[发明专利]改善栅极侧墙形貌的方法及半导体器件制造方法

说明书

本发明提供一种改善栅极侧墙形貌的方法以及半导体器件制造方法，在形成的侧墙层表面上覆盖一层保护层，该保护层包裹住侧墙层，这样使半导体衬底表面趋于平坦；然后，采用侧墙层和保护层具有高刻蚀选择比的穿通刻蚀工艺垂直刻蚀保护层，以去除保护层位于栅极结构顶部等平面上的部分，而保留位于所述栅极结构的侧壁及斜肩上的部分；之后在部分刻蚀侧墙层形成侧墙的过程中，斜肩上的保护层可以对其下的侧墙层进行保护，降低斜肩处侧墙材料的刻蚀损耗，从而可以最终获得宽度均匀性的侧墙，该侧墙可以增大后续在源/漏区上形成的接触孔与栅极结构之间的有效距离，改善源/漏区离子注入的效果，从而改善器件的阈值电压和漏电流问题，提高器件性能。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种改善栅极侧墙形貌的方法及半导体器件制造方法。

背景技术

请参考图1，在半导体制造工艺进入纳米级后，一般在CMOS器件中都采用侧墙结构(spacer)12，侧墙结构12环绕栅极11，可以保护多晶硅栅极、定义半导体衬底10的源漏离子注入区域、防止自对准硅化物造成桥接、以及防止在进行高强度和大剂量的源/漏区注入14过于接近沟道而导致发生源/漏穿透(punch through)的问题。

现有技术中形成侧墙结构12的方法通常包括在形成栅极11后，在栅极11和半导体衬底表面沉积一层侧墙材料，然后采用干法刻蚀工艺去除栅极两侧的半导体衬底10上的多余侧墙材料，同时减薄栅极侧壁的侧墙材料，进而形成侧墙结构12。在上述的干法刻蚀中，把侧墙水平方向减薄的同时，也不可避免地刻蚀到侧墙结构12的顶部，使得侧墙结构12的顶部最终成为较尖的斜肩结构。现有的侧墙结构12顶部的斜肩较尖，容易造成一些缺陷：

1、当以侧墙结构12为掩膜，对半导体衬底10进行大剂量的源/漏区注入14时，注入离子容易穿过侧墙结构12而渗入栅极，从而导致器件的阈值电压Vt和漏电流大幅增加，严重影响器件的质量；

2、在半导体衬底10的源/漏区上制作接触孔(CT)13时，容易产生堆叠偏移(overlay shift)，一旦接触孔13位置向栅极11方向发生偏移，即接触孔13与栅极之间的最小水平距离D1以及最大水平距离D2均减小，则侧墙结构12已经不能将栅极与接触孔13之间完全绝缘，极有可能会造成栅极与接触孔13之间的漏电现象，并最终使器件的性能恶化。

因此，需要改进现有的栅极侧墙制造工艺，能够获得顶部较宽的侧墙结构，以减少漏电，提高器件性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改善栅极侧墙形貌的方法及半导体器件制造方法，能够获得顶部较宽的侧墙结构，以减少漏电，提高器件性能。

为解决上述问题，本发明提出一种改善栅极侧墙形貌的方法，包括：

在一半导体衬底表面上形成栅极结构；

在所述半导体衬底和栅极结构表面上依次形成用于制作侧墙的侧墙层以及用于保护侧墙的保护层，所述保护层的厚度小于所述侧墙层；

以所述侧墙层为刻蚀停止层，刻蚀打通所述保护层，以保留所述栅极结构的侧壁及斜肩上的保护层；

部分刻蚀所述侧墙层，以在所述栅极结构侧壁形成宽度均匀的侧墙。

进一步的，所述侧墙层通过低压化学沉积工艺或者炉管原子层沉积工艺形成。

进一步的，所述侧墙层为氮化硅层或氮氧化硅层单层结构，或者为氧化硅层、氮化硅层以及氮氧化硅层中的两种形成双层结构，或者为氧化硅层-氮化硅层-氧化硅层三层结构。

进一步的，所述侧墙层为氧化硅层-氮化硅层双层结构，所述氧化硅层的厚度为所述氮化硅层的厚度为

进一步的，所述保护层的厚度小于所述侧墙层中的氧化硅层的厚度。

进一步的，所述保护层的厚度为