[發明專利]控制多晶硅柵極關鍵尺寸的方法

有效

• 申請號: 201310630338.0
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103681287A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 許進;唐在峰;任昱;張旭升
• 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
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 竺路玲

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，尤其涉及一種控制多晶硅柵極關鍵尺寸的方法。

背景技術

隨著集成電路技術進入超大規模集成電路時代，集成電路的工藝尺寸向65nm以及更細的結構發展，同時對晶圓加工提出更高更細致的技術要求。其中，晶圓的多晶硅柵極的關鍵尺寸日益成為多晶硅刻蝕的重要參數，所述的關鍵尺寸決定器件門電路的工作性能，對晶圓的良率的影響也越來越敏感。

現有技術中進行多晶硅刻蝕時的裝置示意如圖1，包括：晶圓，晶圓托盤和反應腔體；所述晶圓置于托盤之上；反應腔體為密封的扁平狀的圓柱體。在進行多晶硅刻蝕時，利用真空腔體內的高能量等離子氣體對多晶硅進行物理轟擊和化學腐蝕，而腔體側壁表面的粒子也會獲得較高的能量，脫離側壁成為自由粒子，成為對晶圓表面的污染源；同時脫離側壁的自由粒子多少影響多晶硅刻蝕時的氛圍，使關鍵尺寸飄離規格線；而且自由粒子對多晶硅刻蝕腔體氛圍的影響不可控，使得多晶硅關鍵尺寸難以控制，在多晶硅柵極結構的關鍵尺寸出現問題時難以快捷準確的找到問題的切入點，也無法定量地控制多晶硅柵極的關鍵尺寸。

中國專利（公開號：CN101930921A）公開了一種提高柵極尺寸均勻性的方法，所述柵極的形成包括:在半導體襯底上依次形成柵氧化層、多晶硅層、底部抗反射層(BARC)及光阻膠；對所述光阻膠進行修剪(trim)，用于定義柵極的位置；對所述底部抗反射層進行主刻蝕;對所述底部抗反射層進行過刻蝕；刻蝕所述多晶硅層形成柵極，去除光阻膠及底部抗反射層；關鍵在于，刻蝕反應腔內采用偏置電壓，對光阻膠進行修剪。該發明還公開了一種提高柵極尺寸均勻性的方法。采用該方法能夠大大提高柵極尺寸的均勻性，不但降低了柵極側壁的粗糙度，而且能夠提高單線和密線處柵極尺寸的均勻性。

中國專利（公開號：CN101930921A）提供一種新型柵極圖形尺寸收縮方法，其步驟如下：1）將晶圓置于加熱板上，上方設有紫外光源；2）使用紫外光對晶圓進行均勻照射；3）至光阻表面交聯固化完成時，加熱板進行加熱；4）反應完成后，去掉紫外光，并進行常溫冷卻；5）進行光阻特征尺寸的量測。通過一種紫外光照射和熱烘烤同時進行的新工藝方法，達到對柵極光阻圖形關鍵尺寸進行收縮和改善刻蝕工藝條件的目的，非常適于實用。該發明的辦法也適用于線型圖形特征尺寸的收縮。

上述兩件專利均未解決現有技術中自由粒子對多晶硅刻蝕腔體氛圍的影響不可控，無法定量地控制多晶硅柵極的關鍵尺寸，同時在多晶硅柵極結構的關鍵尺寸出現問題時難以快捷準確的找到問題的切入點,從而影響晶圓的良率的問題。

發明內容

針對上述存在的問題，本發明公開一種控制多晶硅柵極關鍵尺寸的方法，以克服現有技術中自由粒子對多晶硅刻蝕腔體氛圍的影響不可控，無法定量地控制多晶硅柵極的關鍵尺寸，同時在多晶硅柵極結構的關鍵尺寸出現問題時難以快捷準確的找到問題的切入點,從而影響晶圓的良率的問題。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種控制多晶硅柵極關鍵尺寸的方法，所述方法包括：

S1，提供一用于進行多晶硅柵極刻蝕工藝的反應腔體和一需進行多晶硅柵極刻蝕工藝的半導體結構；

S2，在將所述半導體結構置于所述反應腔體內進行多晶硅柵極刻蝕前，于所述反應腔體的內壁表面沉積一硅氧化合物；

S3，將所述半導體結構置于所述反應腔體內進行多晶硅柵極刻蝕工藝。

上述的控制多晶硅柵極關鍵尺寸的方法，其中，在所述步驟S2中，所述硅氧化合物沉積的時間和反應腔體的內壁表面沉積硅氧化合物的厚度成的線性關系。

上述的控制多晶硅柵極關鍵尺寸的方法，其中，在所述步驟S3中，在進行所述多晶硅柵極刻蝕工藝時，所述硅氧化合物與進行所述多晶硅刻蝕工藝的氣體進行反應釋放氧原子，且該氧原子與進行多晶硅刻蝕工藝的半導體結構反應，以于所述半導體結構上生成氧化物層。