CN103311109B - 侧墙的形成方法和用侧墙定义图形结构的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种侧墙的形成方法，包括步骤：在硅片上形成具有台阶结构的第一种材料图形；淀积第二种材料，第二种材料在第一种材料图形的台阶结构的侧面处形成一倒切形状；对第二种材料进行各向异性刻蚀并形成侧墙；侧墙的底部宽度为步骤二中第二种材料的倒切形状的底部宽度的0.9倍～1倍。本发明侧墙的形成方法能基本上消除刻蚀工艺对侧墙的厚度的影响，从而能提高侧墙宽度的均匀性和稳定性。本发明还公开了一种用侧墙定义图形结构的方法，由于获得的侧墙宽度具有高均匀性和高稳定性，最后能获得较小宽度的图形结构并能提高图形结构的精度和均匀性。

Description

侧墙的形成方法和用侧墙定义图形结构的方法

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造工艺方法，特别是涉及一种侧墙的形成方法；本发明还涉及一种用侧墙定义图形结构的方法。

背景技术

现有的侧墙是在第一种材料的图形形成有一定的台阶后，淀积第二种作为侧墙的材料，通常这时的侧墙材料在台阶上形成从顶部到底部顺倾斜的形状，之后通过各向异性刻蚀将顶部与底部的第二种材料刻蚀掉，同时会将要作为侧墙的材料部分刻蚀掉。如图1a至1c所示，是现有侧墙的形成方法的各步骤中的器件结构示意图；如图1a至1c中形成的侧墙为多晶硅图形的侧墙，其中多晶硅图形能用作栅极。现有侧墙的形成方法的具体工艺步骤包括：

步骤一、如图1a所示，在硅片上形成氧化膜1，在所述氧化膜1上淀积多晶硅，之后通过光刻和刻蚀形成多晶硅图形2，所述多晶硅图形2具有台阶结构。

步骤二、如图1b所示，淀积介质膜3，在覆盖所述多晶硅图形2的台阶结构的位置处，所述介质膜3的形貌从顶部到底部是顺倾斜的，即从顶部到底部所述介质膜3的横向宽度是增加的。

步骤三、如图1c所示，通过各向异性刻蚀，将所述多晶硅图形2的顶部和底部的所述介质膜3刻蚀掉，之后在所述多晶硅图形2的台阶结构侧面得到侧墙3a。

在以上的现有侧墙的形成方法中，步骤三中形成的侧墙3a底部的宽度b一定小于步骤二中的在淀积工艺完成后的所述介质膜2在该处的宽度a，且一般b＜0.9a。这样，侧墙3a的宽度不仅受淀积工艺的影响，也受刻蚀工艺的影响。换言之，侧墙3a宽度的均匀性和稳定性受到两种因素即淀积工艺和刻蚀工艺的影响，这对于不断缩小的MOSFET来说，由侧墙引起的工艺不均匀性所带来的器件的稳定性和均匀性会不断恶化；进一步的，如果利用形成的侧墙来定义图形的尺寸，需要侧墙的宽度会更高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种侧墙的形成方法，能基本上消除刻蚀工艺对侧墙的厚度的影响，从而能提高侧墙宽度的均匀性和稳定性。本发明还提供一种用侧墙定义图形结构的方法，能获得较小宽度的图形结构并能提高图形结构的精度和均匀性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种侧墙的形成方法，包括如下步骤：

步骤一、在硅片上淀积第一种材料，采用光刻和刻蚀工艺形成具有台阶结构的第一种材料图形。

步骤二、在所述第一种材料图形之上淀积第二种材料，所述第二种材料在所述第一种材料图形的台阶结构的侧面处形成一倒切形状，所述第二种材料的倒切形状的顶部宽度大于等于底部宽度的1.1倍。

