專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造半導(dǎo)體器件的方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體器件變得更加精細(xì)，通過(guò)各向異性干法刻蝕形成具有期望處理形狀的柵極電極變得越來(lái)越困難(例如，日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)10-172959和日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)11-54481)。當(dāng)通過(guò)各向異性干法刻蝕形成柵極電極時(shí)，相對(duì)于柵極絕緣膜選擇性刻蝕柵極電極膜，并使柵極電極的側(cè)表面垂直于半導(dǎo)體襯底的主表面很重要。然而，如果提高柵極電極膜相對(duì)于柵極絕緣膜的刻蝕選擇比，柵極電極則變成錐形。如果要形成具有垂直形狀側(cè)表面的柵極電極，則要降低刻蝕選擇比。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)通過(guò)各向異性干法刻蝕形成柵極電極時(shí)，很難形成具有高刻蝕選擇比并具有垂直形狀側(cè)表面的柵極電極或者具有期望的和適合的處理形狀的柵極電極。
此外，隨著半導(dǎo)體器件變得更加精細(xì)，通過(guò)各向異性干法刻蝕形成隔離溝槽變得越來(lái)越困難。具體地說(shuō)，在包括邏輯電路區(qū)和具有溝槽電容器的存儲(chǔ)區(qū)的半導(dǎo)體器件中產(chǎn)生以下問(wèn)題。在存儲(chǔ)區(qū)中，在半導(dǎo)體部分和絕緣部分并存的區(qū)域中(在其中形成溝槽電容器)形成隔離溝槽。所以，需要在半導(dǎo)體部分的刻蝕速率和絕緣部分的刻蝕速率彼此基本上相等的條件下進(jìn)行刻蝕。在邏輯電路區(qū)中，需要在半導(dǎo)體區(qū)域中形成深度相同而寬度不同的隔離溝槽。此外，在存儲(chǔ)區(qū)形成的隔離溝槽和在邏輯電路區(qū)形成的隔離溝槽需要相同的深度。然而，很難滿(mǎn)足所有這些要求。在現(xiàn)有技術(shù)中，很難在半導(dǎo)體部分和絕緣部分并存的混合區(qū)域以及由半導(dǎo)體形成的半導(dǎo)體區(qū)域中形成具有期望的和適合的處理形狀的隔離溝槽。
如上所述，隨著半導(dǎo)體器件變得更加精細(xì)，通過(guò)各向異性干法刻蝕得到期望的和適合的處理形狀變得越來(lái)越困難，因此很難制造出性能和可靠性?xún)?yōu)良的半導(dǎo)體器件。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟將工件引入腔室，所述工件包括半導(dǎo)體襯底、在所述半導(dǎo)體襯底上形成的柵極絕緣膜，以及在所述柵極絕緣膜上形成的柵極電極膜；以及在所述腔室中形成柵極電極，所述柵極電極是通過(guò)各向異性干法刻蝕，相對(duì)于所述柵極絕緣膜選擇性地刻蝕所述柵極電極膜形成的，其中所述柵極電極的形成包括至少在露出部分所述柵極絕緣膜之后，在刻蝕氣體在所述腔室中的滯留時(shí)間為小于等于100毫秒的條件下，刻蝕所述柵極電極膜。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟將工件引入腔室，所述工件包括由半導(dǎo)體形成的半導(dǎo)體區(qū)域以及半導(dǎo)體部分和絕緣部分并存的混合區(qū)域；以及在所述腔室中通過(guò)各向異性干法刻蝕，在各所述半導(dǎo)體區(qū)域和所述混合區(qū)域中形成溝槽，其中利用刻蝕氣體，并且在所述刻蝕氣體在所述腔室中的滯留時(shí)間為小于等于100毫秒的條件下，進(jìn)行所述溝槽的形成，通過(guò)所述刻蝕氣體，所述半導(dǎo)體部分的刻蝕速率與所述絕緣部分的刻蝕速率基本上相等。


