專利名稱：在指定區域形成側墻的方法
技術領域：
本發明涉及半導體制造工藝，特別涉及在指定區域形成側墻的方法。
背景技術：
集成電路的制造需要根據指定電路布局在給定的芯片區域上形成大量的電路元件。一般而言，目前已實施多種工藝技術，其中，對于復雜的電路布局，例如微處理器、存儲芯片及類似物，由于有鑒于操作速度及/或耗電量及/或成本效率的優異特性，CMOS技術為目前最有前景的方法之一。在使用CMOS技術來制造復雜的集成電路期間，有數百萬個晶體管(亦即，N溝道晶體管與P溝道晶體管)形成于包含結晶半導體層的基板上。不論所考量的是N溝道晶體管還是P溝道晶體管，MOS晶體管都含有所謂的柵極。為了隔離柵極和雜質區(如源/漏區或輕摻雜區)，通常采用側墻來環繞柵極的方法。此外，本領域技術人員公知的是，除了柵極的周圍需要形成有側墻，還有其他的具有階梯結構的器件的周圍需要形成側墻。對于側墻，一般采用絕緣的氧化硅膜(主要成分是SiO2)或氮化硅膜(主要成分是Si3N4)或者它們的層疊膜的結構。然而，在實際的半導體器件的生產中，前端器件層上通常形成有數量極多的器件結構，有的器件結構的周圍需要環繞有側墻，而另外一些器件結構不需要環繞有側墻。下面以器件結構具體為柵極為例，對現有的在指定區域的柵極周圍形成側墻的方法作具體描述，圖IA至圖IE示出了現有工藝在指定區域的柵極周圍形成側墻的各個步驟所得到器件的截面示意圖。如圖IA所示，在襯底100上形成有柵極101和柵極102，其中，柵極101上不需形成側墻，柵極102需要形成側墻；如圖IB所示，首先在整個硅晶片的表面沉積一層氧化硅膜103 ；如圖IC所示，利用干法刻蝕，形成環繞柵極101和柵極102的材料為氧化硅的側墻；如圖ID所示，在硅片表面形成一層帶有開口圖案208的光刻膠層104，所述開口圖案 208對應于柵極101 ；如圖IE所示，利用濕法刻蝕去除柵極101上的側墻，灰化去除覆蓋在柵極102上的光刻膠層104。在上述步驟中，利用濕法刻蝕去除柵極101的側墻時，刻蝕溶液氫氟酸會與淺溝槽隔離(Shallow Trench Isolation STI)工藝中所填充的氧化物反應，損耗了 STI。而且， 若形成柵極101的側墻的材料是氮化物，而柵極101不需要側墻時，則需要利用濕法刻蝕去除柵極101上的氮化物，但是現有的去除氮化物的工藝是非常復雜的。因此，若需要在指定區域上形成側墻，現有的工藝步驟較為繁瑣，或者可能還會造成其他半導體器件的損耗。
發明內容
在發明內容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式
部分中進一步詳細說明。本發明的發明內容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。在指定區域形成側墻的方法，包括
-提供前端器件層，所述前端器件層包含至少一個指定區域，所述指定區域由非功能區域包圍，所述指定區域為需要形成側墻的器件區域，在所述前端器件層上依次形成第一保護層和第二保護層；
-在所述第二保護層上形成帶有開口圖案的光刻膠層，所述開口圖案對應所述指定區域和至少部分所述非功能區域；
-以所述光刻膠層為掩膜，刻蝕所述第二保護層，然后刻蝕所述第一保護層，以露出所述指定區域；
-在露出所述指定區域的所述前端器件層上形成側墻材料層； -刻蝕所述側墻材料層，以在所述需要形成側墻的器件的周圍形成側墻。所述第一保護層的材料為無定形碳或者形成底部抗反射層的材料。所述第一保護層的厚度為200埃 3000埃。所述第一保護層的厚度為500埃 1000埃。所述第二保護層的材料為選自氮氧化硅或者無定形硅中的一種。所述刻蝕第二保護層的方法為干法刻蝕，該干法刻蝕的刻蝕氣體為C4F8、C4F6、CF4、 CHF3> C2F6, CHF3> CH2F2或者CH3F中的一種或者幾種的組合。所述刻蝕第一保護層的方法為干法回蝕，該干法回蝕的刻蝕氣體為氧氣。所述刻蝕第一保護層的過程中，去除了剩余的所述光刻膠層。所述側墻材料層的材料為選自氮化物、氧化物或者氮化物與氧化物的層疊結構中的一種。