[发明专利]控制多晶硅栅极关键尺寸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种控制多晶硅栅极关键尺寸的方法。

背景技术

随着集成电路技术进入超大规模集成电路时代，集成电路的工艺尺寸向65nm以及更细的结构发展，同时对晶圆加工提出更高更细致的技术要求。其中，晶圆的多晶硅栅极的关键尺寸日益成为多晶硅刻蚀的重要参数，所述的关键尺寸决定器件门电路的工作性能，对晶圆的良率的影响也越来越敏感。

现有技术中进行多晶硅刻蚀时的装置示意如图1，包括：晶圆，晶圆托盘和反应腔体；所述晶圆置于托盘之上；反应腔体为密封的扁平状的圆柱体。在进行多晶硅刻蚀时，利用真空腔体内的高能量等离子气体对多晶硅进行物理轰击和化学腐蚀，而腔体侧壁表面的粒子也会获得较高的能量，脱离侧壁成为自由粒子，成为对晶圆表面的污染源；同时脱离侧壁的自由粒子多少影响多晶硅刻蚀时的氛围，使关键尺寸飘离规格线；而且自由粒子对多晶硅刻蚀腔体氛围的影响不可控，使得多晶硅关键尺寸难以控制，在多晶硅栅极结构的关键尺寸出现问题时难以快捷准确的找到问题的切入点，也无法定量地控制多晶硅栅极的关键尺寸。

中国专利（公开号：CN101930921A）公开了一种提高栅极尺寸均匀性的方法，所述栅极的形成包括:在半导体衬底上依次形成栅氧化层、多晶硅层、底部抗反射层(BARC)及光阻胶；对所述光阻胶进行修剪(trim)，用于定义栅极的位置；对所述底部抗反射层进行主刻蚀;对所述底部抗反射层进行过刻蚀；刻蚀所述多晶硅层形成栅极，去除光阻胶及底部抗反射层；关键在于，刻蚀反应腔内采用偏置电压，对光阻胶进行修剪。该发明还公开了一种提高栅极尺寸均匀性的方法。采用该方法能够大大提高栅极尺寸的均匀性，不但降低了栅极侧壁的粗糙度，而且能够提高单线和密线处栅极尺寸的均匀性。

中国专利（公开号：CN101930921A）提供一种新型栅极图形尺寸收缩方法，其步骤如下：1）将晶圆置于加热板上，上方设有紫外光源；2）使用紫外光对晶圆进行均匀照射；3）至光阻表面交联固化完成时，加热板进行加热；4）反应完成后，去掉紫外光，并进行常温冷却；5）进行光阻特征尺寸的量测。通过一种紫外光照射和热烘烤同时进行的新工艺方法，达到对栅极光阻图形关键尺寸进行收缩和改善刻蚀工艺条件的目的，非常适于实用。该发明的办法也适用于线型图形特征尺寸的收缩。

上述两件专利均未解决现有技术中自由粒子对多晶硅刻蚀腔体氛围的影响不可控，无法定量地控制多晶硅栅极的关键尺寸，同时在多晶硅栅极结构的关键尺寸出现问题时难以快捷准确的找到问题的切入点,从而影响晶圆的良率的问题。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明公开一种控制多晶硅栅极关键尺寸的方法，以克服现有技术中自由粒子对多晶硅刻蚀腔体氛围的影响不可控，无法定量地控制多晶硅栅极的关键尺寸，同时在多晶硅栅极结构的关键尺寸出现问题时难以快捷准确的找到问题的切入点,从而影响晶圆的良率的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种控制多晶硅栅极关键尺寸的方法，所述方法包括：

S1，提供一用于进行多晶硅栅极刻蚀工艺的反应腔体和一需进行多晶硅栅极刻蚀工艺的半导体结构；

S2，在将所述半导体结构置于所述反应腔体内进行多晶硅栅极刻蚀前，于所述反应腔体的内壁表面沉积一硅氧化合物；

S3，将所述半导体结构置于所述反应腔体内进行多晶硅栅极刻蚀工艺。

上述的控制多晶硅栅极关键尺寸的方法，其中，在所述步骤S2中，所述硅氧化合物沉积的时间和反应腔体的内壁表面沉积硅氧化合物的厚度成的线性关系。

上述的控制多晶硅栅极关键尺寸的方法，其中，在所述步骤S3中，在进行所述多晶硅栅极刻蚀工艺时，所述硅氧化合物与进行所述多晶硅刻蚀工艺的气体进行反应释放氧原子，且该氧原子与进行多晶硅刻蚀工艺的半导体结构反应，以于所述半导体结构上生成氧化物层。