圖1和圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的截面圖；圖3示出了用于根據(jù)本發(fā)明第一和第二實(shí)施例的制造方法的處理裝置的示意性結(jié)構(gòu)；圖4示出了根據(jù)第一實(shí)施例的各向異性干法刻蝕處理的流程；圖5是電子顯微鏡照片，示出了根據(jù)第一實(shí)施例的柵極電極的截面形狀；圖6是電子顯微鏡照片，示出了根據(jù)第一實(shí)施例的對(duì)比例的柵極電極的截面形狀；圖7A至圖7C和圖8A至8C是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的截面圖；以及圖9示出了根據(jù)第二實(shí)施例的溝槽寬度與溝槽深度之間的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式
下面將參考結(jié)合

本發(fā)明的實(shí)施例。
(第一實(shí)施例)圖1和圖2示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的截面圖。在本實(shí)施例中，通過(guò)各向異性等離子體干法刻蝕形成柵極電極。
首先，制備圖1所示的工件10。工件10包括半導(dǎo)體襯底(半導(dǎo)體晶片)11、在半導(dǎo)體襯底11上形成的柵極絕緣膜12、在柵極絕緣膜12上形成的柵極電極膜13，以及在柵極電極膜13上形成的硬掩膜14。半導(dǎo)體襯底11由硅襯底形成。柵極絕緣膜12由氧化硅膜形成。柵極電極膜13由多晶硅膜13a和硅化鎢(W silicide)膜13b形成。硬掩膜14由氮化硅膜形成。
接下來(lái)，通過(guò)各向異性等離子體干法刻蝕的處理裝置，對(duì)工件10進(jìn)行刻蝕。圖3示出了該處理裝置的示意圖。該處理裝置的基本結(jié)構(gòu)與常規(guī)的RIE(反應(yīng)離子刻蝕)裝置的結(jié)構(gòu)相類(lèi)似，包括腔室101、進(jìn)氣管102、排氣管103、下電極(基座)104、上電極105、下電極電源106、上電極電源107、流量計(jì)108和壓力計(jì)109。腔室101明顯地小于常規(guī)的各向異性干法刻蝕裝置，具有小于等于10升的容積(容量)(在本實(shí)施例中為5.5升)。
如圖2所示，將工件10置于腔室101中的下電極104上，通過(guò)各向異性干法刻蝕，用硬掩膜14作為掩膜，相對(duì)于柵極絕緣膜12對(duì)柵極電極膜13進(jìn)行選擇性刻蝕。圖4示出了各向異性干法刻蝕的處理流程。
如圖4所示，通過(guò)刻蝕處理E1、E2和E3刻蝕柵極電極膜13。在刻蝕處理E2和E3中，在刻蝕氣體在腔室101中的滯留時(shí)間為小于等于100毫秒的條件下進(jìn)行刻蝕。在刻蝕處理E1中，可以在刻蝕氣體在腔室101中的滯留時(shí)間為小于等于100毫秒的條件下，或者在滯留時(shí)間大于100毫秒的條件下進(jìn)行刻蝕。
滯留時(shí)間與腔室的容積(容量)以及腔室中的壓力成正比，而與刻蝕氣體的流速成反比。如果腔室的容積用V(升)表示，腔室中的壓力用P(托)表示，刻蝕氣體的流速用F(sccm)表示，則滯留時(shí)間T(秒)可以表示為T(mén)＝(V×P)/(1.27×10-2×F) (1)容積V預(yù)先已知(在本實(shí)施例中為5.5升)。壓力P可以由壓力計(jì)109得到，流速F可以由流量計(jì)108得到。因此可以由公式(1)得到滯留時(shí)間T。