所述側墻材料層的刻蝕采用干法刻蝕，該干法刻蝕的刻蝕氣體為C4F8、C4F6, CF4, CHF3> C2F6, CHF3> CH2F2或者CH3F中的一種或者幾種的組合。所述刻蝕所述側墻材料層的過程中，去除了剩余的所述第二保護層。在所述需要形成側墻的器件的周圍形成側墻之后，去除剩余的所述第一保護層。所述去除第一保護層的方法為干法刻蝕，該干法刻蝕的刻蝕氣體為氧氣。本發明采用在前端器件層上形成保護層的方法，然后通過刻蝕露出需要形成側墻的柵極，在需要形成側墻的柵極周圍形成側墻，在這些步驟中可保護不需要形成側墻的其他器件，以免受到各刻蝕步驟中刻蝕氣體對這些器件的損耗。且本發明的工藝操作簡單，便于實現，因此可以廣泛應用于在指定區域上形成側墻的工藝中。
本發明的下列附圖在此作為本發明的一部分用于理解本發明。附圖中示出了本發明的實施例及其描述，用來解釋本發明的原理。在附圖中，
圖IA至圖IE是現有工藝在指定區域的柵極周圍形成側墻的各個步驟所得到器件的截面示意圖2A至圖2F是根據本發明的實施例在指定區域形成側墻的各個步驟所得到器件的截面示意圖3是根據本發明的在指定區域形成側墻的方法流程示意圖。
具體實施例方式在下文的描述中，給出了大量具體的細節以便提供對本發明更為徹底的理解。然而，對于本領域技術人員來說顯而易見的是，本發明可以無需一個或多個這些細節而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發明發生混淆，對于本領域公知的一些技術特征未進行描述。為了徹底了解本發明，將在下列的描述中提出詳細的步驟，以便說明本發明是如何解決在不損傷其它器件的條件下在指定區域形成側墻的問題。顯然，本發明的施行并不限定于半導體領域的技術人員所熟習的特殊細節。本發明的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本發明還可以具有其他實施方式。圖2A 圖2F示出了根據本發明的實施例在指定區域形成側墻的各個步驟所得到器件的截面示意圖。如圖2A所示，提供前端器件層200，前端器件層200上包含襯底，襯底的材料可包括任何半導體材料，此半導體材料可包括但不限于Si、SiC、SiGe, SiGeC, Ge合金、GeAs, InAs, InP,以及其它III-V或II -VI族化合物半導體。半導體襯底還可以包括有機半導體或者如Si/SiGe、絕緣體上硅(S0I)、或者絕緣體上SiGe (SGOI)的分層半導體。典型地，在半導體襯底中形成隔離區域以提供PMOS和NMOS有源區域之間的隔離。隔離區域可以是淺溝槽隔離或場氧化物隔離區。利用本領域的技術人員公知的常規淺溝槽隔離工藝形成淺溝槽隔離區域。例如，光刻、刻蝕并用溝槽介質填充溝槽可以用于形成淺溝槽隔離區域。可選地，可以在溝槽填充前在溝槽中形成襯里，在溝槽填充后可以執行致密步驟并且在溝槽填充后跟隨平整化步驟。對于場氧化物隔離區，可以用稱作硅的局域氧化工藝形成場氧化物。 此外，前端器件層200包括至少一個指定區域201、非功能區202 (Dummy Area)以及非指定區域203。其中，指定區域201為需要形成側墻的器件區域，且指定區域201包含至少一個需要形成側墻的器件204，圖2A中只標識一個需要形成側墻的器件204，其余省略；非功能區202對應的是前端器件層200上的沒有功能器件的區域；非指定區域203包含其他不需要形成側墻的器件205。所述非功能區202包圍所述指定區域201。本領域技術人員可以理解的是，需要形成側墻的器件是具有階梯結構的器件，例如但不限于柵極或者溝槽。如圖2B所示，在前端器件層200上依次形成第一保護層206和第二保護層207。 再在第二保護層207上形成帶有開口圖案208的光刻膠層209，所述開口圖案208對應所述指定區域201和一部分非功能區域202，或者所述開口圖案208對應所述指定區域201和全部的非功能區域202。所述第一保護層206的材料可以是無定形碳或者形成底部抗反射層的材料。所述第一保護層206的厚度是200埃 3000埃，優選地，厚度范圍是500埃 1000 埃。所述第二保護層207的材料可以是氮氧化硅(SiON)或者無定形硅。