專利名稱：半導(dǎo)體器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路制造領(lǐng)域，特別是涉及一種半導(dǎo)體器件的制造方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，作為衡量半導(dǎo)體制造技術(shù)工藝水平的柵極的線寬也越來(lái)越小，所述柵極的線寬已經(jīng)能夠做到65nm甚至更小。小的柵極線寬可以減小形成的半導(dǎo)體器件的驅(qū)動(dòng)電壓，進(jìn)而減小功耗；并且，小的柵極線寬也可以使形成的半導(dǎo)體器件的尺寸減小，提高集成度，增加單位面積上的半導(dǎo)體器件的數(shù)量，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本。目前， 在互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體器件(CM0Q的制造過(guò)程中，制造柵極的優(yōu)選材料是多晶硅，所述多晶硅具有特殊的耐熱性以及較高的刻蝕成圖精確性，業(yè)界通常采用對(duì)多晶硅進(jìn)行預(yù)摻雜的方法來(lái)改善柵極的電阻率。具體請(qǐng)參考圖IA 1D，其為現(xiàn)有的柵極制造方法的各步驟相應(yīng)結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。參考圖IA所示，首先提供半導(dǎo)體襯底100，接著在所述半導(dǎo)體襯底100上依次形成柵極介質(zhì)層110和多晶硅層120。對(duì)于CMOS器件中的NMOS和PMOS器件來(lái)說(shuō)，對(duì)多晶硅進(jìn)行預(yù)摻雜能夠減小形成的柵極的電阻率，從而改善CMOS器件的閾值電壓和驅(qū)動(dòng)電流特性，提高CMOS器件的性能。以NMOS器件為例，通常采用摻雜了 N型雜質(zhì)(例如磷)的多晶硅來(lái)制作柵極。參考圖IB所示，利用化學(xué)氣相沉積工藝在所述多晶硅層120上形成硬掩膜層，接著在所述硬掩膜層上旋涂光刻膠層，并利用曝光顯影工藝圖案化所述光刻膠層，并以圖案化后的光刻膠層為掩膜刻蝕所述硬掩膜層，以形成圖案化硬掩膜層130a，所述圖案化硬掩膜層130a的材質(zhì)通常為氮化硅或氮氧化硅。參考圖IC所示，以所述圖案化硬掩膜層130a為掩膜，依次刻蝕所述多晶硅層120 和柵極介質(zhì)層110，以形成柵極，所述柵極包括圖案化柵極介質(zhì)層IlOa和圖案化多晶硅層 120a,所述圖案化硬掩膜層130a對(duì)多晶硅的刻蝕選擇比很高，有利于形成輪廓良好的柵極。參考圖ID所示，最后，利用濕法腐蝕的方式去除所述圖案化硬掩膜層130a，所述濕法腐蝕工藝所使用的腐蝕液為磷酸(H3PO4)。由于所述圖案化硬掩膜層130a的材料比較致密，因此濕法腐蝕的時(shí)間必須足夠長(zhǎng)才能確保所述圖案化硬掩膜層130a被徹底去除。但是，在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，在利用磷酸溶液去除圖案化硬掩膜層130a的過(guò)程中，磷酸溶液會(huì)同時(shí)腐蝕摻雜了 N型雜質(zhì)的多晶硅，導(dǎo)致柵極的頂面產(chǎn)生邊角，即形成如圖ID所示的頸狀 (necking)缺陷，所述頸狀缺陷將導(dǎo)致柵極的尺寸改變，進(jìn)而影響半導(dǎo)體器件的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，以減少頸狀缺陷的產(chǎn)生，提高半導(dǎo)體器件的性能。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括在半導(dǎo)體襯底上依次形成柵極介質(zhì)層、多晶硅層和刻蝕停止層；在所述刻蝕停止層上形成圖案化硬掩膜層；以圖案化硬掩膜層為掩膜，刻蝕所述刻蝕停止層形成圖案化刻蝕停止層；以圖案化硬掩膜層為掩膜，刻蝕多晶硅層和柵極介質(zhì)層形成柵極，所述柵極包括圖案化柵極介質(zhì)層和圖案化多晶硅層；在所述柵極側(cè)壁和半導(dǎo)體襯底表面形成保護(hù)層；利用干法刻蝕方式去除所述圖案化硬掩膜層?？蛇x的，在所述半導(dǎo)體器件的制造方法中，所述保護(hù)層的材質(zhì)為二氧化硅，所述保護(hù)層的厚度為10 100A?？蛇x的，在所述半導(dǎo)體器件的制造方法中，所述保護(hù)層是利用退火工藝形成，所述退火工藝的溫度為600 900°C，所述退火工藝使用的反應(yīng)氣體為化和隊(duì)的混合物，所述反應(yīng)氣體中A的流量為50 lOOOsccm，所述反應(yīng)氣體中N2的流量為50 lOOOsccm?？蛇x的，在所述半導(dǎo)體器件的制造方法中，所述圖案化硬掩膜層的材質(zhì)為氮化硅