下面說(shuō)明刻蝕處理的細(xì)節(jié)。
在刻蝕處理E1中，對(duì)硅化鎢膜13b和多晶硅膜13a進(jìn)行各向異性刻蝕。多晶硅膜13a并非完全刻蝕，而是刻蝕到例如圖2中的位置P1處。換句話(huà)說(shuō)，多晶硅膜13a仍存留在柵極絕緣膜12上，沒(méi)有露出柵極絕緣膜12。所以，在刻蝕處理E1中，多晶硅膜13a的刻蝕速率相對(duì)于柵極絕緣膜12的刻蝕速率的比率(即選擇比)可以不很高，優(yōu)選地通過(guò)提高離子能量在高度各向異性刻蝕條件下進(jìn)行刻蝕。
在刻蝕處理E1結(jié)束之后，進(jìn)行刻蝕處理E2?？梢詤⒖碱A(yù)設(shè)的刻蝕時(shí)間或多晶硅膜13a的厚度確定刻蝕處理E1的結(jié)束點(diǎn)?？梢酝ㄟ^(guò)，例如，監(jiān)測(cè)干涉波形探測(cè)多晶硅膜13a的厚度。
在刻蝕處理E2中，HBr用作刻蝕氣體，對(duì)多晶硅膜13a進(jìn)行各向異性刻蝕，直到露出柵極絕緣膜12的基本上整個(gè)表面。換句話(huà)說(shuō)，將多晶硅膜13a刻蝕到圖2中的位置P2處。由于柵極絕緣膜12的表面不是與晶片的整個(gè)表面同時(shí)露出，在刻蝕處理E2期間一部分柵極絕緣膜12的露出從時(shí)間T0開(kāi)始，柵極絕緣膜12的露出區(qū)域逐漸擴(kuò)展。由于在刻蝕處理E2中柵極絕緣膜12的露出從時(shí)間T0開(kāi)始，所以多晶硅膜13a相對(duì)于柵極絕緣膜12的刻蝕選擇比需要足夠高。因此，在刻蝕處理E2中，在刻蝕氣體在腔室101中的滯留時(shí)間為小于等于100毫秒的條件下進(jìn)行刻蝕。在這樣的條件下，如下所述，可以具有高度各向異性的高選擇比進(jìn)行刻蝕。
在刻蝕處理E2結(jié)束之后，進(jìn)行刻蝕處理E3。可以通過(guò)，例如，由腔室中等離子體的發(fā)光強(qiáng)度的變化探測(cè)露出柵極絕緣膜12的基本上整個(gè)表面的時(shí)間，確定刻蝕處理E2的結(jié)束點(diǎn)。
在刻蝕處理E3中，進(jìn)行過(guò)刻蝕以完全去除在除了位于硬掩膜14下面的區(qū)域之外的區(qū)域中形成的多晶硅膜13a。利用HBr和O2的混合氣體作為刻蝕氣體。在過(guò)刻蝕中，多晶硅膜13a相對(duì)于柵極絕緣膜12的刻蝕選擇比也需要足夠高。為此，在刻蝕處理E3中，也在刻蝕氣體在腔室101中的滯留時(shí)間為小于等于100毫秒的條件下進(jìn)行刻蝕。此外，由于在刻蝕處理E3的開(kāi)始就露出柵極絕緣膜12，所以?xún)?yōu)選地使刻蝕的選擇比高于刻蝕處理E2。可以通過(guò)向HBr中添加O2使刻蝕的選擇比更高。
這樣，通過(guò)進(jìn)行刻蝕處理E1、刻蝕處理E2和刻蝕處理E3，可以得到圖2所示的結(jié)構(gòu)。
如上所述，在本實(shí)施例的刻蝕處理E2和刻蝕處理E3中，在刻蝕氣體在腔室101中的滯留時(shí)間為小于等于100毫秒的條件下進(jìn)行刻蝕。如果刻蝕氣體的滯留時(shí)間很長(zhǎng)，則通過(guò)刻蝕引起的反應(yīng)產(chǎn)物的滯留時(shí)間也不可避免地很長(zhǎng)。因此，可容易地在多晶硅膜13a的側(cè)表面上沉積反應(yīng)產(chǎn)物，并且通過(guò)沉積的反應(yīng)產(chǎn)物阻止優(yōu)選的各向異性刻蝕。其結(jié)果是，柵極電極變成錐形。在本實(shí)施例中，由于滯留時(shí)間很短，在多晶硅膜13a的側(cè)表面上反應(yīng)產(chǎn)物的沉積得以限制，從而可以得到具有垂直形狀側(cè)表面的柵極電極。并且，如果刻蝕氣體的滯留時(shí)間很長(zhǎng)，刻蝕氣體在腔室101的離解速率變高。因此，柵極絕緣膜12很容易被離解的活性離子和原子團(tuán)刻蝕，并降低刻蝕的選擇比。在本實(shí)施例中，由于滯留時(shí)間很短，刻蝕氣體的離解速率變低，從而刻蝕的選擇比可以很高。所以，根據(jù)本實(shí)施例，可以形成具有垂直形狀側(cè)表面的高刻蝕選擇比的柵極電極，進(jìn)而形成性能和可靠性?xún)?yōu)良的半導(dǎo)體器件。
