[發(fā)明專利]半導(dǎo)體器件柵極的制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610030814.5
• 申請日: 2006-09-04
• 公開（公告）號: CN101140874A
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬擎天;劉乒;張海洋
• 申請（專利權(quán)）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(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 逯長明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種半導(dǎo)體晶體管的柵極制造方法。

背景技術(shù)

多晶硅是制造柵極的優(yōu)選材料，其具有特殊的乃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(dǎo)體襯底上形成一層?xùn)艠O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防反射層(BARC)和光刻膠，圖案化光刻膠層后刻蝕多晶硅層形成柵極。圖1至圖4為說明現(xiàn)有柵極制造方法的剖面示意圖。如圖1所示，在襯底100上生長一層?xùn)艠O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，然后再涂布光刻膠以使顯影后的圖形更清晰。對光刻膠進行圖案化后，以光刻膠圖形140為掩膜刻蝕多晶硅層形成柵極。

隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體器件為了達到更快的運算速度、更大的數(shù)據(jù)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(fā)展，半導(dǎo)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(jié)點之后，柵極的最小特征尺寸已經(jīng)達到65nm以下，甚至達到40nm。在此條件下，光刻膠圖形140的寬度要與柵極寬度相適應(yīng)，且為了刻蝕工藝的要求需要具有高而窄的形貌特征。然而，如圖2所示，高而窄的光刻膠圖形140在長時間削減和刻蝕過程中易出現(xiàn)物理形貌倒塌的現(xiàn)象。若為了避免倒塌現(xiàn)象而降低光刻膠圖形140的高度，那么在后續(xù)刻蝕過程中，由于光刻膠量不足，光刻膠很快被刻蝕盡，從而對具有流動性且失去光刻膠保護的BARC層130造成不規(guī)則的削減刻蝕，如圖3所示。如果以外形輪廓不規(guī)則的BARC層作為掩膜繼續(xù)刻蝕多晶硅層120，則會導(dǎo)致柵極170形狀輪廓不規(guī)則，如圖4所示。

申請?zhí)枮?00410093459的中國專利申請公開了一種可以減小柵特征尺寸的柵極制造方法，其采用兩步削減刻蝕工藝，第一步是對光刻膠和抗反射層進行削減，再通過各向異性刻蝕形成自對準硬掩膜，然后在光刻膠與有機抗反射層的保護下對硬掩膜進行各向同性的橫向刻蝕，完成第二步削減，形成小于90納米的硬掩膜。其雖然解決了光刻膠在長時間的削減工藝中損耗過大帶來的一系列尺寸偏移、物理形貌倒塌等工藝問題，但是這種兩步削減的制造柵極的工藝方法需要形成由氮化硅組成的硬掩膜，這無疑增加了工藝復(fù)雜程度，而且硬掩膜的去除使用磷酸，容易對攙雜的柵極造成腐蝕。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件柵極的制造方法，能夠制造外形輪廓良好的柵極，且無需形成硬掩膜。

為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件柵極的制造方法，包括：

在半導(dǎo)體襯底上形成電介質(zhì)層；

在所述電介質(zhì)層上形成多晶硅層；

在所述多晶硅層上形成堆棧層結(jié)構(gòu)；

在所述堆棧層結(jié)構(gòu)上形成光致抗蝕劑層；

圖案化所述光致抗蝕劑層以定義柵極的位置；

刻蝕所述堆棧層結(jié)構(gòu)和多晶硅層形成柵極。

所述堆棧層結(jié)構(gòu)包括：

在所述多晶硅上形成的第一抗反射層；

在所述第一抗反射層上形成的低溫氧化層；

在所述低溫氧化層上形成的第二抗反射層。

所述光致抗蝕劑層的厚度為1500～2500。

所述第一抗反射層為富硅聚合物，利用旋涂(spin-on)工藝形成，厚度為1500～2000。

所述富硅聚合物為布魯爾科技有限公司商標為GF系列產(chǎn)品。

所述低溫氧化層的厚度為200～700。

所述第二抗反射層為底部抗反射層(BARC)，厚度為1000～1200。

所述多晶硅層的厚度為800～1200。

所述方法還包括利用灰化工藝去除第一抗反射層的步驟。

本發(fā)明提供的另一種半導(dǎo)體器件柵極的制造方法，包括：

在半導(dǎo)體襯底上形成電介質(zhì)層；

在所述電介質(zhì)層上形成多晶硅層；

在所述多晶硅層上形成第一抗反射層；

在所述第一抗反射層上形成低溫氧化層；

在所述低溫氧化層上形成第二抗反射層；

在所述第二抗反射層上形成光致抗蝕劑層；

圖案化所述光致抗蝕劑層以定義柵極的位置；

依次刻蝕所述第一抗反射層、低溫氧化層、第二抗反射層和多晶硅層形成柵極。

所述光致抗蝕劑層的厚度為1500～2500；所述第一抗反射層的厚度為1500～2000；所述低溫氧化層的厚度為200～700；所述第二抗反射層的厚度為1000～1200。