[发明专利]制造半导体器件的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年2月27日提交的韩国专利申请No.10-2008-0017693的优先权，通过引用将其全部内容并入本发明。

技术领域

本发明涉及一种制造半导体器件的方法，并且更具体地涉及当蚀刻在氧化物层上形成的氮化物层时可使对氧化物层的损伤最小化的制造半导体器件的方法。

背景技术

在半导体器件中，非易失性存储器件可包括电荷存储层，该电荷存储层由绝缘层(例如，氮化物层)而不是由作为导电层的多晶硅层形成。

其中电荷存储层由导电层形成的非易失性存储器件具有如下缺点：如果在浮置栅极上存在细微缺陷，那么电荷保持时间变得显著降低。然而，在绝缘层如氮化物层形成作为电荷存储层的非易失性存储器件中，存在的优点在于由于氮化物层的性能而导致工艺缺陷降低。

此外，在电荷存储层由导电层形成的非易失性存储器件中，由于在浮置栅极下形成厚度为约以上的隧道绝缘层，因此在实现半导体器件的低压操作和高速操作方面存在限制。然而，在绝缘层作为电荷存储层的非易失性存储器件中，能够降低在电荷存储层下形成的直接隧道绝缘层的厚度。因此，存储器件可以以低压和小功率高速操作。

通常，当非易失性存储器件包含用作电荷存储层的绝缘层时，通过浅沟槽隔离(STI)工艺在半导体衬底上形成隔离层。然后在包括隔离层的半导体衬底上形成作为直接隧穿绝缘层(direct tunneling insulating layer)的氧化物层、作为在其中存储电荷的电荷存储层的氮化物层、作为电荷阻挡层的氧化物层和作为栅电极层的导电层。随后，实施用于形成栅极图案的蚀刻工艺以形成构成存储单元的栅极。

如上所述，然而，由于直接隧穿绝缘层具有极小的厚度，如果在用于电荷存储层的蚀刻工艺期间，暴露的直接隧穿绝缘层与电荷存储层一起蚀刻，则半导体衬底的有源区被直接暴露，使得有源区可受到损伤。结果，非易失性存储器件的操作特性会受到不利影响。

在用于制造半导体器件的工艺中，在栅极绝缘层上形成栅极之后，可在栅极的侧壁上形成栅极间隔物以保护栅极。通常，在包括栅极的半导体衬底上形成厚度足以保持栅极的台阶的绝缘层例如氮化物层。然后实施用于氮化物层的各向异性刻蚀工艺以形成栅极间隔物。然而，在用于氮化物层的蚀刻工艺期间，暴露的栅极绝缘层可与氮化物层一起蚀刻。在这种情况下，半导体衬底的有源区也直接暴露，使得有源区可受到损伤。由于对有源区的损伤，非易失性存储器件的操作特性会受到不利影响。

发明内容

在根据本发明的制造半导体器件的方法中，使用蚀刻气体来实施用于蚀刻电荷存储层的工艺，通过该蚀刻工艺，隧道绝缘层比电荷存储层蚀刻的较少。因此，当图案化电荷存储层时，能够防止在电荷存储层下形成的隧道绝缘层受到损伤。

根据本发明的一个实施方案的制造半导体器件的方法，包括以下步骤：提供其上形成有隧道绝缘层和由绝缘材料形成的电荷存储层的半导体衬底；在电荷存储层上形成堆叠层；图案化所述堆叠层以暴露电荷存储层的一部分；和使用溴化氢(HBr)气体、氯(Cl₂)气体、氯化氢(HCl)气体或其混合气体中的一种，来蚀刻暴露的电荷存储层。

隧道绝缘层可由氧化物层形成。电荷存储层可由氮化物层形成。第一附加气体可与蚀刻气体混合以提高相对于隧道绝缘层的蚀刻选择比。蚀刻电荷存储层的步骤可还包括以下步骤：当通过蚀刻气体蚀刻电荷存储层时，在暴露隧道绝缘层之前将第一附加气体与蚀刻气体混合。蚀刻电荷存储层的步骤可使用与第一附加气体混合的蚀刻气体来实施，直至暴露隧道绝缘层。第一附加气体可包括氧(O₂)气体。第二附加气体可与蚀刻气体混合以提高对于电荷存储层的蚀刻选择比。第二附加气体可包括氩(Ar)气体、氦(He)气体、氙(Xe)气体、氮(N₂)气体或其混合气体中的一种。可以在施加20～200W的偏压功率的状态下实施蚀刻电荷存储层的步骤。

根据本发明的另一个实施方案制造半导体器件的方法，包括以下步骤：提供其上形成有氧化物层和氮化物层的半导体衬底；和使用溴化氢(HBr)气体、氯(Cl₂)气体、氯化氢(HCl)气体或其混合气体中的一种作为蚀刻气体来蚀刻氮化物层。