當(dāng)在公共晶片上形成N型MOS晶體管和P型MOS晶體管時(shí)，與P型MOS晶體管的柵極電極(P型多晶硅)相比，在常規(guī)刻蝕條件下很難得到具有垂直形狀的N型MOS晶體管的柵極電極(N型多晶硅)。然而，如果在滯留時(shí)間為小于等于100毫秒的條件下進(jìn)行刻蝕，在各N型MOS晶體管和P型MOS晶體管中都可以得到垂直形狀的柵極電極。
此外，在本實(shí)施例中，腔室的容積明顯地小于常規(guī)的腔室，即小于等于10升，以使滯留時(shí)間縮短。由公式(1)可知，也可以通過(guò)降低腔室中的壓力P使滯留時(shí)間縮短。然而，如果降低腔室中的壓力，可增強(qiáng)離子的濺射效應(yīng)，從而通過(guò)濺射刻蝕柵極絕緣膜。在本實(shí)施例中，由于通過(guò)使腔室的容積減小而縮短滯留時(shí)間，所以可以限制由濺射效應(yīng)引起的對(duì)柵極絕緣膜的刻蝕。
圖5是電子顯微鏡照片，示出了以本實(shí)施例方法形成的柵極電極的截面形狀。在刻蝕選擇比相對(duì)較低的條件下進(jìn)行刻蝕處理E1。在滯留時(shí)間為小于等于100毫秒的條件下進(jìn)行刻蝕處理E2和刻蝕處理E3。
在刻蝕處理E2中具體的刻蝕條件如下腔室容積5.5升，腔室中的壓力5毫托(mTorr)，刻蝕氣體HBr，刻蝕氣體的流速HBr＝100sccm，上電極/下電極的供電功率200W/50W。
由公式(1)可得滯留時(shí)間為21.7毫秒。多晶硅膜的刻蝕速率為128.5nm/min。多晶硅膜相對(duì)于柵極絕緣膜(氧化硅膜)的刻蝕選擇比為229.1。
在刻蝕處理E3中具體的刻蝕條件如下腔室容積5.5升，
腔室中的壓力30毫托，刻蝕氣體HBr和O2，刻蝕氣體的流速HBr＝185sccm，O2＝5sccm，上電極/下電極的供電功率200W/0W。
由公式(1)可得滯留時(shí)間為68.4毫秒。多晶硅膜的刻蝕速率為72.3nm/min。多晶硅膜相對(duì)于柵極絕緣膜(氧化硅膜)的刻蝕選擇比為無(wú)窮大。
圖6是電子顯微鏡照片，示出了根據(jù)對(duì)比例的柵極電極的截面形狀。與圖5中的處理相類(lèi)似，在刻蝕選擇比相對(duì)較低的條件下進(jìn)行刻蝕處理E1。在滯留時(shí)間大于100毫秒的條件下進(jìn)行刻蝕處理E2和刻蝕處理E3。
在刻蝕處理E2中具體的刻蝕條件如下腔室容積36升，腔室中的壓力5毫托，刻蝕氣體HBr，刻蝕氣體的流速HBr＝100sccm，上電極/下電極的供電功率200W/50W。
由公式(1)可得滯留時(shí)間為141.7毫秒。
在刻蝕處理E3中具體的刻蝕條件如下腔室容積36升，腔室中的壓力30毫托，刻蝕氣體HBr和O2，刻蝕氣體的流速HBr＝185sccm，O2＝5sccm，上電極/下電極的供電功率200W/0W。
由公式(1)可得滯留時(shí)間為447.6毫秒。
如圖5和圖6的對(duì)比所表明的，通過(guò)在滯留時(shí)間為小于等于100毫秒的條件下進(jìn)行刻蝕處理E2和刻蝕處理E3，可以顯著地提高柵極電極側(cè)表面的垂直度。
本實(shí)施例中，如果至少在露出部分柵極絕緣膜之后，在滯留時(shí)間為小于等于100毫秒的條件下刻蝕柵極電極膜，就可以得到上述優(yōu)點(diǎn)。然而，實(shí)際上，由于不容易確定露出部分柵極絕緣膜的時(shí)間，所以?xún)?yōu)選地在如上述露出部分柵極絕緣膜之前，在滯留時(shí)間為小于等于100毫秒的條件下刻蝕柵極電極膜。
