[发明专利]半导体器件栅极的制造方法有效

申请号：	200610030811.1	申请日：	2006-09-04
公开（公告）号：	CN101140873A	公开（公告）日：	2008-03-12
发明（设计）人：	马擎天;张海洋;刘乒	申请（专利权）人：	中芯国际集成电路制造（上海）有限公司
主分类号：	H01L21/28	分类号：	H01L21/28;H01L21/336
代理公司：	北京集佳知识产权代理有限公司	代理人：	逯长明
地址：	201203***	国省代码：	上海;31
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摘要：
搜索关键词：	半导体器件栅极制造方法
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【说明书】：

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种金属氧化物半导体(MOS)器件栅极的制造方法。

背景技术

随着半导体制造技术的飞速发展，半导体器件为了达到更快的运算速度、更大的数据存储量以及更多的功能，晶片朝向更高的元件密度、高集成度方向发展，半导体器件的栅极变得越来越细且长度变得较以往更短。在制造工艺进入65nm工艺节点之后，栅极的最小线宽已经可以达到40nm。在此情况下，栅极的制造对于MOS器件的性能优劣起着至关重要的作用。

多晶硅是制造栅极的优选材料，其具有特殊的耐热性以及较高的刻蚀成图精确姓。栅极的制造方法首先需在半导体衬底上形成一层栅极氧化硅，然后在栅极氧化层上沉积多晶硅层，随后涂布具有流动性的底部抗反射层(BARC)和光刻胶，图案化光刻胶层后刻蚀多晶硅层形成栅极。申请号为200410093459的中国专利申请公开了一种栅极制造方法，其采用BARC和光致抗蚀剂作为掩膜刻蚀多晶硅层形成栅极。图1至图3为说明现有栅极制造方法的剖面示意图。如图1所示，在半导体衬底100上生长一层栅极氧化层110，在栅极氧化层110上沉积多晶硅层120，然后对多晶硅层进行刻蚀以便形成栅极。在这个过程中首先需在多晶硅层表面形成BARC层130，然后再涂布光刻胶，BARC层130的作用是使显影后的光刻胶图形更加清晰。接下来如图2所示，对光刻胶进行图案化，以定义出栅极的位置。以光刻胶图形140为掩膜，刻蚀BARC层130。然后继续以光刻胶图形140和BARC层130为掩膜刻蚀多晶硅层120，形成栅极150，如图3所示。

但是，在上述过程中，由于刻蚀气体多为含氟气体，在刻蚀过程中，刻蚀气体中的氟会与光刻胶和BARC等有机物反应生成有机聚合物(polymer)，沿栅极刻蚀方向沉积于栅极底部与栅极氧化层110接触的位置，造成根部缺陷(footing)，如图3中所示的160。这种根部缺陷的存在会影响栅极的线宽特征尺寸，尤其是在65nm技术节点栅极宽度极小的情况下，即使宽度只有1nm的polymer也将对栅极线宽特征尺寸造成不利影响，使栅极的有效沟道长度改变，破坏器件性能。

发明内容

本发明提供了一种半导体器件栅极的制造方法，能够去除刻蚀多晶硅形成栅极时出现的栅极根状聚合物缺陷。

本发明的一个目的在于提供一种半导体器件栅极的制造方法，包括：

在半导体衬底上形成介质层；

在所述介质层上形成多晶硅层；

在所述多晶硅层上形成掩膜层并图案化所述掩膜层以定义栅极的位置；

刻蚀所述掩膜层和多晶硅层形成栅极；

去除黏附于所述栅极根部的聚合物；

移除所述掩膜层。

去除黏附于所述栅极根部的聚合物的步骤包括：氧化黏附于所述栅极根部的聚合物；湿法清洗氧化后的聚合物。

所述氧化为氧气等离子体各向异性腐蚀。

所述氧气等离子体各向异性腐蚀的工艺参数包括：反应室压力为2～15mTorr，射频功率为100～1000W；衬底偏置电压为10～200V，氧气的流量为50～500sccm。所述刻蚀时间为50～600S。