或氮氧化硅?？蛇x的，在所述半導(dǎo)體器件的制造方法中，所述刻蝕停止層的材質(zhì)為二氧化硅，所述刻蝕停止層的厚度為10 100A。可選的，在所述半導(dǎo)體器件的制造方法中，去除所述圖案化硬掩膜層使用的刻蝕氣體為CH3F和&的混合物，所述刻蝕氣體中CH3F的流量為50 500sCCm，所述刻蝕氣體中 O2的流量為10 500sccm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件的制造方法具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明采用干法刻蝕的方式去除圖案化硬掩膜層，因此無(wú)需使用磷酸溶液，可避免出現(xiàn)頸狀缺陷，并且，本發(fā)明在柵極頂部形成了圖案化刻蝕停止層，在柵極側(cè)壁和半導(dǎo)體襯底表面形成了保護(hù)層，由于所述圖案化刻蝕停止層和保護(hù)層的存在，可確保在干法刻蝕去除圖案化硬掩膜層過(guò)程中使用的等離子體不會(huì)損傷柵極和半導(dǎo)體襯底，有利于形成輪廓良好的柵極，提高半導(dǎo)體器件的性能。


圖IA ID為現(xiàn)有半導(dǎo)體器件的制造方法的各步驟相應(yīng)結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例所提供的半導(dǎo)體器件的制造方法的流程圖；圖3A 3F為本發(fā)明實(shí)施例所提供的半導(dǎo)體器件的制造方法的各步驟相應(yīng)結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的核心思想在于，提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，該制造方法采用干法刻蝕的方式去除圖案化硬掩膜層，因此無(wú)需使用磷酸溶液，可避免出現(xiàn)頸狀缺陷，并且，本發(fā)明在柵極頂部形成了圖案化刻蝕停止層，在柵極側(cè)壁和半導(dǎo)體襯底表面形成了保護(hù)層， 由于所述圖案化刻蝕停止層和保護(hù)層的存在，可確保在干法刻蝕去除圖案化硬掩膜層過(guò)程中使用的等離子體不會(huì)損傷柵極和半導(dǎo)體襯底，提高了半導(dǎo)體器件的性能。請(qǐng)參考圖2，其為本發(fā)明實(shí)施例所提供的半導(dǎo)體器件的制造方法的流程圖，結(jié)合該圖，該方法包括以下步驟步驟S200，在半導(dǎo)體襯底上依次形成柵極介質(zhì)層、多晶硅層和刻蝕停止層；
步驟S210，在所述刻蝕停止層上形成圖案化硬掩膜層；步驟S220，以所述圖案化硬掩膜層為掩膜，刻蝕所述刻蝕停止層形成圖案化刻蝕
停止層；步驟S230，以所述圖案化硬掩膜層為掩膜，刻蝕所述多晶硅層和柵極介質(zhì)層形成柵極，所述柵極包括圖案化柵極介質(zhì)層和圖案化多晶硅層；步驟S240，在所述柵極側(cè)壁和半導(dǎo)體襯底表面形成保護(hù)層；步驟S250，利用干法刻蝕方式去除所述圖案化硬掩膜層。下面將結(jié)合剖面示意圖對(duì)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明，而仍然實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列描述應(yīng)當(dāng)被理解為對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道，而并不作為對(duì)本發(fā)明的限制。為了清楚，不描述實(shí)際實(shí)施例的全部特征。在下列描述中，不詳細(xì)描述公知的功能和結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗鼈儠?huì)使本發(fā)明由于不必要的細(xì)節(jié)而混亂。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為在任何實(shí)際實(shí)施例的開發(fā)中，必須做出大量實(shí)施細(xì)節(jié)以實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的特定目標(biāo)，例如按照有關(guān)系統(tǒng)或有關(guān)商業(yè)的限制，由一個(gè)實(shí)施例改變?yōu)榱硪粋€(gè)實(shí)施例。另外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種開發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗費(fèi)時(shí)間的，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)僅僅是常規(guī)工作。在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。根據(jù)下面說(shuō)明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的目的。