可以在與刻蝕處理E2相同的條件下進(jìn)行刻蝕處理E3(過(guò)刻蝕處理)。然而，如上所述，由于在刻蝕處理E3開(kāi)始時(shí)，已經(jīng)露出柵極絕緣膜12的基本上整個(gè)表面，所以?xún)?yōu)選地使刻蝕條件從刻蝕處理E2的刻蝕條件改變，以得到更高的刻蝕選擇比。
此外，HBr用作刻蝕處理E2中的刻蝕氣體，HBr和O2的混合氣體用于刻蝕處理E3中，作為在滯留時(shí)間為小于等于100毫秒的條件下的刻蝕處理。然而，可以向這些氣體中添加如N2、Cl2等氣體。一般來(lái)說(shuō)，在滯留時(shí)間為小于等于100毫秒的條件下進(jìn)行的刻蝕處理中，刻蝕氣體中需要包括至少Br。
(第二實(shí)施例)圖7A至7C，以及圖8A至8C示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例制造半導(dǎo)體器件的方法的截面圖。在本實(shí)施例中，通過(guò)各向異性等離子體干法刻蝕形成隔離溝槽，即用于STI(淺溝槽隔離)的溝槽。
首先，制備如圖7A、圖7B和圖7C中所示的工件30。工件30用于制造包括存儲(chǔ)區(qū)和邏輯電路區(qū)的半導(dǎo)體器件。
在存儲(chǔ)區(qū)中，如圖7A所示，在半導(dǎo)體襯底(半導(dǎo)體晶片)31中形成用于溝槽電容器的溝槽，并在溝槽中形成半導(dǎo)體膜32和電容器絕緣膜(介電膜)33。半導(dǎo)體襯底31和半導(dǎo)體膜32由硅形成。絕緣膜33由氧化硅形成。換句話(huà)說(shuō)，存儲(chǔ)區(qū)包括半導(dǎo)體部分(半導(dǎo)體襯底31和半導(dǎo)體膜32)和絕緣部分(絕緣膜33)并存的混合區(qū)域。在混合區(qū)域上形成硬掩膜34，作為用于形成隔離溝槽的刻蝕掩膜。在本實(shí)施例中，氧化硅膜用作硬掩膜34。
在邏輯電路區(qū)中，如圖7B和圖7C所示，在半導(dǎo)體襯底31即半導(dǎo)體區(qū)域上形成硬掩膜34，作為用于形成隔離溝槽的刻蝕掩膜。由圖7B和圖7C可知，在邏輯電路區(qū)中，隔離溝槽的寬度不是恒定的，而是形成具有多種寬度的多個(gè)隔離溝槽。
接下來(lái)，通過(guò)各向異性等離子體干法刻蝕的處理裝置刻蝕工件30。該處理裝置的基本結(jié)構(gòu)與圖3所示的第一實(shí)施例的處理裝置相同。腔室101的容積(容量)為小于等于10升(在本實(shí)施例中為5.5升)。將工件30置于腔室101中的下電極104上，通過(guò)各向異性干法刻蝕，利用硬掩膜34作為掩膜進(jìn)行刻蝕。利用例如HBr和SF6的混合氣體作為刻蝕氣體。其結(jié)果是，如圖8A所示，在存儲(chǔ)區(qū)中，刻蝕半導(dǎo)體襯底31、半導(dǎo)體膜32和電容器絕緣膜33，從而形成多個(gè)具有相同寬度的隔離溝槽35a。如圖8B和圖8C所示，在邏輯電路區(qū)，刻蝕半導(dǎo)體襯底31，從而形成多個(gè)寬度不同的隔離溝槽35b。
在存儲(chǔ)區(qū)中，由于由硅形成的半導(dǎo)體部分(半導(dǎo)體襯底31和半導(dǎo)體膜32)與由氧化硅膜形成的絕緣部分(絕緣膜33)同時(shí)存在，所以需要在半導(dǎo)體部分的刻蝕速率與絕緣部分的刻蝕速率基本上相等的條件下進(jìn)行各向異性干法刻蝕。在邏輯電路區(qū)中，需要形成深度基本上相同而寬度不同的隔離溝槽。此外，存儲(chǔ)區(qū)中的隔離溝槽的深度需要與邏輯電路區(qū)中的隔離溝槽的深度基本上相等。