[發明專利]雙柵氧器件的制造方法

有效

• 申請號: 201310177577.5
• 申請日: 2013-05-14
• 公開（公告）號: CN103280403A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 黃君;毛智彪;崇二敏
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/027
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;林彥之

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種雙柵氧器件的制造方法。

背景技術

隨著半導體技術的發展，往往需要在一個集成電路芯片上集成多個功能器件，而多個功能器件一般需要對應設置不同的場效應晶體管(FETs)。多柵氧(multiple?gate?oxide)工藝是在同一芯片內制作多個不同場效應晶體管的常用方法。

現有技術已經提供了多種實現多柵氧的工藝，圖1A至圖1D顯示了雙柵氧(dual?gate?oxide)的一種現有制作工藝流程。如圖1A所示，在已經形成淺隔絕溝道12并且沉積了氧化硅薄膜13的硅片11上涂布光刻膠14；圖1B中，曝光和顯影后暴露出待刻蝕的薄區域15，受到光刻膠14保護的厚區域16；再參閱圖1C，采用濕法刻蝕工藝，完全去除待刻蝕的薄區域15的氧化硅薄膜；接著如圖1D所示，去除剩余的光刻膠14后，再次沉積氧化硅，在氧化硅薄膜13的薄區域15和厚區域16上形成不同厚度的氧化硅層，即所謂的雙柵氧結構。在薄區域15和厚區域16上，可以制作出不同的場效應晶體管。

如上述傳統工藝中，濕法刻蝕氧化硅薄膜13的工藝是將沉積了氧化硅薄膜13的硅片11置于酸性溶液中，其中，常用的酸性溶液比如氫氟酸(HF)。酸性溶液在刻蝕氧化硅薄膜13的同時也會對光刻膠14產生作用，形成工藝缺陷，主要的工藝缺陷包括光刻膠殘留和碳化硅(SiC)沉積。具體來說，形成光刻膠殘留缺陷是因為酸性溶液會浸蝕光刻膠，將光刻膠薄膜中的部分高分子化合物從光刻膠薄膜中剝離出來，導致在硅片表面形成缺陷；碳化硅沉積缺陷的形成機理是，氫氟酸與氧化硅反應會生成六氟化硅(SiF₆)，六氟化硅與光刻膠薄膜中的高分子化合物進一步反應會生成碳化硅微粒，然后在硅片上形成沉積。

為解決上述技術問題，現有的防止濕法刻蝕過程中產生光刻膠缺陷的方法包括：1）在光刻曝光和顯影后對光刻膠薄膜進一步烘培，形成更加致密的光刻膠薄膜，使得濕法刻蝕的酸性溶液難以從光刻膠高分子化合物之間的縫隙浸入，與光刻膠高分子化合物作用生成缺陷；2）在光刻曝光和顯影后對光刻膠薄膜進行紫外光(UV)固化處理，在光刻膠表面形成高分子化合物的交聯，交聯的高分子表面可以有效地提高光刻膠的抗酸性溶液浸蝕能力。

然而，上述現有防止濕法刻蝕過程中產生光刻膠缺陷的方法仍然存在一些需要解決的問題。在第1種方法中，烘培溫度不宜太高，烘培時間不宜太長，否則會導致光刻膠圖形變形，而且會對生產吞吐量(throughput)產生不利影響；此外，由于受到烘培溫度和烘培時間的限制，烘培后光刻膠薄膜的致密性可能還不能滿足抗酸性溶液浸蝕的要求。在第2種方法中，需要在光刻工藝之后加入紫外光(UV)固化工藝，紫外光(UV)固化工藝對光刻膠圖案的厚度和線寬會產生收縮作用，通常光刻膠的縮小率會達到15%～25%，顯影后的線寬會縮小10～30納米，影響器件線寬和質量。

發明內容

本發明針對這些問題，提出了采用化學微縮材料(RELACS,Resolution?Enhancement?Lithography?Assisted?by?Chemical?Shrink)在顯影機臺內對顯影后的光刻膠圖形進行化學固化處理和紫外光照射的工藝，可以在光刻膠表面完全形成高分子交聯的保護膜，既能滿足抗酸性溶液浸蝕的要求，同時，由于采用化學微縮材料的化學固化處理會使線寬增加10～20納米，而采用紫外線照射處理的固化方法會使線寬縮小10～30納米，這樣的相互補償可以最大程度地減小工藝對器件線寬的影響，從而得到一種制造雙柵氧器件的方法。

其中，本發明實施例所用的化學微縮材料(RELACS)是安智電子材料公司(AZ?Electronic?Materials?USA?Corp.)為縮小溝槽或孔圖形尺寸開發的商用材料。如美國專利US7745077B2中記載的式（I）化合物以及美國專利US7923200B2中記載的式（II）化合物。

其中，式（I）中R₁至R₅分別選自氫或C₁-C₆烷基，W選自C₁-C₆烷基；式（II）中R₁選自氫、C₁-C₄烷基、C₁-C₆烷基醇、羥基（OH）、胺（NH₂）、羧酸或酰胺（CONH₂），代表與聚合物相連，m=1-6，n=1-4。