步骤三、对所述第二种材料进行各向异性刻蚀，将位于所述第一种材料图形的顶部和底部的所述第二种材料完全去除、将位于所述第一种材料图形的台阶结构的侧面处的所述第二种材料部分保留并形成侧墙；所述侧墙的底部宽度为步骤二中所述第二种材料的倒切形状的底部宽度的0.9倍～1倍。

进一步的改进是，步骤一中所述第一种材料图形的台阶结构为一倒切形状，该倒切形状使所述第一种材料图形的顶部宽度大于或等于底部宽度的1.1倍。

进一步的改进是，在步骤一中所述第一种材料图形的台阶结构的顶部侧面形成有凸出的部分，该凸出的部分使所述第一种材料图形的顶部宽度大于或等于底部宽度的1.1倍。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用侧墙定义图形结构的方法，包括如下步骤：

步骤一、在硅片上淀积第一种材料。

步骤二、在所述第一种材料上淀积一层牺牲膜，采用光刻和刻蚀工艺形成具有台阶结构的牺牲膜图形。

步骤三、在所述牺牲膜图形之上淀积第二种材料，所述第二种材料在所述牺牲膜图形的台阶结构的侧面处形成一倒切形状，所述第二种材料的倒切形状的顶部宽度大于等于底部宽度的1.1倍。

步骤四、对所述第二种材料进行各向异性刻蚀，将位于所述牺牲膜图形的顶部和底部的所述第二种材料完全去除、将位于所述牺牲膜图形的台阶结构的侧面处的所述第二种材料部分保留并形成侧墙；所述侧墙的底部宽度为步骤三中所述第二种材料的倒切形状的底部宽度的0.9倍～1倍。

步骤五、将所述牺牲膜完全去除。

步骤六、以所述侧墙为保护，对所述第一种材料进行刻蚀，将未被所述侧墙保护的所述第一种材料完全去除。

步骤七、去除所述侧墙，形成所述第一种材料的图形结构。

进一步的改进是，步骤七中形成的所述第一种材料的图形结构的宽度大于或等于20埃。

进一步的改进是，步骤二中所述牺牲膜图形的台阶结构为一倒切形状，该倒切形状使所述牺牲膜图形的顶部宽度大于或等于底部宽度的1.1倍；或者，在步骤二中所述牺牲膜图形的台阶结构的顶部侧面形成有凸出的部分，该凸出的部分使所述牺牲膜图形的顶部宽度大于或等于底部宽度的1.1倍。

进一步的改进是，步骤五中的去除所述牺牲膜的工艺为干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺，该干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺要求保证所述第一种材料和所述第二种材料不被刻蚀掉。

进一步的改进是，步骤六中的刻蚀所述第一种材料的工艺为干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺，该干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺要求保证所述第二种材料不被刻蚀掉。

进一步的改进是，步骤七中的去除所述侧墙的工艺为干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺，该干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺要求保证所述第一种材料不被刻蚀掉。

进一步的改进是，所述第一种材料是多晶硅或金属，所述牺牲膜是氧化膜，所述第二种材料是氮化膜；或者，所述第一种材料是多晶硅或金属，所述牺牲膜是氮化膜，所述第二种材料是氧化膜。

本发明侧墙的形成方法通过使第二种材料的淀积完成后形成一个顶部宽度大于底部宽度的倒切形状，之后通过各向异性的刻蚀将顶部与底部的第二种材料刻蚀掉，而作为侧墙的部分没有刻蚀或刻蚀量非常小，从而保证侧墙的厚度基本不受刻蚀工艺的影响，提高了侧墙的均匀性，即采用本发明侧墙的形成方法能通过淀积工艺就能确定侧墙的厚度，基本消除了后续的刻蚀工艺对侧墙的厚度即宽度的影响，从而能提高侧墙宽度的均匀性和稳定性。本发明用侧墙定义图形结构的方法，是利用侧墙的宽度来定义图形结构的宽度的，由于侧墙的宽度能够达到较小值，如20埃以上，并且侧墙的宽度具有高均匀性和稳定性，所以最后能获得较小宽度的图形结构并能得到宽度具有高精度和高均匀性图形结构的。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1a-1c是现有侧墙的形成方法的各步骤中的器件结构示意图；