通過(guò)利用HBr和SF6的混合氣體作為刻蝕氣體，可以試驗(yàn)性地使半導(dǎo)體部分的刻蝕速率與絕緣部分的刻蝕速率基本上相等。然而，僅僅通過(guò)利用這種刻蝕氣體，由于所謂的微負(fù)載效應(yīng)(microloading effect)，小寬度的隔離溝槽的深度變得小于大寬度的隔離溝槽的深度。所以，根據(jù)常規(guī)的刻蝕方法，極難在存儲(chǔ)區(qū)和邏輯電路區(qū)中形成既能滿(mǎn)足使半導(dǎo)體部分與絕緣部分的刻蝕速率基本上相等的條件，又具有不依賴(lài)于溝槽寬度的基本上相等的深度的隔離溝槽。
在本實(shí)施例中，為了防止上述問(wèn)題的發(fā)生，在刻蝕氣體在腔室101中的滯留時(shí)間為小于等于100毫秒的條件下進(jìn)行刻蝕。通過(guò)在這種條件下進(jìn)行刻蝕，可以在半導(dǎo)體部分的刻蝕速率相對(duì)于隔離部分的刻蝕速率的比率(刻蝕選擇比)基本上為1(例如，約0.8至1.2)的條件下，形成具有不依賴(lài)于溝槽寬度的基本上相等的深度的隔離溝槽。
如上所述，在邏輯電路區(qū)中形成具有不同寬度的隔離溝槽。在具有較大寬度的隔離溝槽中，由于通過(guò)刻蝕產(chǎn)生的反應(yīng)產(chǎn)物容易地從溝槽中排出，刻蝕可以容易地進(jìn)行。然而，在具有較小寬度的隔離溝槽中，由于反應(yīng)產(chǎn)物幾乎不能從溝槽中排出，刻蝕很難進(jìn)行。如果刻蝕氣體的滯留時(shí)間很長(zhǎng)，通過(guò)刻蝕產(chǎn)生的反應(yīng)產(chǎn)物的滯留時(shí)間也不可避免地變長(zhǎng)。因此，反應(yīng)產(chǎn)物幾乎不能從溝槽中排出。為此，如果在滯留時(shí)間很長(zhǎng)的條件下進(jìn)行刻蝕，具有較大寬度的隔離溝槽的深度相對(duì)較大，而具有較小寬度的隔離溝槽的深度相對(duì)較小。在本實(shí)施例中，由于滯留時(shí)間很短，反應(yīng)產(chǎn)物可容易地從具有較小寬度的隔離溝槽中排出，從而刻蝕可以在具有較小寬度的隔離溝槽中容易地進(jìn)行。因此，根據(jù)本實(shí)施例，可以在半導(dǎo)體部分和隔離部分的刻蝕速率基本上相等的條件下，形成具有與溝槽寬度無(wú)關(guān)的基本上相等的深度的隔離溝槽，從而形成性能和可靠性?xún)?yōu)良的半導(dǎo)體器件。
此外，在本實(shí)施例中，腔室的容積(容量)為小于等于10升，以使滯留時(shí)間縮短。由公式(1)可知，可以通過(guò)降低腔室中的壓力P縮短滯留時(shí)間。然而，如果腔室中的壓力太低，刻蝕選擇比改變，或者不能得到期望的刻蝕條件。在本實(shí)施例中，由于通過(guò)使腔室容積縮小而縮短滯留時(shí)間，當(dāng)然可以在期望的刻蝕條件下進(jìn)行刻蝕。
圖9是用以證明上述效果的測(cè)量結(jié)果的圖。圖中，橫軸表示隔離溝槽的寬度，縱軸表示溝槽的深度。被測(cè)量的部分是晶片的中心、邊緣以及它們的中間。
在滯留時(shí)間為小于等于100毫秒的條件下刻蝕樣品的條件如下腔室容積5.5升，腔室中的壓力3毫托，刻蝕氣體HBr和SF6，刻蝕氣體的流速HBr＝120sccm，SF6＝80sccm，上電極/下電極的供電功率800W/200W。
由公式(1)可得滯留時(shí)間為6.5毫秒。
在滯留時(shí)間大于100毫秒的條件下刻蝕樣品的條件如下腔室容積36升，
腔室中的壓力8毫托，刻蝕氣體HBr和SF6，刻蝕氣體的流速HBr＝60sccm，SF6＝40sccm，上電極/下電極的供電功率1000W/200W。
由公式(1)可得滯留時(shí)間為226.8毫秒。