所述形成第一保護層206的方法可以是化學氣相沉積法或濺射等。形成第二保護層207的方法是化學氣相沉積法。如圖2C所示，以所述光刻膠層209為掩膜，刻蝕所述第二保護層207，以去除第二保護層207的與指定區域201對應的部分。所述刻蝕可采用干法刻蝕，刻蝕氣體為采用C4F8、 C4F6, CF4, CHF3> C2F6, CHF3> CH2F2或者CH3F中的一種或者幾種的組合。然后，以所述光刻膠層209為掩膜刻蝕第一保護層206，以形成露出指定區域201 的前端器件層200。非指定區域203仍然被第一保護層206和第二保護層207覆蓋。所述刻蝕可采用干法回蝕，刻蝕氣體為氧氣。由于氧氣還會與光刻膠層209發生反應，因此在此步驟中可將光刻膠層209 —并去除。
當以光刻膠層209為掩膜對第一保護層206進行刻蝕時，對應于非指定區域203 的第一保護層206由于被第二保護層207覆蓋，因此可以避免氧氣對非指定區域203上的第一保護層206的損耗。如圖2D所示，在所述露出指定區域201的前端器件層200上形成側墻材料層210， 所述側墻材料層210的材料可以是氮化物、氧化物或者氮化物與氧化物的層疊結構中的一種。如圖2E所示，刻蝕所述側墻材料層210，以在所述至少一個指定區域201上形成側墻211。在此步驟中，一并去除了所述非指定區域203對應的側墻材料層210 ；非指定區域203上的第一保護層206的側壁周圍的側墻材料層210由于與指定區域201中的側墻 211結構類似，因此當刻蝕側墻材料層210時，無法被一并去除；又因為在前述步驟中，光刻膠層209中的開口圖案208對應指定區域201及一部分的非功能區202或者對應指定區域 201和全部的非功能區202，使得這部分側墻材料層210對應非功能區202，而這一部分側墻材料層206的高度與第一保護層206的厚度(200埃 3000埃)相近，并不會影響后續工藝，因此這部分側墻材料層210可不必去除。所述刻蝕可采用干法刻蝕，刻蝕氣體采用C4F8、 C4F6、CF4、CHF3、C2F6、CHF3、CH2F2或者CH3F中的一種或者幾種的組合。由于以上刻蝕氣體還會與第二保護層207反應，因此在此過程中還可以將非指定區域203對應的第二保護層207 一并去除。如圖2F所示，去除剩余的所述第一保護層206。所述去除第一保護層206的方法為干法刻蝕，該干法刻蝕的刻蝕氣體為氧氣。圖3示出了根據本發明的在指定區域形成側墻的方法流程示意圖。步驟301，提供前端器件層，所述前端器件層包含至少一個指定區域，所述指定區域由非功能區域包圍，所述指定區域包含至少一個需要形成側墻的器件，在所述前端器件層上依次形成第一保護層和第二保護層；
步驟302，在所述第二保護層上形成帶有開口圖案的光刻膠層，所述開口圖案對應所述指定區域和一部分所述非功能區域或對應所述指定區域和全部所述非功能區域；
步驟303，以所述光刻膠層為掩膜，刻蝕所述第二保護層和所述第一保護層，以露出所述指定區域；
步驟304，在露出所述指定區域的所述前端器件層上形成側墻材料層； 步驟305，刻蝕所述側墻材料層，以在所述需要形成側墻的器件的周圍形成側墻。本發明由于采用了在前端器件層上依次形成第一保護層和第二保護層的方法，通過刻蝕露出指定區域，然后再在指定區域上的需要形成側墻的器件周圍形成側墻，因此可以保護非指定區域上的不需要形成側墻的其他器件，以免受到各刻蝕步驟中刻蝕氣體對這些器件的損耗。且本發明的工藝操作簡單，便于實現，因此可以廣泛應用于在指定區域上形成側墻的工藝中。本發明已經通過上述實施例進行了說明，但應當理解的是，上述實施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發明限制于所描述的實施例范圍內。此外本領域技術人員可以理解的是，本發明并不局限于上述實施例，根據本發明的教導還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發明所要求保護的范圍以內。本發明的保護范圍由附屬的權利要求書及其等效范圍所界定。
權利要求