图2是本发明实施例一侧墙的形成方法的流程图；

图3a-3c是本发明实施例一侧墙的形成方法的各步骤中的器件结构示意图；

图4a-4c是本发明实施例二侧墙的形成方法的各步骤中的器件结构示意图；

图5a-5c是本发明实施例三侧墙的形成方法的各步骤中的器件结构示意图；

图6a-6g是本发明实施例用侧墙定义图形结构的方法的各步骤中的器件结构示意图。

具体实施方式

如图2所示，是本发明实施例一侧墙的形成方法的流程图；如图3a至3c所示，是本发明实施例一侧墙的形成方法的各步骤中的器件结构示意图。本发明实施例一的侧墙为多晶硅图形的侧墙，多晶硅图形能作为栅极。本发明实施例一侧墙的形成方法包括如下步骤：

步骤一、如图3a所示，在硅片上形成氧化膜11，之后，在所述氧化膜11上淀积第一种材料，该第一种材料为多晶硅，采用光刻和刻蚀工艺形成具有台阶结构的第一种材料图形12，也即多晶硅图形12。

步骤二、如图3b所示，在所述第一种材料图形12之上淀积第二种材料13，该第二种材料13为一种介质膜。所述第二种材料13在所述第一种材料图形12的台阶结构的侧面处形成一倒切形状，所述第二种材料13的倒切形状的顶部宽度大于等于底部宽度c的1.1倍。

步骤三、如图3c所示，对所述第二种材料13进行各向异性刻蚀，将位于所述第一种材料图形12的顶部和底部的所述第二种材料13完全去除、将位于所述第一种材料图形12的台阶结构的侧面处的所述第二种材料13部分保留并形成侧墙13a；所述侧墙13a的底部宽度d为步骤二中所述第二种材料13的倒切形状的底部宽度c的0.9倍～1倍。

由上述步骤可知，本发明实施例一通过使第二种材料13的淀积完成后形成一个顶部宽度大于底部宽度的倒切形状，之后通过各向异性的刻蚀将顶部与底部的第二种材料13刻蚀掉，而作为侧墙13a的部分没有刻蚀或刻蚀量非常小，从而能保证侧墙13a的厚度基本不受刻蚀工艺的影响，提高了侧墙13a的均匀性。

如图4a至4c所示，是本发明实施例二侧墙的形成方法的各步骤中的器件结构示意图。本发明实施例二的侧墙为多晶硅图形的侧墙，多晶硅图形能作为栅极。本发明实施例二侧墙的形成方法包括如下步骤：

步骤一、如图4a所示，在硅片上形成氧化膜21，之后，在所述氧化膜21上淀积第一种材料，该第一种材料为多晶硅，采用光刻和刻蚀工艺形成具有台阶结构的第一种材料图形22，也即多晶硅图形22。所述第一种材料图形22的台阶结构为一倒切形状，该倒切形状使所述第一种材料图形22的顶部宽度大于或等于底部宽度的1.1倍。

步骤二、如图4b所示，在所述第一种材料图形22之上淀积第二种材料23，该第二种材料23为一种介质膜。所述第二种材料23在所述第一种材料图形22的台阶结构的侧面处形成一倒切形状，所述第二种材料23的倒切形状的顶部宽度大于等于底部宽度的1.1倍。

步骤三、如图4c所示，对所述第二种材料23进行各向异性刻蚀，将位于所述第一种材料图形22的顶部和底部的所述第二种材料23完全去除、将位于所述第一种材料图形22的台阶结构的侧面处的所述第二种材料23部分保留并形成侧墙23a；所述侧墙23a的底部宽度为步骤二中所述第二种材料23的倒切形状的底部宽度的0.9倍～1倍。

