[發明專利]半導體器件柵極的制造方法

有效

• 申請號: 200610030811.1
• 申請日: 2006-09-04
• 公開（公告）號: CN101140873A
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發明（設計）人: 馬擎天;張海洋;劉乒
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/336
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 逯長明

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，特別涉及一種金屬氧化物半導體(MOS)器件柵極的制造方法。

背景技術

隨著半導體制造技術的飛速發展，半導體器件為了達到更快的運算速度、更大的數據存儲量以及更多的功能，晶片朝向更高的元件密度、高集成度方向發展，半導體器件的柵極變得越來越細且長度變得較以往更短。在制造工藝進入65nm工藝節點之后，柵極的最小線寬已經可以達到40nm。在此情況下，柵極的制造對于MOS器件的性能優劣起著至關重要的作用。

多晶硅是制造柵極的優選材料，其具有特殊的耐熱性以及較高的刻蝕成圖精確姓。柵極的制造方法首先需在半導體襯底上形成一層柵極氧化硅，然后在柵極氧化層上沉積多晶硅層，隨后涂布具有流動性的底部抗反射層(BARC)和光刻膠，圖案化光刻膠層后刻蝕多晶硅層形成柵極。申請號為200410093459的中國專利申請公開了一種柵極制造方法，其采用BARC和光致抗蝕劑作為掩膜刻蝕多晶硅層形成柵極。圖1至圖3為說明現有柵極制造方法的剖面示意圖。如圖1所示，在半導體襯底100上生長一層柵極氧化層110，在柵極氧化層110上沉積多晶硅層120，然后對多晶硅層進行刻蝕以便形成柵極。在這個過程中首先需在多晶硅層表面形成BARC層130，然后再涂布光刻膠，BARC層130的作用是使顯影后的光刻膠圖形更加清晰。接下來如圖2所示，對光刻膠進行圖案化，以定義出柵極的位置。以光刻膠圖形140為掩膜，刻蝕BARC層130。然后繼續以光刻膠圖形140和BARC層130為掩膜刻蝕多晶硅層120，形成柵極150，如圖3所示。

但是，在上述過程中，由于刻蝕氣體多為含氟氣體，在刻蝕過程中，刻蝕氣體中的氟會與光刻膠和BARC等有機物反應生成有機聚合物(polymer)，沿柵極刻蝕方向沉積于柵極底部與柵極氧化層110接觸的位置，造成根部缺陷(footing)，如圖3中所示的160。這種根部缺陷的存在會影響柵極的線寬特征尺寸，尤其是在65nm技術節點柵極寬度極小的情況下，即使寬度只有1nm的polymer也將對柵極線寬特征尺寸造成不利影響，使柵極的有效溝道長度改變，破壞器件性能。

發明內容

本發明提供了一種半導體器件柵極的制造方法，能夠去除刻蝕多晶硅形成柵極時出現的柵極根狀聚合物缺陷。

本發明的一個目的在于提供一種半導體器件柵極的制造方法，包括：

在半導體襯底上形成介質層；

在所述介質層上形成多晶硅層；

在所述多晶硅層上形成掩膜層并圖案化所述掩膜層以定義柵極的位置；

刻蝕所述掩膜層和多晶硅層形成柵極；

去除黏附于所述柵極根部的聚合物；

移除所述掩膜層。

去除黏附于所述柵極根部的聚合物的步驟包括：氧化黏附于所述柵極根部的聚合物；濕法清洗氧化后的聚合物。

所述氧化為氧氣等離子體各向異性腐蝕。

所述氧氣等離子體各向異性腐蝕的工藝參數包括：反應室壓力為2～15mTorr，射頻功率為100～1000W；襯底偏置電壓為10～200V，氧氣的流量為50～500sccm。所述刻蝕時間為50～600S。

所述掩膜層包括光致抗蝕劑和抗反射層。所述光致抗蝕劑層的厚度為1500～2500。所述抗反射層為富硅聚合物，厚度為1500～2000。

所述掩膜層采用灰化工藝去除。

本發明的另一個目的在于提供一種半導體器件柵極的制造方法，包括：

在半導體襯底上形成介質層；

在所述介質層上形成多晶硅層；

在所述多晶硅層上形成掩膜層并圖案化所述掩膜層以定義柵極的位置；

刻蝕所述掩膜層和多晶硅層形成柵極；

氧化黏附于所述柵極根部的聚合物；

濕法去除氧化后的聚合物；

移除所述掩膜層。

所述氧化為具有方向性的氧化。所述方向性氧化的工藝參數包括：反應室壓力為2～15mTorr，射頻功率為100～1000W；襯底偏置電壓為10～200V，氧氣的流量為50～500sccm。所述刻蝕時間為50～600S。

所述掩膜層包括光致抗蝕劑和抗反射層。

所述掩膜層采用灰化工藝去除。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：