專利名稱：制作半導(dǎo)體器件柵極的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造工藝，尤其涉及一種制作半導(dǎo)體器件柵極的方法。
背景技術(shù)：
目前，隨著超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，電路設(shè)計尺寸越來越小，特別是技術(shù)節(jié)點(diǎn)到了 45nm以下的工藝中，電路的關(guān)鍵尺寸(⑶，CriticalDimension)的變化對于器件性能的影響也越來越大，例如電路的關(guān)鍵尺寸變化會直接導(dǎo)致器件運(yùn)行速度的變化。由于受到曝光機(jī)臺(optical exposure tool)的分辨率極限的影響，在對掩膜版上的電路圖案進(jìn)行曝光工藝以將圖案轉(zhuǎn)移到光刻膠上時，便很容易產(chǎn)生光學(xué)鄰近效應(yīng) (OPE, Optical Proximity Effect)。光學(xué)臨近效應(yīng)源于當(dāng)掩膜版上節(jié)距非?？拷碾娐穲D案以微影方式轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體襯底的光刻膠上時，由于相鄰圖案間的光衍射和干涉，而造成最后轉(zhuǎn)移到光刻膠上的圖案扭曲失真，產(chǎn)生依圖案形狀而定的變動。在深亞微米器件中， 由于電路圖案非常密集，光學(xué)臨近效應(yīng)對掩膜版上的圖案影響更嚴(yán)重。因此，為了避免上述光學(xué)臨近效應(yīng)造成掩膜版上的圖案轉(zhuǎn)移失真，而無法將電路圖正確地轉(zhuǎn)移至晶片上，現(xiàn)行的半導(dǎo)體工藝均是先利用計算機(jī)系統(tǒng)來對該電路圖案進(jìn)行光學(xué)臨近修正(0PC，Optical Proximity Correction)，以消除光學(xué)臨近效應(yīng)，然后再依據(jù)修正過的電路圖案來制作掩膜版。因此，光學(xué)臨近修正的基本原理就是對于電路圖案進(jìn)行預(yù)先的修改，使得修改的量正好能夠補(bǔ)償光學(xué)臨近效應(yīng)造成的缺陷，從而經(jīng)過光學(xué)臨近修正形成的掩膜版的圖案轉(zhuǎn)移到晶片上后，就能達(dá)到曝光工藝的要求。然而，由于電路的不同，相應(yīng)的電路圖案由于間距(pitch)不同而會出現(xiàn)密集區(qū) (dense)和非密集區(qū)(ISO)，密集區(qū)是器件密度較高的區(qū)域，非密集區(qū)是器件比較稀疏，密度較低的區(qū)域。因此，雖然經(jīng)過了光學(xué)臨近修正，在進(jìn)行曝光工藝后，分別位于密集區(qū)和非密集區(qū)的相同電路圖案所形成的光刻膠圖案也會由于密集區(qū)和非密集區(qū)的間距不同而出現(xiàn)明顯的尺寸差異，例如，可能對于密集區(qū)來說，曝光工藝后形成的光刻膠圖案的尺寸要大于非密集區(qū)的光刻膠圖案的尺寸。因此，在刻蝕后還會利用臨界尺寸掃描電鏡(CD-SEM)，對晶片上多條線寬和器件結(jié)構(gòu)側(cè)面進(jìn)行分析，以獲取晶片上器件的關(guān)鍵尺寸(CD)信息、刻蝕 CD偏差(Etch CD Bias)、刻蝕⑶偏差范圍(range)以及3-sigma值?？涛gCD偏差可以對不同區(qū)域的變化差異來進(jìn)行質(zhì)量控制。刻蝕CD偏差通過下列公式計算刻蝕CD 偏差=AEI CD-ADI CD其中，AEI CD是刻蝕后檢查的關(guān)鍵尺寸，即光刻膠去掉后被刻蝕材料的關(guān)鍵尺寸； ADI CD是顯影后檢查的關(guān)鍵尺寸，即刻蝕前光刻膠的關(guān)鍵尺寸?？涛gCD偏差范圍是刻蝕 CD偏差的最大值與最小值之差。3-sigma值是晶片上各點(diǎn)刻蝕后器件CD的方差的三倍，用來表征刻蝕后晶片上器件的關(guān)鍵尺寸均勻度(⑶uniformity，⑶U)。很多情況下，經(jīng)過光學(xué)臨近修正的電路圖案會因?yàn)閳D案分布情況的不同，而使得在刻蝕工藝完成后形成的器件的刻蝕CD偏差范圍不滿足工藝要求，因而影響整個光刻工藝的精度。眾所周知，柵極的刻蝕工藝是CMOS制造過程中的關(guān)鍵步驟。隨著CMOS降低到45nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)以下，傳統(tǒng)工藝中通常利用掩膜修整(trim)技術(shù)，來對柵極的AEI CD進(jìn)行調(diào)整， 以獲得精確的AEI CD。通常，傳統(tǒng)工藝的掩膜修整技術(shù)是通過改變修整時間來控制柵極的 AEI CD，具體地說，當(dāng)修整時間較長時，獲得的柵極AEI CD較小，當(dāng)修整時間較短時，獲得的柵極AEI⑶較大。然而，通過控制修整時間的掩膜修整技術(shù)存在下面一些問題。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中不同修整時間下3-sigma值的變化曲線。如圖1所示，不同的修整時間對應(yīng)的3-sigma值變化較大，因此不同的修整時間使得不同的晶片之間存在不同的CDU。圖2是現(xiàn)有技術(shù)中不同修整時間下刻蝕CD偏差隨間距的變化曲線。如圖2所示， 隨著間距的增大，不同修整時間對應(yīng)的刻蝕CD偏差都逐漸減小。表1是由圖2獲得的不同修整時間下的刻蝕CD偏差的最大值、最小值和刻蝕CD偏差范圍。表 權(quán)利要求
