[發明專利]多晶硅疊層、雙柵以及半導體材料疊層刻蝕方法

有效

• 申請號: 201010198424.5
• 申請日: 2010-06-11
• 公開（公告）號: CN101908479A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: 張振興;奚裴
• 申請（專利權）人: 上海宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L21/3065
• 分類號: H01L21/3065;H01L21/28
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及半導體器件制造領域，更具體地說，本發明涉及一種多晶硅疊層刻蝕方法、以及一種采用了該多晶硅疊層刻蝕方法的雙柵半導體器件的雙柵刻蝕方法和半導體材料疊層刻蝕方法。

背景技術

在半導體器件的工藝過程中，在制造某些器件的情況下，需要制造多晶硅疊層，即層疊在一起的多層多晶硅層(其中大部分情況下主要是制造兩層多晶硅層)。而且，在大多數情況下，往往希望多晶硅疊層中的各個多晶硅層是對準的，即，希望這些多晶硅層的側壁盡量處于一條直線上。

一般，在多晶硅疊層的刻蝕過程中，頂部多晶硅層首先被刻蝕，隨后刻蝕底部多晶硅層。但是，在底部多晶硅層的刻蝕過程中，之前的步驟中已經刻蝕出來的頂部多晶硅層的輪廓往往會被這個后續的底部多晶硅層刻蝕工藝所影響(即，頂部多晶硅曾再次受到用于刻蝕底部多晶硅層的刻蝕劑的刻蝕)，甚至頂部多晶硅層可能被破壞，并且通常會產生一定的“底切度”(undercut)，形成一個側壁上的橫向倒凹(請參見圖1)。該橫向倒凹甚至可能使得頂部多晶硅層的截面呈現出一個上寬下窄的楔形(請參見圖2)。并且，這樣得到的多晶硅疊層將導致WAT(晶片接受度測試，用于在工藝流程結束后對芯片做的電性測量，用來檢驗各段工藝流程是否符合標準)相關參數失效，使得無法正確地對成品器件進行測試。

針對上述問題，現有技術中的已知的解決方案通常采用降低偏置功率或者增大鈍化氣體。但是，這些解決方案都主要存在如下兩個問題，首先，第一個問題是底部多晶硅殘留，即，由于刻蝕不夠而出現未刻蝕完全的現象；其次，第二個問題是所形成的多晶硅疊層中的頂部多晶硅層會出現上寬下窄的楔形輪廓。更具體地說，頂部多晶硅層由于受到后續刻蝕的影響而出現刻蝕不均勻所產生的楔形。所以，在某些情況下，這些解決方案根本無法使上部多晶硅層的輪廓得到改善。

總之，在現有技術中，上部多晶硅層和下部多晶硅層之間往往無法得到平衡。因此，需要開發出一種能夠解決上述技術問題的新的多晶硅疊層的刻蝕方法。

發明內容

為了解決上述技術中存在的刻蝕過程中出現的側壁上的倒凹的技術問題，本發明提供了一種多晶硅疊層刻蝕方法，并且，所述多晶硅疊層刻蝕方法在消除了側壁上的倒凹的同時，能夠防止出現底部多晶硅殘留以及頂部多晶硅層楔形輪廓。

根據本發明的第一方面，提供了一種多晶硅疊層刻蝕方法，所述多晶硅疊層刻蝕方法包括：

光刻膠涂覆步驟，用于在頂部多晶硅層上涂覆光刻膠；

曝光步驟，用于對光刻膠進行曝光以得到光刻膠圖案；

第一刻蝕步驟，用于以得到的光刻膠圖案為掩模刻蝕頂部多晶硅層，以使得刻蝕后的頂部多晶硅層的截面形成一個上窄下寬的梯形；以及

第二刻蝕步驟，用于以得到的光刻膠圖案為掩模刻蝕底部多晶硅層。

根據所述步驟，在最開始的頂部多晶硅刻蝕過程中，多晶硅層側壁被刻蝕成傾斜狀，即刻蝕后的頂部多晶硅層形成一種上窄下寬的梯形；這樣，在后續的底部多晶硅層刻蝕過程中，第一刻蝕步驟中所形成的上窄下寬的梯形形狀(即傾斜側壁)抵消了后續刻蝕步驟對已經形成的頂部多晶硅層的不利影響。從而，所得到的多晶硅疊層的側壁能夠相對比較垂直，消除了側壁上的倒凹。

并且，由于采用了第一刻蝕步驟中的上窄下寬的梯形斜面，所以可以正常地執行第二刻蝕步驟，因此該刻蝕方法還保證了不會出現底部多晶硅殘留以及頂部多晶硅層上寬下窄的楔形輪廓。

并且，根據本發明的另一方面，還提供了一種雙柵半導體器件的雙柵刻蝕方法，其中所述雙柵半導體器件包括控制柵極和浮柵；所述雙柵刻蝕方法包括：

光刻膠涂覆步驟，用于在頂部多晶硅層上涂覆光刻膠；

曝光步驟，用于對光刻膠進行曝光以得到光刻膠圖案；

第一刻蝕步驟，用于以得到的光刻膠圖案為掩模刻蝕頂部多晶硅層以形成控制柵極，以使得所形成的控制柵極的截面形成一個上窄下寬的梯形；以及

第二刻蝕步驟，用于以得到的光刻膠圖案為掩模刻蝕底部多晶硅層以形成浮柵。

與本發明第一方面相同，根據本發明第二方面的雙柵刻蝕方法的所述步驟，在最開始的控制柵極的刻蝕過程中，多晶硅層側壁被刻蝕成傾斜狀，即刻蝕后的控制柵極形成了一種上窄下寬的梯形；這樣，在后續的浮柵的刻蝕過程中，之前第一刻蝕步驟中所形成的上窄下寬的梯形形狀(即傾斜側壁)抵消了后續刻蝕步驟對已經形成的頂部多晶硅層的不利影響。從而，所得到的多晶硅疊層(即，雙柵結構)的側壁能夠相對比較垂直，消除了側壁上的倒凹；同樣，該雙柵刻蝕方法保證了不會出現底部多晶硅殘留以及控制柵極的上寬下窄的楔形輪廓。