[發明專利]提高側墻角均勻度的方法

有效

• 申請號: 201010104013.5
• 申請日: 2010-01-27
• 公開（公告）號: CN102136419A
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發明（設計）人: 趙林林;張海洋
• 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: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 牛崢;王麗琴

技術領域

本發明涉及半導體加工制作技術，具體涉及提高側墻角均勻度的方法。

背景技術

目前，集成電路技術已經進入超大規模集成電路時代，隨著集成電路的工藝尺寸越來越精細，對于從晶圓(wafer)加工到各種后續處理工藝都提出了更高更細致的技術要求。其中，Poly?film的關鍵尺寸均勻度(CriticalDimensional?Uniformity，CDU)就是衡量Poly?Etch工序加工質量優劣的重要指標參數，所述的關鍵尺寸是否均勻，會在很大程度上影響wafer的良率(yield)以及最終加工得到的門電路的工作性能，因此各集成電路制造工藝商都在努力尋找提高CDU的方法。

poly?film的厚度是Poly?film關鍵尺寸的其中一個參數，在現有技術條件下，該參數可以達到的最小誤差范圍為±3％——比如，對于設計要求厚度為100納米的poly?film，目前實際加工所能得到的尺寸大約在97～103納米的范圍內，而經過對實際加工過程的測量和統計，所述3％的誤差范圍在進行柵極刻蝕(Poly?Etch)工序的過程中，會導致刻蝕后的poly關鍵尺寸出現±2％的誤差，此時poly關鍵尺寸主要體現為側墻角度(Sidewall?Angle，SWA)，經過Poly?Etch工序后形成的wafer表面的剖面結構如圖1所示，所述SWA即為殘留的poly?film與柵氧化物層(Gate?Oxide)的夾角——在理想情況下(即設計要求)所述SWA應當為90度，由于poly?film厚度的誤差會導致加工得到的SWA以90度為基準出現±2％的誤差。

進一步地，所述SWA的尺寸又對于最終得到的器件性能具有關鍵性的影響——通過實際測量統計和理論計算，SWA出現2％的誤差將會導致最終加工得到的MOS管出現5％的飽和電流偏差。可見，SWA的CDU對于最終加工得到的電路器件和整個集成電路的工作性能具有巨大的影響。

為了減小SWA的誤差所造成的器件性能的漂移，業界嘗試采用通過減小Poly?film厚度的誤差范圍以減小SWA變化范圍的方法，但是在實際應用中，進一步縮小Poly?film厚度±3％的誤差范圍幾乎是無法實現的——原因主要在于成本控制方面，為了進一步縮小這3％的誤差，就需要提高整條生產線的設計精度和降低系統誤差，而這對于生產線上的加工設備而言就意味著幾倍甚至十幾倍地增加設備成本，從而在實際工業生產上很難進行應用。

發明內容

本發明提供一種提高側墻角均勻度的方法，能夠有效提高Poly?Etch后得到的SWA的均勻度，且不會導致成本的顯著增加。

為達到上述目的，本發明的技術方案具體是這樣實現的：

一種提高側墻角均勻度的方法，應用于柵極刻蝕流程中的抗反射涂層打開Barc?open工序，該方法包括：

根據實驗統計值生成柵極薄膜的厚度與Barc?open工序中使用的刻蝕環境參數的對應關系，在對晶圓進行Barc?open前，測量晶圓上柵極薄膜的厚度；

根據測量得到的柵極薄膜的厚度、以及所述柵極薄膜的厚度與Barcopen工序中使用的刻蝕環境參數的對應關系，設定Barc?open工序中使用的刻蝕環境參數的取值，并采用設定值的刻蝕環境參數進行Barc?open工序。

所述根據實驗統計值生成柵極薄膜的厚度與Barc?open工序中使用的刻蝕環境參數的對應關系的方法包括：

通過實驗得到對于各種柵極薄膜厚度，經過Barc?open工序能夠得到理想側墻角形狀的刻蝕環境參數的經驗值；

利用所述柵極薄膜厚度及其對應的刻蝕環境參數的經驗值，擬合得到表示所述柵極薄膜厚度與Barc?open工序中使用的該刻蝕環境參數對應關系的曲線。

所述刻蝕環境參數包括：刻蝕氣體的濃度、刻蝕氣體的氣壓、流量以及偏置電壓中一個或多個參數的組合。

當所述刻蝕環境參數為偏置電壓時，所述柵極薄膜的厚度與Barc?open工序中使用的刻蝕環境參數的對應關系為二維坐標平面內一條斜率小于0的直線，其斜率和截距由制程工藝決定。