1.一種在指定區域形成側墻的方法，其特征在于包括-提供前端器件層，所述前端器件層包含至少一個指定區域，所述指定區域由非功能區域包圍，所述指定區域為需要形成側墻的器件區域，在所述前端器件層上依次形成第一保護層和第二保護層；-在所述第二保護層上形成帶有開口圖案的光刻膠層，所述開口圖案對應所述指定區域和至少部分所述非功能區域；-以所述光刻膠層為掩膜，刻蝕所述第二保護層，然后刻蝕所述第一保護層，以露出所述指定區域；-在露出所述指定區域的所述前端器件層上形成側墻材料層；-刻蝕所述側墻材料層，以在所述需要形成側墻的器件的周圍形成側墻。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一保護層的材料為無定形碳或者形成底部抗反射層的材料。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一保護層的厚度為200埃 3000埃。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一保護層的厚度為500埃 1000埃。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二保護層的材料為選自氮氧化硅或者無定形硅中的一種。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述刻蝕第二保護層的方法為干法刻蝕，該干法刻蝕的刻蝕氣體為C4F8、C4F6、CF4、CHF3、C2F6、CHF3、CH2F2或者CH3F中的一種或者幾種的組合。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述刻蝕第一保護層的方法為干法回蝕，該干法回蝕的刻蝕氣體為氧氣。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述刻蝕第一保護層的過程中，去除了剩余的所述光刻膠層。
9.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述側墻材料層的材料為選自氮化物、氧化物或者氮化物與氧化物的層疊結構中的一種。
10.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述側墻材料層的刻蝕采用干法刻蝕，該干法刻蝕的刻蝕氣體為C4F8、C4F6、CF4、CHF3、C2F6、CHF3、CH2F2或者CH3F中的一種或者幾種的組合。
11.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述刻蝕所述側墻材料層的過程中，去除了剩余的所述第二保護層。
12.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在所述需要形成側墻的器件的周圍形成側墻之后，去除剩余的所述第一保護層。
13.如權利要求12所述的方法，其特征在于，所述去除第一保護層的方法為干法刻蝕， 該干法刻蝕的刻蝕氣體為氧氣。
全文摘要
本發明涉及一種在指定區域形成側墻的方法，該方法包括提供前端器件層，前端器件層包含至少一個指定區域，指定區域由非功能區域包圍，指定區域包含至少一個需要形成側墻的器件，在前端器件層上依次形成第一保護層和第二保護層；在第二保護層上形成帶有開口圖案的光刻膠層，開口圖案對應指定區域和一部分非功能區域或對應指定區域和全部非功能區域；以光刻膠層為掩膜，刻蝕第二保護層，然后刻蝕第一保護層，以露出指定區域；在露出指定區域的前端器件層上形成側墻材料層；刻蝕側墻材料層，以在需要形成側墻的器件的周圍形成側墻。本發明可避免除需要形成側墻的器件之外的其他器件被刻蝕氣體損耗，且工藝簡單，便于實現。
文檔編號H01L21/311GK102468234SQ20101053171
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月4日 優先權日2010年11月4日
發明者洪中山 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司