[發(fā)明專利]一種改善柵極結(jié)構(gòu)線寬粗糙度的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410188492.1
• 申請(qǐng)日: 2014-05-06
• 公開（公告）號(hào): CN105097464B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓秋華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司;中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/28
• 分類號(hào): H01L21/28
• 代理公司: 北京市磐華律師事務(wù)所11336
• 代理人: 董巍,高偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造工藝，具體而言涉及一種改善柵極結(jié)構(gòu)線寬粗糙度的方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體器件的臨界尺寸下降到100nm以下時(shí)，線寬粗糙度(Line Width roughness，LWR)對(duì)集成電路加工工藝的影響已不能忽略，成為嚴(yán)重制約集成電路及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)持續(xù)民展的瓶頸因素之一。尤其是柵極的線寬粗糙度可導(dǎo)致Vt失配及LOFF高的問題，因此需要將柵極的線寬粗糙度控制在總臨界尺寸8％的范圍內(nèi)。當(dāng)前改善柵極結(jié)構(gòu)線寬粗糙度的方法集中在H₂/HBr前處理或工藝調(diào)整上，但這仍然無法滿足需要。

在氫氣氣氛中熱退火技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于IC工業(yè)，其作為原位清洗步驟用于去除外延硅中的自然氧化層。此外，該技術(shù)可將刻蝕后的硅表面粗糙度降低到接近商業(yè)拋光晶片的級(jí)別。有人認(rèn)為，加熱的氫氣有利于硅在低于硅熔點(diǎn)(1414℃)的溫度下遷移。由于該質(zhì)量輸運(yùn)的影響，退火可使得刻蝕步驟形成的尖銳角變圓。

因此，本發(fā)明提供一種方法，通過在氫氣氣氛中熱退火以改善柵極結(jié)構(gòu)線寬粗糙度，從而解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種改善柵極結(jié)構(gòu)線寬粗糙度的方法，包括：提供半導(dǎo)體襯底；在該半導(dǎo)體襯底上形成柵極結(jié)構(gòu)，并在該柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上形成第一隔離層；在該柵極結(jié)構(gòu)的頂部、該第一隔離層的頂部和側(cè)壁、該半導(dǎo)體襯底上形成第二隔離層；在該第二隔離層上形成犧牲材料層；回蝕刻該犧牲材料層以露出位于該柵極結(jié)構(gòu)的頂部和該第一隔離層的頂部的該第二隔離層；蝕刻去除位于該柵極結(jié)構(gòu)的頂部和該第一隔離層的頂部的該第二隔離層；去除剩余的該犧牲材料層；去除該第一隔離層；在氫氣氣氛下進(jìn)行退火處理；去除該第二隔離層，得到形成于該半導(dǎo)體襯底上的柵極結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，該柵極結(jié)構(gòu)包括層疊的柵極氧化物和多晶硅柵極，該柵極氧化物、多晶硅柵極、該第一隔離層和該第二隔離層的形成，采用低壓化學(xué)氣相沉積、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積、超高真空化學(xué)氣相沉積、快速熱化學(xué)氣相沉積和分子束外延中的一種。

進(jìn)一步地，該第一隔離層是氧化物隔離層或非晶碳化物隔離層，其厚度為2nm-5nm。

進(jìn)一步地，該第一隔離層的去除，采用濕法清洗，稀釋的氫氟酸中的H₂O和HF的比例為10:1～500:1；或者采用干法清洗，蝕刻氣體為NF₃和NH₃等離子體，NF₃流量為10-500sccm，NH₃流量為10-500sccm，功率為10-100W，壓力為1-10mTorr，溫度為30℃-40℃。

進(jìn)一步地，該第二隔離層是氮化硅層，其厚度為5nm-10nm。

進(jìn)一步地，蝕刻去除該第二隔離層所采用的蝕刻氣體為CF₄等離子體。

進(jìn)一步地，該第二隔離層的去除，采用腐蝕液為H₃PO₄的濕法蝕刻。

進(jìn)一步地，該犧牲材料層的形成，采用旋涂工藝，該犧牲材料層的構(gòu)成材料為有機(jī)BARC，其厚度為

進(jìn)一步地，回蝕刻該犧牲材料層的工藝參數(shù)為：蝕刻氣體為O₂和SO₂，O₂的流量為2-50sccm，SO₂的流量為2-50sccm，功率為100-1000W，壓力為2-10mTorr。

進(jìn)一步地，剩余的該犧牲材料層的去除，采用等離子氣源為氧氣或氮?dú)狻⑤d氣為氫氣的干法灰化，或者采用腐蝕液為H₂SO₄的濕法蝕刻。

進(jìn)一步地，該退火處理的工藝參數(shù)為：退火溫度為900℃-1200℃，壓力為5Torr-20Torr，退火時(shí)間為2min-20min。

根據(jù)本發(fā)明，通過在氫氣氣氛下進(jìn)行退火處理的方法，有效地將柵極結(jié)構(gòu)線寬粗糙度控制在一定范圍，從而提升器件的整體性能。

附圖說明

本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。

附圖中：

圖1-圖7為根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施例的方法依次實(shí)施的步驟所分別獲得的器件的示意性剖面圖；

圖8為根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的方法依次實(shí)施的步驟的流程圖。

具體實(shí)施方式