[發(fā)明專利]后柵工藝中多晶硅偽柵頂部的硬質(zhì)掩膜層的回刻方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202011056627.0
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN114334824A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 傅士棟;黃然;蔣博翰;徐瑩
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華力集成電路制造有限公司
• 主分類號: H01L21/8238
• 分類號: H01L21/8238
• 代理公司: 上海浦一知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 郭四華

1.一種后柵工藝中多晶硅偽柵頂部的硬質(zhì)掩膜層的回刻方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、在半導(dǎo)體襯底上形成多個由柵介質(zhì)層、多晶硅偽柵和硬質(zhì)掩膜層疊加而成的偽柵極結(jié)構(gòu)；

在所述偽柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)面形成側(cè)墻，所述側(cè)墻的頂部表面高于所述多晶硅偽柵的頂部表面且低于等于所述硬質(zhì)掩膜層的頂部表面；

所述偽柵極結(jié)構(gòu)的所述側(cè)墻之間具有間隔區(qū)；同一所述半導(dǎo)體襯底上的所述偽柵極結(jié)構(gòu)的寬度包括多個，所述間隔區(qū)的寬度包括多個；

步驟二、沉積旋涂碳層將所述偽柵極結(jié)構(gòu)之間的所述間隔區(qū)完全填充并延伸到各所述偽柵極結(jié)構(gòu)的表面上方；

步驟三、進(jìn)行無光罩定義的第一次回刻對所述旋涂碳層進(jìn)行刻蝕，所述第一次回刻完成后所述旋涂碳層僅位于所述間隔區(qū)中以及所述間隔區(qū)外部的所述旋涂碳層都被去除；

所述旋涂碳層在不同寬度的所述偽柵極結(jié)構(gòu)和不同寬度的所述間隔區(qū)的分布區(qū)域中的刻蝕負(fù)載差異滿足使所述第一次回刻采用無光罩的一次性全面刻蝕的要求；

所述第一次回刻后所述旋涂碳層的厚度滿足后續(xù)第二次回刻中對所述間隔區(qū)的所述半導(dǎo)體襯底表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行保護(hù)的要求；

所述第一次回刻后的所述旋涂碳層還同時滿足減少或消除附著在所述側(cè)墻上的旋涂碳層殘留的要求，以保證所述旋涂碳層都位于所述多晶硅偽柵的頂部表面以下，使后續(xù)第二次回刻中不形成牛角或使牛角高度較小；

步驟四、以所述旋涂碳層為掩膜進(jìn)行第二次回刻對所述硬質(zhì)掩膜層進(jìn)行刻蝕，所述第二次回刻同時對所述硬質(zhì)掩膜層兩側(cè)的所述側(cè)墻進(jìn)行同步刻蝕；

步驟五、去除所述旋涂碳層。

2.如權(quán)利要求1所述的后柵工藝中多晶硅偽柵頂部的硬質(zhì)掩膜層的回刻方法，其特征在于：所述半導(dǎo)體襯底包括硅襯底。

3.如權(quán)利要求2所述的后柵工藝中多晶硅偽柵頂部的硬質(zhì)掩膜層的回刻方法，其特征在于：所述硬質(zhì)掩膜層由第一氮化層和第二氧化層疊加而成。

4.如權(quán)利要求3所述的后柵工藝中多晶硅偽柵頂部的硬質(zhì)掩膜層的回刻方法，其特征在于：步驟四中，所述第二次回刻工藝將所述第二氧化層完全去除，所述第一氮化層保留。

5.如權(quán)利要求3所述的后柵工藝中多晶硅偽柵頂部的硬質(zhì)掩膜層的回刻方法，其特征在于：所述側(cè)墻的材料包括氮化層或氧化層。

6.如權(quán)利要求1所述的后柵工藝中多晶硅偽柵頂部的硬質(zhì)掩膜層的回刻方法，其特征在于：所述柵介質(zhì)層包括高介電常數(shù)層。

7.如權(quán)利要求1所述的后柵工藝中多晶硅偽柵頂部的硬質(zhì)掩膜層的回刻方法，其特征在于：步驟一中，在形成所述偽柵極結(jié)構(gòu)之前還包括在所述半導(dǎo)體襯底中形成有場氧化層的步驟，由所述場氧化層隔離出有源區(qū)。

8.如權(quán)利要求7所述的后柵工藝中多晶硅偽柵頂部的硬質(zhì)掩膜層的回刻方法，其特征在于：所述有源區(qū)包括核心區(qū)域?qū)?yīng)的有源區(qū)和輸入輸出區(qū)域?qū)?yīng)的有源區(qū)；

半導(dǎo)體器件包括核心器件和輸入輸出器件，所述核心器件形成于所述核心區(qū)域中；所述輸入輸出器件形成于所述輸入輸出區(qū)域中。

9.如權(quán)利要求8所述的后柵工藝中多晶硅偽柵頂部的硬質(zhì)掩膜層的回刻方法，其特征在于：所述核心器件包括第一N型場效應(yīng)晶體管和第一P型場效應(yīng)晶體管；

所述輸入輸出器件包括第二N型場效應(yīng)晶體管和第二P型場效應(yīng)晶體管。

10.如權(quán)利要求9所述的后柵工藝中多晶硅偽柵頂部的硬質(zhì)掩膜層的回刻方法，其特征在于：步驟一中，還包括在所述半導(dǎo)體襯底的選定區(qū)域中形成P阱和N阱的步驟，所述第一N型場效應(yīng)晶體管和所述第二N型場效應(yīng)晶體管的形成區(qū)域中形成有P阱，所述第一P型場效應(yīng)晶體管和所述第二P型場效應(yīng)晶體管的形成區(qū)域中形成有N阱。

11.如權(quán)利要求9所述的后柵工藝中多晶硅偽柵頂部的硬質(zhì)掩膜層的回刻方法，其特征在于：步驟一中，在所述側(cè)墻形成之后，還包括在所述偽柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的所述有源區(qū)中形成源區(qū)和漏區(qū)的步驟。