如图5a至5c所示，是本发明实施例三侧墙的形成方法的各步骤中的器件结构示意图。本发明实施例三的侧墙为多晶硅图形的侧墙，多晶硅图形能作为栅极。本发明实施例三侧墙的形成方法包括如下步骤：

步骤一、如图5a所示，在硅片上形成氧化膜31，之后，在所述氧化膜31上淀积第一种材料，该第一种材料为多晶硅，采用光刻和刻蚀工艺形成具有台阶结构的第一种材料图形32，也即多晶硅图形32。所述第一种材料图形32的台阶结构的顶部侧面形成有凸出的部分，该凸出的部分使所述第一种材料图形32的顶部宽度大于或等于底部宽度的1.1倍。

步骤二、如图5b所示，在所述第一种材料图形32之上淀积第二种材料33，该第二种材料33为一种介质膜。所述第二种材料33在所述第一种材料图形32的台阶结构的侧面处形成一倒切形状，所述第二种材料33的倒切形状的顶部宽度大于等于底部宽度的1.1倍。

步骤三、如图5c所示，对所述第二种材料33进行各向异性刻蚀，将位于所述第一种材料图形32的顶部和底部的所述第二种材料33完全去除、将位于所述第一种材料图形32的台阶结构的侧面处的所述第二种材料33部分保留并形成侧墙33a；所述侧墙33a的底部宽度为步骤二中所述第二种材料33的倒切形状的底部宽度的0.9倍～1倍。

如图6a至图6g所示，是本发明实施例用侧墙定义图形结构的方法的各步骤中的器件结构示意图。本发明实施例用侧墙定义图形结构的方法包括如下步骤：

步骤一、如图6a所示，在硅片上形成氧化膜41，之后，在所述氧化膜41上淀积第一种材料42。

步骤二、如图6b所示，在所述第一种材料42上淀积一层牺牲膜，采用光刻和刻蚀工艺形成具有台阶结构的牺牲膜图形44。所述牺牲膜图形44的台阶结构为一倒切形状、或在台阶结构的顶部侧面形成有凸出的部分，该倒切形状或凸出的部分使所述牺牲膜图形44的顶部宽度大于或等于底部宽度的1.1倍。

步骤三、如图6c所示，在所述牺牲膜图形44之上淀积第二种材料43，该第二种材料43为一种介质膜。所述第二种材料43在所述牺牲膜图形44的台阶结构的侧面处形成一倒切形状，所述第二种材料43的倒切形状的顶部宽度大于等于底部宽度的1.1倍。

步骤四、如图6d所示，对所述第二种材料43进行各向异性刻蚀，将位于所述牺牲膜图形44的顶部和底部的所述第二种材料43完全去除、将位于所述牺牲膜图形44的台阶结构的侧面处的所述第二种材料43部分保留并形成侧墙43a；所述侧墙43a的底部宽度为步骤三中所述第二种材料43的倒切形状的底部宽度的0.9倍～1倍。

步骤五、如图6e所示，将所述牺牲膜44完全去除。去除所述牺牲膜44的工艺为干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺，该干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺要求保证所述第一种材料42和所述第二种材料43不被刻蚀掉。

步骤六、如图6f所示，以所述侧墙43a为保护，对所述第一种材料42进行刻蚀，将未被所述侧墙43a保护的所述第一种材料42完全去除。刻蚀所述第一种材料42的工艺为干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺，该干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺要求保证所述第二种材料43不被刻蚀掉。

步骤七、如图6g所示，去除所述侧墙43a，形成所述第一种材料42的图形结构42a。去除所述侧墙43的工艺为干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺，该干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺要求保证所述第一种材料42不被刻蚀掉。最后形成的所述第一种材料42的图形结构42a的宽度大于或等于20埃。

本发明实施例用侧墙定义图形结构的方法的上述各步骤中，所述第一种材料42是多晶硅或金属，所述牺牲膜44是氧化膜，所述第二种材料43是氮化膜；或者，所述第一种材料42是多晶硅或金属，所述牺牲膜44是氮化膜，所述第二种材料43是氧化膜。