由圖9可知，如果在滯留時(shí)間大于100毫秒的條件下進(jìn)行刻蝕，溝槽深度隨著溝槽寬度變化。然而，如果在滯留時(shí)間為小于等于100毫秒的條件下進(jìn)行刻蝕，可以形成具有基本上相等的深度的隔離溝槽而與溝槽寬度無(wú)關(guān)。
上述實(shí)施例中，在滯留時(shí)間為小于等于100毫秒的條件下的刻蝕處理中，HBr和SF6的混合氣體用作刻蝕氣體。然而，在刻蝕氣體中需要包括至少僅僅F。包括F的氣體的具體實(shí)例為SF6、NF3、CF4等。
根據(jù)上述第一和第二實(shí)施例，具有小于等于10升的容積的腔室用于得到使刻蝕氣體在腔室中的滯留時(shí)間為小于等于100毫秒的條件。然而，如果可得到使刻蝕氣體的滯留時(shí)間為小于等于100毫秒的條件，不一定需要利用具有小于等于10升的容積的腔室。
對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其它的優(yōu)點(diǎn)和修改將是顯而易見(jiàn)的。因此，本發(fā)明在其更寬范圍內(nèi)并不限于這里示出和說(shuō)明的具體細(xì)節(jié)和代表性實(shí)施例。因此，只要不脫離所附權(quán)利要求書(shū)及其等同替換限定的總發(fā)明構(gòu)思的精神或范圍，可以進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟將工件引入腔室，所述工件包括半導(dǎo)體襯底、在所述半導(dǎo)體襯底上形成的柵極絕緣膜，以及在所述柵極絕緣膜上形成的柵極電極膜；以及在所述腔室中形成柵極電極，所述柵極電極是通過(guò)各向異性干法刻蝕，相對(duì)于所述柵極絕緣膜選擇性地刻蝕所述柵極電極膜形成的，其中所述柵極電極的形成包括至少在露出部分所述柵極絕緣膜之后，在刻蝕氣體在所述腔室中的滯留時(shí)間為小于等于100毫秒的條件下，刻蝕所述柵極電極膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中至少在露出部分所述柵極絕緣膜之后刻蝕所述柵極電極膜，包括在露出部分所述柵極絕緣膜之前，在刻蝕氣體在所述腔室中的滯留時(shí)間為小于等于100毫秒的條件下，刻蝕所述柵極電極膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中至少在露出部分所述柵極絕緣膜之后刻蝕所述柵極電極膜，包括在露出除了所述柵極電極下面的部分之外的所述柵極絕緣膜的基本上整個(gè)表面之后，進(jìn)行過(guò)刻蝕。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述柵極絕緣膜由氧化硅膜形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述柵極電極包括多晶硅膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述刻蝕氣體包括至少Br。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述腔室具有小于等于10升的容積。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述刻蝕氣體的滯留時(shí)間T(秒)表示為T(mén)＝(V×P)/(1.27×10-2×F)其中V(升)表示所述腔室的容積，P(托)表示所述腔室中的壓力，F(xiàn)(sccm)表示所述刻蝕氣體的流速。