1.一種制作半導(dǎo)體器件柵極的方法，所述方法包括a)在前端器件層上依次形成柵氧化物層、柵極材料層、修整層、抗反射涂層和具有圖案的光刻膠層；b)以所述具有圖案的光刻膠層為掩膜對所述抗反射涂層進(jìn)行刻蝕，以露出所述修整層的上表面；c)使用包含氧氣的第一刻蝕氣體對所述修整層進(jìn)行初步刻蝕，以形成深度為所述修整層的厚度的10% -70%的開口 ；d)使用包含氧氣的第二刻蝕氣體對所述開口的尺寸進(jìn)行微調(diào)，并刻蝕剩余的修整層， 以形成具有圖案的修整層，其中，通過控制所述第二刻蝕氣體中的氧氣流速來進(jìn)行所述微調(diào)；以及e)以所述具有圖案的修整層為掩膜依次刻蝕所述柵極材料層和所述柵氧化物層，形成柵極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述修整層的厚度為500-1000埃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述修整層的材料為選自無定形碳、氧化硅或氮化硅中的至少一種物質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述修整層和所述抗反射涂層之間還包括暗抗反射涂層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一刻蝕氣體還包含鹵化氫氣體和氟代烴氣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述氟代烴氣體的碳/氟比小于等于0.5。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述鹵化氫氣體的流速為20-400Sccm，所述氟代烴氣體的流速為5-200sccm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一刻蝕氣體中氧氣的流速為6-14SCCm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二刻蝕氣體還包括氯氣。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述氯氣的流速為lO-lOOsccm。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述第二刻蝕氣體還包括惰性氣體。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述惰性氣體的流速為大于Osccm小于等于 500sccmo
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二刻蝕氣體中氧氣的流速根據(jù)所述開口尺寸與目標(biāo)尺寸之間的差值進(jìn)行控制，其中所述氧氣的修整速率為lnm/sccm。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述第二刻蝕氣體中氧氣的流速為6-Hsccm。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述c步驟的刻蝕時間為10-20s，所述d步驟的刻蝕時間為5-15s。
16.一種包含通過如權(quán)利要求1所述的方法制造的半導(dǎo)體器件柵極的集成電路，其中所述集成電路選自隨機(jī)存取存儲器、動態(tài)隨機(jī)存取存儲器、同步隨機(jī)存取存儲器、靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器、只讀存儲器、可編程邏輯陣列、專用集成電路、掩埋式DRAM和射頻電路。
17.一種包含通過如權(quán)利要求1所述的方法制造的半導(dǎo)體器件柵極的電子設(shè)備，其中所述電子設(shè)備選自個人計算機(jī)、便攜式計算機(jī)、游戲機(jī)、蜂窩式電話、個人數(shù)字助理、攝像機(jī)和數(shù)碼相機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制作半導(dǎo)體器件柵極的方法，方法包括在前端器件層上依次形成柵氧化物層、柵極材料層、修整層、抗反射涂層和具有圖案的光刻膠層；以具有圖案的光刻膠層為掩膜對抗反射涂層進(jìn)行刻蝕，以露出修整層的上表面；使用包含氧氣的第一刻蝕氣體對修整層進(jìn)行初步刻蝕，以形成深度為修整層的厚度的10％-70％的開口；使用包含氧氣的第二刻蝕氣體對開口的尺寸進(jìn)行微調(diào)，并刻蝕剩余的修整層，以形成具有圖案的修整層，其中，通過控制第二刻蝕氣體中的氧氣流速來進(jìn)行微調(diào)；以及以具有圖案的修整層為掩膜依次刻蝕柵極材料層和柵氧化物層，形成柵極。本發(fā)明的方法能在較大的工藝窗口內(nèi)進(jìn)行掩膜修整工藝并獲得相同的關(guān)鍵尺寸均勻度。
文檔編號H01L21/28GK102194675SQ201010124608
公開日2011年9月21日 申請日期2010年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月11日
發(fā)明者孫武, 孟曉瑩, 張海洋, 黃怡 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司