以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种侧墙的形成方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、在硅片上淀积第一种材料，采用光刻和刻蚀工艺形成具有台阶结构的第一种材料图形；

所述第一种材料图形的台阶结构为一倒切形状，该倒切形状使所述第一种材料图形的顶部宽度大于或等于底部宽度的1.1倍；或者，所述第一种材料图形的台阶结构的顶部侧面形成有凸出的部分，该凸出的部分使所述第一种材料图形的顶部宽度大于或等于底部宽度的1.1倍；

步骤二、在所述第一种材料图形之上淀积第二种材料，所述第二种材料在所述第一种材料图形的台阶结构的侧面处形成一倒切形状，所述第二种材料的倒切形状的顶部宽度大于等于底部宽度的1.1倍；

步骤三、对所述第二种材料进行各向异性刻蚀，将位于所述第一种材料图形的顶部和底部的所述第二种材料完全去除、将位于所述第一种材料图形的台阶结构的侧面处的所述第二种材料部分保留并形成侧墙；所述侧墙的底部宽度为步骤二中所述第二种材料的倒切形状的底部宽度的0.9倍～1倍。

2.一种用侧墙定义图形结构的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、在硅片上淀积第一种材料；

步骤二、在所述第一种材料上淀积一层牺牲膜，采用光刻和刻蚀工艺形成具有台阶结构的牺牲膜图形；

步骤三、在所述牺牲膜图形之上淀积第二种材料，所述第二种材料在所述牺牲膜图形的台阶结构的侧面处形成一倒切形状，所述第二种材料的倒切形状的顶部宽度大于等于底部宽度的1.1倍；

步骤四、对所述第二种材料进行各向异性刻蚀，将位于所述牺牲膜图形的顶部和底部的所述第二种材料完全去除、将位于所述牺牲膜图形的台阶结构的侧面处的所述第二种材料部分保留并形成侧墙；所述侧墙的底部宽度为步骤三中所述第二种材料的倒切形状的底部宽度的0.9倍～1倍；

步骤五、将所述牺牲膜完全去除；

步骤六、以所述侧墙为保护，对所述第一种材料进行刻蚀，将未被所述侧墙保护的所述第一种材料完全去除；

步骤七、去除所述侧墙，形成所述第一种材料的图形结构。

3.如权利要求2所述的用侧墙定义图形结构的方法，其特征在于：步骤七中形成的所述第一种材料的图形结构的宽度大于或等于20埃。

4.如权利要求2所述的用侧墙定义图形结构的方法，其特征在于：步骤二中所述牺牲膜图形的台阶结构为一倒切形状，该倒切形状使所述牺牲膜图形的顶部宽度大于或等于底部宽度的1.1倍；或者，在步骤二中所述牺牲膜图形的台阶结构的顶部侧面形成有凸出的部分，该凸出的部分使所述牺牲膜图形的顶部宽度大于或等于底部宽度的1.1倍。

5.如权利要求2所述的用侧墙定义图形结构的方法，其特征在于：步骤五中的去除所述牺牲膜的工艺为干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺，该干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺要求保证所述第一种材料和所述第二种材料不被刻蚀掉。

6.如权利要求2所述的用侧墙定义图形结构的方法，其特征在于：步骤六中的刻蚀所述第一种材料的工艺为干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺，该干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺要求保证所述第二种材料不被刻蚀掉。

7.如权利要求2所述的用侧墙定义图形结构的方法，其特征在于：步骤七中的去除所述侧墙的工艺为干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺，该干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺要求保证所述第一种材料不被刻蚀掉。

8.如权利要求2所述的用侧墙定义图形结构的方法，其特征在于：所述第一种材料是多晶硅或金属，所述牺牲膜是氧化膜，所述第二种材料是氮化膜；或者，所述第一种材料是多晶硅或金属，所述牺牲膜是氮化膜，所述第二种材料是氧化膜。