9.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟將工件引入腔室，所述工件包括由半導(dǎo)體形成的半導(dǎo)體區(qū)域以及半導(dǎo)體部分和絕緣部分并存的混合區(qū)域；以及在所述腔室中通過(guò)各向異性干法刻蝕，在各所述半導(dǎo)體區(qū)域和所述混合區(qū)域中形成溝槽，其中利用刻蝕氣體，并且在所述刻蝕氣體在所述腔室中的滯留時(shí)間為小于等于100毫秒的條件下，進(jìn)行所述溝槽的形成，通過(guò)所述刻蝕氣體，所述半導(dǎo)體部分的刻蝕速率與所述絕緣部分的刻蝕速率基本上相等。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中通過(guò)所述各向異性干法刻蝕，在所述半導(dǎo)體區(qū)域中形成多個(gè)深度基本上相同而寬度不同的溝槽。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中在所述半導(dǎo)體區(qū)域中形成的所述溝槽和在所述混合區(qū)域中形成的所述溝槽具有基本上相同的深度。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述半導(dǎo)體區(qū)域和所述半導(dǎo)體部分由硅形成。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述絕緣部分由氧化硅形成。
14.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述刻蝕氣體包括至少F。
15.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中在所述混合區(qū)域中將形成電容器。
16.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述腔室具有小于等于10升的容積。
17.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述刻蝕氣體的滯留時(shí)間T(秒)表示為T(mén)＝(V×P)/(1.27×10-2×F)其中V(升)表示所述腔室的容積，P(托)表示所述腔室中的壓力，F(xiàn)(sccm)表示所述刻蝕氣體的流速。
18.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述半導(dǎo)體區(qū)域包括在邏輯電路區(qū)中，所述混合區(qū)域包括在存儲(chǔ)區(qū)中。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中在所述混合區(qū)域中將形成用于存儲(chǔ)的溝槽電容器。
20.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述溝槽為隔離溝槽。
全文摘要
公開(kāi)了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟將工件引入腔室，所述工件包括半導(dǎo)體襯底、在所述半導(dǎo)體襯底上形成的柵極絕緣膜，以及在所述柵極絕緣膜上形成的柵極電極膜；以及在所述腔室中形成柵極電極，所述柵極電極是通過(guò)各向異性干法刻蝕，相對(duì)于所述柵極絕緣膜選擇性地刻蝕所述柵極電極膜形成的，其中所述柵極電極的形成包括至少在露出部分所述柵極絕緣膜之后，在刻蝕氣體在所述腔室中的滯留時(shí)間為小于等于100毫秒的條件下，刻蝕所述柵極電極膜。
文檔編號(hào)H01L21/28GK1763922SQ20051010671
公開(kāi)日2006年4月26日 申請(qǐng)日期2005年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月15日
發(fā)明者里中智哉, 佐佐木俊行, 成田雅貴 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