[發(fā)明專利]提高氮化膜刻蝕面內(nèi)均勻性的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810840339.0
• 申請(qǐng)日: 2018-07-27
• 公開（公告）號(hào): CN109037048B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱軼錚;陸連;李全波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華力集成電路制造有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/28
• 分類號(hào): H01L21/28;H01L21/311;H01L21/3105
• 代理公司: 上海浦一知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 郭四華

本發(fā)明公開了一種提高氮化膜刻蝕面內(nèi)均勻性的方法，包括步驟：步驟一、在由半導(dǎo)體襯底組成的晶圓表面形成氮化膜；步驟二、進(jìn)行熱處理對(duì)氮化膜進(jìn)行改性，改性增加晶圓的邊緣區(qū)域的氮化膜的刻蝕速率從而補(bǔ)償干法刻蝕腔體對(duì)晶圓的邊緣區(qū)域的刻蝕速率降低的影響并從而使刻蝕面內(nèi)均勻性提升；步驟三、在干法刻蝕腔體對(duì)氮化膜進(jìn)行干法刻蝕。本發(fā)明能氮化膜刻蝕面內(nèi)均勻性，從而提高器件的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路制造方法，特別是涉及一種提高氮化膜刻蝕面內(nèi)均勻性的方法。

背景技術(shù)

在集成電路制造中，CMOS器件的柵極結(jié)構(gòu)通常由柵介質(zhì)層和柵極導(dǎo)電材料層組成，柵極導(dǎo)電材料層包括多晶硅柵和金屬柵(MG)兩種。柵介質(zhì)層也包括柵氧化層以及高介電常數(shù)層(HK)。由包括高介電常數(shù)層和金屬柵疊加而成的柵極結(jié)構(gòu)稱為HKMG，并在28nm工藝節(jié)點(diǎn)以下采用。

通常，在柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)面需要形成側(cè)墻，側(cè)墻通常需要采用氮化膜如氮化硅膜。現(xiàn)有方法中側(cè)墻的形成方法包括如下步驟：

在形成有柵極結(jié)構(gòu)的由半導(dǎo)體襯底如硅襯底組成的晶圓的表面淀積氮化膜，所述氮化膜覆蓋在所述柵極結(jié)構(gòu)的頂部表面、側(cè)面和所述柵極結(jié)構(gòu)外的所述晶圓的表面。

直接對(duì)所述氮化膜進(jìn)行干法刻蝕以去除所述柵極結(jié)構(gòu)的頂部表面和所述柵極結(jié)構(gòu)外的所述晶圓的表面的所述氮化膜，保留在所述柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)面的所述氮化膜組成所述側(cè)墻。

其中，晶圓為圓形結(jié)構(gòu)，隨著技術(shù)的發(fā)展，晶圓的直徑越來越大，現(xiàn)有技術(shù)中采用到了直徑為12英寸的晶圓。干法刻蝕通常為等離子體干法刻蝕，進(jìn)行干法刻蝕時(shí)晶圓需要放置在干法刻蝕腔體的靜電吸盤(E-Chuck，ESC)上，靜電吸盤通常設(shè)置有溫度加熱裝置，所述靜電吸盤通過溫度加熱裝置從背面對(duì)所述晶圓進(jìn)行加熱。

由于晶圓的尺寸較大，在晶圓的邊緣區(qū)域的溫度會(huì)不好控制，所述靜電吸盤對(duì)所述晶圓的背面加熱會(huì)在所述晶圓的邊緣區(qū)域處形成溫度控制極限的區(qū)域，所述溫度控制極限的區(qū)域的所述氮化膜的刻蝕速率的降低，這會(huì)最后使得刻蝕后氮化膜的厚度均勻性較差，且在晶圓的邊緣區(qū)域的氮化膜的厚度會(huì)較厚。如圖1A所示，是現(xiàn)有氮化膜刻蝕方法完成后對(duì)晶圓的表面進(jìn)行氮化膜的厚度測(cè)試圖；晶圓101的表面上形成由氮化膜并采用了現(xiàn)有方法對(duì)氮化膜進(jìn)行了干法刻蝕；在晶圓101上選取的多個(gè)測(cè)試點(diǎn)102，對(duì)各測(cè)試點(diǎn)102的厚度進(jìn)行測(cè)試。圖1A顯示了在晶圓101的有一塊顏色較深的邊緣區(qū)域103，邊緣區(qū)域103的氮化膜的厚度較厚。

圖1B是圖1A測(cè)試得到的氮化膜的厚度沿晶圓的直徑分布圖；圖1B中的橫坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的晶圓101一條直徑的坐標(biāo)，由于12英寸約為300mm，圖1B中，-150mm和+150mm處對(duì)應(yīng)于所述晶圓101的直徑的兩個(gè)邊緣位置，由于晶圓101是圓形，故所述晶圓101的直徑兩側(cè)都是完全對(duì)稱的。圖1B中各點(diǎn)201表示測(cè)試的厚度值。由圖1B可以看出，虛線圈202的區(qū)域位置對(duì)應(yīng)于圖1A中的邊緣區(qū)域103，虛線圈202中的氮化膜的厚度值明顯增加，使得氮化膜的面內(nèi)均勻性變差。線圈202中的氮化膜的厚度值明顯增加的原因是由于所述靜電吸盤對(duì)所述晶圓的背面加熱會(huì)在所述晶圓的邊緣區(qū)域處形成溫度控制極限的區(qū)域造成的。

隨著工藝節(jié)點(diǎn)的不斷減小，柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)墻的厚度對(duì)器件的性能影響也會(huì)增加，故如何提高側(cè)墻的厚度在晶圓的面內(nèi)均勻性變得很重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種提高氮化膜刻蝕面內(nèi)均勻性的方法，能氮化膜刻蝕面內(nèi)均勻性，從而提高器件的性能。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的提高氮化膜刻蝕面內(nèi)均勻性的方法包括如下步驟：

步驟一、在由半導(dǎo)體襯底組成的晶圓表面形成氮化膜。