[发明专利]构造间隙壁的方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路加工制造技术领域，特别涉及一种构造间隙壁的方法。

背景技术

图1示出了用于构造氧化硅-氮化硅(ON)间隙壁(spacer)的蚀刻过程，其蚀刻对象是由单晶硅基底101和基底表面上的多晶硅结构102组成的晶片，蚀刻过程包括：

在所述晶片表面沉积一层氧化硅薄膜103；然后在氧化硅薄膜103上面再沉积一层氮化硅薄膜104；

将所述晶片水平置于已抽真空的反应室内，向反应室通入反应气体并将反应气体电离，对反应室加垂直方向的偏压，对所述晶片表面进行垂直方向的针对氮化硅薄膜的主蚀刻过程，箭头所示为蚀刻方向，直到多晶硅结构两侧的氮化硅薄膜形成间隙壁105。

主蚀刻过程就是使得氮化硅薄膜的厚度不断削减，并且削减速度在沿与单晶硅基底垂直方向最快，当多晶硅结构顶部的氮化硅薄膜消耗完毕以后，此时多晶硅结构两侧残余的氮化硅就成为间隙壁。

上述主蚀刻过程中，虽然主要是垂直方向的非各向同性蚀刻作用，但是还是不可避免地会有各向同性蚀刻效应。图2示出了蚀刻过程中实际可能出现的蚀刻方向。因此间隙壁105的侧壁也会受到蚀刻的作用，造成间隙壁105的侧壁呈现不规则起伏的缺陷。随着元件的线宽越来越小，需要越来越严格地抑制间隙壁的侧壁缺陷的产生。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种构造间隙壁的方法，可以有效抑制间隙壁的侧壁缺陷。该方法包括如下步骤：

根据所要构造的间隙壁的厚度值w1以及主蚀刻时间最短的原则，确定所需的氮化硅薄膜厚度值w2，其中w2＞w1；

在由单晶硅基底以及覆盖于单晶硅基底表面的多晶硅结构组成的晶片表面沉积一定厚度的氮化硅薄膜，所述氮化硅薄膜的厚度大于厚度值w2；

采用各向同性的蚀刻方式削减晶片表面的氮化硅薄膜厚度，使氮化硅薄膜厚度达到w2的大小；

对所述晶片进行方向垂直于基底所在平面的主蚀刻过程，构造出厚度为w1的间隙壁。

所述采用各向同性的蚀刻方式削减晶片表面的氮化硅薄膜厚度，使氮化硅薄膜厚度达到w2的大小包括：

根据氮化硅薄膜厚度w2以及晶片表面沉积的氮化硅薄膜厚度，得到需要削减的氮化硅薄膜厚度值，并根据所述需要削减的氮化硅薄膜厚度值，得到反应时间T；

将所述晶片置于抽真空的反应室内，并向所述反应室内通入反应气体；将所述反应气体电离，并将所述反应室置于无偏压环境中，蚀刻反应的时长为所述反应时间T。

所述反应气体为成分包含氧气O₂。

对所述晶片进行方向垂直于基底所在平面的主蚀刻过程的步骤包括：

对所述反应室加预定强度的偏压，所述偏压方向垂直于基底所在平面，并向反应室内通入反应气体，所述反应气体中氧气的流量为20sccm至40sccm。

在所述晶片表面沉积一定厚度的氮化硅薄膜的步骤之前包括：在所述晶片表面沉积氧化硅薄膜；

则所述氮化硅薄膜沉积在氧化硅薄膜的上表面。

从以上技术方案可以看出，在构造间隙壁的定向蚀刻之前，通过一个单独的各向同性的蚀刻过程将氮化硅薄膜调整到预定厚度，这样可以缩短主蚀刻的时间，削弱了主蚀刻过程中的各向同性蚀刻效应对间隙壁侧壁的影响；另一方面，在主蚀刻的反应气体中提高氧气的含量，可以在侧壁补充氧化硅，进一步削弱对间隙壁侧壁的影响。本发明方法可以构造出的间隙壁具有光滑的侧壁表面。

附图说明

图1为现有技术中构造间隙壁的原理示意图；

图2为图1所示的主蚀刻中实际可能存在的蚀刻方向的示意图；

图3为本发明实施例的构造间隙壁的流程图。

具体实施方式

本发明实施例方案包括两个方面，一方面是在主蚀刻步骤之前增加一个步骤来减小晶片表面的氮化硅薄膜的厚度，从而缩短主蚀刻的时间，就达到了削弱了主蚀刻过程中的各向同性蚀刻效应对间隙壁侧壁的影响的目的；另一方面是在主蚀刻的反应气体中提高氧气的含量，其目的是在蚀刻过程中增加反应物——氧化硅的产生，氧化硅在间隙壁侧壁上聚集形成保护层，进一步削弱对间隙壁侧壁的影响。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细阐述。本发明实施例的蚀刻对象为由单晶硅基底以及基底表面的多晶硅结构构成的晶片，该蚀刻工艺流程如图3所示，包括如下步骤：

步骤301：根据所要构造的间隙壁的厚度w1，得到所需的氮化硅薄膜厚度w2。其中，w2＞w1。