[發明專利]一種柵氧刻蝕方法和多柵極制作方法有效

申請號：	201110414386.7	申請日：	2011-12-12
公開（公告）號：	CN103165437A	公開（公告）日：	2013-06-19
發明（設計）人：	陳亞威	申請（專利權）人：	無錫華潤上華科技有限公司
主分類號：	H01L21/311	分類號：	H01L21/311;H01L21/28
代理公司：	北京集佳知識產權代理有限公司 11227	代理人：	常亮;李辰
地址：	214028 江蘇省無***	國省代碼：	江蘇;32
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種刻蝕方法柵極制作方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及半導體領域的制程工藝，尤其涉及一種多柵極制作過程中的柵氧化層刻蝕方法。

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，半導體晶片朝向更高的元件密度、高集成度方向發展。在一些芯片的制作過程中，往往因不同器件的電學性質，對這些器件要求的柵極厚度也不一致，因此業內形成了多柵極的制作工藝。

請參見圖1，以雙柵極制作工藝為例：在襯底10上分別定義第一器件11和第二器件12的區域，首先在兩種器件的表面形成一層相同厚度的柵氧化層13，然后采用光刻工藝，將第一器件11區域上的柵氧化層刻蝕掉，留下第二器件12上的柵氧化層，最后在兩器件表面第二次形成一層相同厚度的柵氧換層14。這樣在第一器件11上方的柵氧化層厚度就是柵氧化層14的厚度，而第二器件12上方的柵氧化層厚度就是柵氧化層13加上柵氧化層14的總厚度，從而形成兩種器件的不同厚度的柵氧化層。

上述方法中，在對第一層柵氧化層13進行刻蝕時，業內目前普遍采用濕法刻蝕工藝進行。該濕法刻蝕的時間成為能否保證多柵極器件質量的關鍵因素：如果刻蝕時間過短，則第一層柵氧化層未能被刻蝕干凈，遺留的柵氧化層在第二次柵氧化層制作時，會形成疊加，從而導致第一器件的柵極過高，影響器件的電學性質。如果刻蝕時間過長，則將第一柵氧化層刻蝕完畢后，刻蝕液中的酸性液體會進一步腐蝕硅層表面，雖然通常的刻蝕液不易與硅發生反應，但是硅表面的部分分子鍵會被破壞，從而形成微小顆粒物，這種顆粒物會在后續的清洗過程中進一步成長，并在制作柵極多晶硅(poly)的時候，導致poly層產生滾雪球效應，成為大顆粒物缺陷，如圖2所示。這種大顆粒物會在poly層刻蝕完成后，導致柵極的橋接缺陷，如圖3所示，嚴重影像器件的質量。

因此，有必要對現有的柵氧化層刻蝕工藝做改進，以改變刻蝕中可能引起的各種缺陷。

發明內容

有鑒于此，本發明的一個目的在于提出一種柵氧化物的刻蝕方法，該刻蝕方法在刻蝕柵氧化物時，能夠保證柵氧化物在被刻蝕干凈的情況下，將硅層表面的破壞程度降到最小，從而減少后續過程中柵極多晶硅層中大顆粒缺陷的產生，以提高器件的質量。同時本發明還提出一種多柵極的制作方法，該多柵極制作方法利用上述的柵氧化物刻蝕方法對第一層柵氧化物進行刻蝕，從而保證多層柵氧化物的制作質量，進而提高多柵極器件的質量。

根據本發明的目的提出的一種柵氧刻蝕方法，該刻蝕方法用以去除光刻工藝中，沒有被光刻膠覆蓋的柵氧化層，所述刻蝕方法為濕法刻蝕，包括步驟：

主刻蝕，采用氟化氨和氟化氫的混合液為刻蝕液，對柵氧化層進行刻蝕，主刻蝕時間由柵氧化層的厚度而定；

主過刻，采用和上述主刻蝕相同的刻蝕液進行刻蝕，主過刻時間小于主刻蝕時間的30％；

第一輔刻蝕，采用硫酸和雙氧水的混合液為刻蝕液，對上述主過刻之后的柵氧化層進行清洗，以去除柵氧化層上的光刻膠有機物；

第二輔刻蝕，采用氫氧化氨、雙氧水和水的混合液為刻蝕液，對上述第一輔刻蝕之后的柵氧化層進行清洗，以去除殘余光刻膠和無機顆粒物，

其中，所述氫氧化氨、雙氧水和水的比例為1∶2∶10。

優選的，所述氟化氨和氟化氫的體積比為50∶1。

優選的，所述硫酸和雙氧水的比例為4∶1。

根據本發明的另一目的提出的一種多柵極制作方法，用于在芯片上形成至少兩種具有不同柵極厚度的器件，其中第一器件具有第一厚度的第一柵極，第二器件具有第二厚度的第二柵極，該第二柵極厚于該第一柵極，該制作方法包括步驟：

在襯底上制作第一柵氧化層，所述第一柵氧化層的厚度等于所述第二柵極的第二厚度減所述第一柵極的第一厚度；

在所述第一柵氧化層上涂布光刻膠，以第一器件和第二器件的分布圖形對該光刻膠進行曝光、顯影，去除第一器件所在區域的光刻膠；

采用如權利要求1所述的柵氧刻蝕方法對沒有被光刻膠覆蓋的第一柵氧化層進行刻蝕；