[發明專利]修復多晶硅柵極側壁刻蝕損傷的方法及柵極的制造方法

有效

• 申請號: 200710039806.1
• 申請日: 2007-04-20
• 公開（公告）號: CN101290880A
• 公開（公告）日: 2008-10-22
• 發明（設計）人: 虞肖鵬;張復雄
• 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;H01L21/316;H01L21/336
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 李文紅

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，特別涉及一種修復多晶硅柵極側壁刻蝕損傷的方法及柵極的制造方法。

背景技術

半導體器件一般采用多晶硅作為柵極的材料。形成柵極的方法通常如下：在半導體襯底上形成柵氧化層；在所述柵氧化層上形成多晶硅層或多晶硅層與其它介質層堆棧結構；光刻并刻蝕所述多晶硅層或多晶硅層與其它介質層的堆棧結構，形成柵極。由于刻蝕過程中采用干法刻蝕，所述干法刻蝕中的等離子體會造成多晶硅柵極側壁的晶格結構被破壞，從而影響形成的半導體器件的性能。現有修復多晶硅柵極側壁刻蝕損傷的方法為高溫退火氧化或快速熱氧化。所述氧化的方法通過將柵極表面暴露于高溫的氧氣氣氛中，在所述多晶硅柵極側壁表面形成薄氧化層，達到修復被破壞的晶格結構的目的。然而，所述的高溫退火氧化或快速熱氧化在修復柵極側壁損傷的同時，也對所述柵極下面的柵氧化層造成影響，引起柵氧化層變厚。如圖1所示的剖面示意圖，柵極14兩側的柵氧化層12下方的半導體襯底10被氧化，生成氧化層13，所述氧化層13延伸至柵極14的下方，呈“鳥嘴“形狀，使得柵極14和半導體襯底10之間的氧化層變厚，影響形成的半導體器件的開啟特性和靈敏度。

專利號為US?6794313?B1的美國專利公開了一種對多晶硅柵極側壁的氧氣等離子體處理方法。圖2至圖5為所述美國專利公開的方法的各步驟相應結構的剖面示意圖。如圖2所示，在半導體襯底10上依次形成柵氧化層12、多晶硅層14和硬掩膜層16；接著，通過光刻刻蝕在所述硬掩膜層16上形成柵極圖案，如圖3所示，以所述硬掩膜層16作為刻蝕阻擋層，刻蝕掉部分所述多晶硅層14；如圖4所示，用氧氣等離子體20對刻蝕后剩余的多晶硅層14表面進行氧化處理，形成氧化層22；如圖5所示，以所述硬掩膜層16為刻蝕阻擋層，繼續刻蝕所述多晶硅層14，并執行所述氧氣等離子體處理工藝。隨著所述刻蝕和氧氣等離子體處理工藝的進行，所述氧化層22沿著所述暴露出的多晶硅層14的側壁向下生長，直至與所述柵氧化層12接觸。該方法通過在刻蝕所述多晶硅層14形成柵極的過程中引入氧氣等離子體處理工藝，對多晶硅柵極的側壁進行氧化處理，然而該方法需要多步刻蝕和等離子體氧化處理工藝，使得刻蝕工藝減緩，工藝復雜化。

發明內容

本發明提供一種修復多晶硅柵極側壁刻蝕損傷的方法及柵極的制造方法，該方法工藝簡單，并能夠避免在修復柵極側壁刻蝕損傷時對柵氧化層的影響。

本發明提供的一種修復多晶硅柵極側壁刻蝕損傷的方法，包括：

提供具有多晶硅柵極的半導體襯底；對所述柵極執行原位生成水蒸氣氧化工藝，在所述柵極側壁形成氧化層；在所述柵極側壁形成側壁層。

可選的，所述原位生成水蒸氣氧化工藝中氧氣流量為1至15slm，氫氣的流量為0.1至10slm。

可選的，所述原位生成水蒸汽氧化工藝中用氮氣或惰性氣體作為稀釋氣體。

可選的，所述原位生成水蒸氣氧化工藝的溫度為800至1200度。

可選的，所述原位生成水蒸氣氧化工藝中環境的壓力為5至20Torr。

可選的，所述形成的氧化層厚度小于10nm。

本發明還提供一種柵極的制造方法，包括：提供半導體襯底；在所述半導體襯底上形成柵氧化層；在所述柵氧化層上形成多晶硅層和金屬硅化物層；在所述金屬硅化物層上形成硬掩膜層；圖形化并刻蝕所述多晶硅層和金屬硅化物層，形成柵極；對所述柵極執行原位生成水蒸氣氧化工藝，在所述柵極側壁形成氧化層；在所述柵極側壁形成側壁層。

可選的，所述原位生成水蒸氣氧化工藝中氧氣流量為1至15slm，氫氣的流量為0.1至10slm。

可選的，所述原位生成水蒸氣氧化工藝的溫度為800至1200度。

本發明還提供一種柵極的制造方法，包括：提供半導體襯底；在所述半導體襯底上形成柵氧化層；在所述柵氧化層上依次形成第一多晶硅層、介質層和第二多晶硅層；圖形化并刻蝕所述第一多晶硅層、介質層和第二多晶硅層，形成柵極；對所述柵極執行原位生成水蒸氣氧化工藝，在所述柵極側壁形成氧化層；在所述柵極側壁形成側壁層。

可選的，所述介質層為氧化硅、氮化硅中的一種或組合。

可選的，所述原位生成水蒸氣氧化工藝的溫度為800至1200度。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：