[發(fā)明專利]柵極的制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011561763.5
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112701034A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付崳
• 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: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/336;H01L21/8234
• 代理公司: 上海浦一知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 張彥敏

本發(fā)明涉及柵極的制造方法，涉及半導(dǎo)體集成電路制造技術(shù)，利用ISO區(qū)域loading效應(yīng)，采用降低光刻膠的厚度，如此ISO區(qū)域光刻膠降低的速率也會相應(yīng)較慢以達(dá)到減小不同區(qū)域光刻膠厚度差異的效果；并且由于光刻膠減薄，EB1去除多晶硅柵頂層光刻膠的干刻程式強(qiáng)度也可以相應(yīng)減小，那么ISO區(qū)域EB1時(shí)可以消耗更少的光刻膠，以便增加后續(xù)EB2的defect window，而彌補(bǔ)干刻工藝過程中OX residue與SiGe film damage工藝窗口不足的問題，而達(dá)到改善HK28光刻膠回刻流程干刻工藝后缺陷的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造技術(shù)，尤其涉及一種柵極的制造方法。

背景技術(shù)

HKMG工藝如28nm的HKMG中需要同時(shí)形成高介電常數(shù)(HK)的柵介質(zhì)層以及金屬柵(MG)，在現(xiàn)有HKMG工藝通常采用后金屬柵極工藝。在后金屬柵極工藝中，通常采用虛擬柵極結(jié)構(gòu)即偽柵極結(jié)構(gòu)的多晶硅柵(Poly)即偽多晶硅柵(Dummy Poly)來形成器件的柵介質(zhì)層、溝道區(qū)和源漏區(qū)，之后再進(jìn)行金屬柵的置換，即將偽柵極結(jié)構(gòu)的多晶硅柵去除(Dummy polyremove，DPR)，再用金屬填充多晶硅柵的去除區(qū)域形成金屬柵。而在去除多晶硅柵之前，在多晶硅柵的頂部還形成有包括有氧化層的的硬質(zhì)掩模層(Hard Mask，HM)，故在去除多晶硅柵之前需要將硬質(zhì)掩模層的氧化層去除。另半導(dǎo)體襯底上的多晶硅柵的密度和尺寸往往不同，具體的，可參閱圖1a，圖1a為現(xiàn)有的柵極制造過程之一的器件結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1a所示半導(dǎo)體襯底100上包括空曠區(qū)110、孤立圖形區(qū)(ISO)120和密集圖形區(qū)(density)130，其器件密度逐漸增加。并偽多晶硅柵極結(jié)構(gòu)包括柵介質(zhì)層210、多晶硅柵220、以及第一氮化層231和第二氧化層232形成的硬質(zhì)掩膜層230。并多晶硅柵包括大尺寸的多晶硅柵和小尺寸的多晶硅柵。

現(xiàn)有的去除硬質(zhì)掩模層的氧化層的過程包括：步驟一、形成光刻膠310；步驟二、通過一道光刻工藝，將大塊多晶硅柵上的光刻膠打開，如圖1b所示的現(xiàn)有的柵極制造過程之一的器件結(jié)構(gòu)示意圖；步驟三、再通過一道光刻膠(PR)的回刻刻蝕(etch back，EB)即EB1，將其余多晶硅柵上的光刻膠也打開，這主要是為了克服大塊多晶硅柵上的光刻膠負(fù)載(loading)，這時(shí)全部多晶硅柵已經(jīng)打開，如圖1c所示的現(xiàn)有的柵極制造過程之一的器件結(jié)構(gòu)示意圖；步驟四、再進(jìn)行第二次回刻工藝即EB2，對硬質(zhì)掩模層的第二氧化層232進(jìn)行去除，如圖1d所示的現(xiàn)有的柵極制造過程之一的器件結(jié)構(gòu)示意圖。如上所述在28nm HKMG工藝中，為避免在去除多晶硅柵的硬質(zhì)掩模層的氧化層的過程中對有源區(qū)等其他區(qū)域造成損傷(damage)，會通過一道光刻膠，將其他區(qū)域保護(hù)起來，這里EB1后，要特別注意小塊多晶硅柵上光刻膠的殘余量，太高，易導(dǎo)致多晶硅柵上光刻膠沒有完全打開，造成硬掩膜層不能完全去除；但過低的光刻膠，易導(dǎo)致多晶硅柵兩側(cè)有源區(qū)(AA)表面上的鍺硅(SGe)甚至AA上沒有光刻膠保護(hù)，最終會造成鎳硅化物(Nisi)或SiGe damage，而致使ISO區(qū)域光刻膠厚度較薄從而引起干刻工藝過程中OX residue與SiGe film damage工藝窗口不足。這主要是由于光刻膠在不同區(qū)域的高度差引起的，如圖1a所示光刻膠310在密集圖形區(qū)(density)130高出偽柵極結(jié)構(gòu)H1為110nm的距離，在空曠區(qū)110高出襯底h1為160nm的距離。且從密集圖形區(qū)(density)130、孤立圖形區(qū)(ISO)120至空曠區(qū)110光刻膠的頂部高度依次減小。

對此，現(xiàn)有技術(shù)的主要解決辦法為盡量增加光刻膠厚度，以減小光刻膠填充的loading效應(yīng)而彌補(bǔ)干刻工藝過程中OX residue與SiGe film damage工藝窗口不足的問題，但是實(shí)際產(chǎn)品顯示由于ISO區(qū)域過大通過增厚光刻膠很難減小此問題。

發(fā)明內(nèi)容