，在包含氮的气体环境中在给定温度下实施气体流动工艺持续给定时间，使得在所述基于钨的层与形成所述覆盖层时使用的所述源气体中包含的氮之间的反应受到控制。12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述气体流动工艺在约600r:至约70or;的温度下实施不超过5分钟。13.根据权利要求11所述的方法，其中，在基本相同的温度下原位实施所述气体流动工艺和所述覆盖层的形成。14.根据权利要求11所述的方法，其中，形成所述覆盖层包括使用包含氨(NH3)气体的源气体。15.根据权利要求11所述的方法，其中，形成所述覆盖层包括使用NH3气体和含珪的气体。16.根据权利要求11所述的方法，其中，在低压化学气相沉积(LPCVD)设备或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)设备中实施所述气体流动工艺以及所述覆盖层的形成。17.根据权利要求11所述的方法，其中，所述基于钨的层包括钨层或氮化鴒层、或所述两者。18.根据权利要求11所述的方法，其中，在所述栅极堆叠结构中的所述硅层包括多晶硅层，在所述栅极堆叠结构中的所述基于鵠的层包括鴒层。19.根据权利要求18所述的方法，其中，在所述多晶硅层与所述鴒层之间形成屏蔽金属，在所述钨层上方形成包含氮化物的硬掩模层。20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述屏蔽金属包括氮化钨层。全文摘要一种制造半导体器件的方法，其包括形成包括含有钨的第一层的图案；在包含氮的气体环境中，在所述图案上实施气体流动工艺；以及使用包含氮的源气体，在所述图案上方形成第二层，其中，在给定温度下实施清洗，持续给定的时间，使得在所述第一层与形成所述第二层时使用的所述氮之间的反应受到控制。文档编号H01L21/318GK101425462SQ200810125290公开日2009年5月6日申请日期2008年6月30日优先权日2007年10月31日发明者成敏圭,李升龙,李泰权,林宽容,梁洪善,元金申请人:海力士半导体有限公司