請(qǐng)參考圖3A，首先，提供半導(dǎo)體襯底200，并在所述半導(dǎo)體襯底200上依次形成柵極介質(zhì)層210、多晶硅層220和刻蝕停止層250。所述半導(dǎo)體襯底200的材質(zhì)可以是單晶硅、多晶硅或非晶硅中的一種，所述半導(dǎo)體襯底200的材質(zhì)也可以是硅鍺化合物，所述半導(dǎo)體襯底200中可以摻入N型雜質(zhì)或P型雜質(zhì)，所述柵極介質(zhì)層210的材質(zhì)可以是二氧化硅或氮氧化硅，所述刻蝕停止層250的材質(zhì)為二氧化硅，所述刻蝕停止層250的厚度為10 100人。為了減小形成的柵極的電阻率，所述多晶硅層220中通常摻入了雜質(zhì)離子。以形成 NMOS器件為例，需要在所述多晶硅層220中摻雜N型雜質(zhì)，例如磷。請(qǐng)參考圖3B，接著，利用化學(xué)氣相沉積工藝在刻蝕停止層250上形成硬掩膜層，接著在所述硬掩膜層上旋涂光刻膠層，并利用曝光顯影工藝圖案化所述光刻膠層，然后以圖案化后的光刻膠層為掩膜，刻蝕所述硬掩膜層，以形成圖案化硬掩膜層230a，所述圖案化硬掩膜層230a的材質(zhì)可以為氮化硅或氮氧化硅。請(qǐng)參考圖3C，接下來(lái)，以所述圖案化硬掩膜層230a為掩膜，刻蝕所述刻蝕停止層 250形成圖案化刻蝕停止層250a?？衫酶煞涛g的方式刻蝕所述刻蝕停止層250，在此干法刻蝕步驟中所使用的刻蝕氣體可以是CH3F和&的混合物，所述刻蝕氣體中CH3F的流量為50 500sccm，所述刻蝕氣體中仏的流量為10 500sccm。請(qǐng)參考圖3D，以所述圖案化硬掩膜層230a為掩膜，繼續(xù)刻蝕多晶硅層220和柵極介質(zhì)層210形成柵極，所述柵極包括圖案化柵極介質(zhì)層210a和圖案化多晶硅層220a，由于圖案化硬掩膜層230a對(duì)多晶硅層220的刻蝕選擇比較高，且所述圖案化硬掩膜層230a比較致密，因此有利于獲得輪廓較佳的柵極。請(qǐng)參考圖3E，接著，在所述柵極側(cè)壁和半導(dǎo)體襯底200表面形成保護(hù)層M0，由于所述圖案化刻蝕停止層250a和保護(hù)層240的存在，后續(xù)進(jìn)行的干法刻蝕步驟使用的等離子體不會(huì)損傷柵極和半導(dǎo)體襯底200。較佳的，所述保護(hù)層240和圖案化刻蝕停止層250a的材質(zhì)均為二氧化硅，所述圖案化硬掩膜層230a對(duì)二氧化硅的刻蝕選擇比非常高，因此，所述保護(hù)層240和圖案化刻蝕停止層250a可起到較佳的防護(hù)作用。 在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述保護(hù)層240的厚度為10 100A,可利用退火工藝形成所述保護(hù)層240，所述退火工藝中所使用的反應(yīng)氣體為O2和N2的混合物，所述氧氣與所述柵極和所述半導(dǎo)體襯底200表面的硅原子結(jié)合生成所述保護(hù)層240。進(jìn)一步的，所述退火工藝的溫度為600 900°C，所述反應(yīng)氣體中O2的流量為50 lOOOsccm，所述反應(yīng)氣體中N2的流量為50 lOOOsccm。請(qǐng)參考圖3F，最后，利用于法刻蝕方式去除圖案化硬掩膜層230a，直至暴露出所述圖案化刻蝕停止層250a。由于采用了干法刻蝕的方式，因此無(wú)需使用磷酸溶液，可避免出現(xiàn)頸狀缺陷，并且，本發(fā)明在所述柵極頂部形成了圖案化刻蝕停止層250a，并在所述柵極側(cè)壁和半導(dǎo)體襯底表面形成了保護(hù)層240，由于所述圖案化刻蝕停止層250a和保護(hù)層240的存在，確保在干法刻蝕去除圖案化硬掩膜層過(guò)程中使用的等離子體不會(huì)損傷所述柵極和半導(dǎo)體襯底。在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，去除圖案化硬掩膜層230a步驟中所使用的刻蝕氣體可以是CH3F和O2的混合物，所述刻蝕氣體中CH3F的流量為50 500sCCm，所述刻蝕氣體中O2的流量為10 500sccm。在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，利用干法刻蝕方式去除所述圖案化硬掩膜層230a 步驟之后，無(wú)需去除所述保護(hù)層240和圖案化刻蝕停止層250a，可直接在保護(hù)層240和圖案化刻蝕停止層250a表面形成氮化硅和二氧化硅，進(jìn)而形成0N0 ( 二氧化硅-氮化硅-二氧化硅)側(cè)墻，以簡(jiǎn)化0N0側(cè)墻的制造工藝。綜上所述，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，該方法包括在半導(dǎo)體襯底上依次形成柵極介質(zhì)層、多晶硅層和刻蝕停止層；在所述刻蝕停止層上形成圖案化硬掩膜層； 以圖案化硬掩膜層為掩膜，刻蝕所述刻蝕停止層形成圖案化刻蝕停止層；以圖案化硬掩膜層為掩膜，刻蝕所述多晶硅層和柵極介質(zhì)層形成柵極，所述柵極包括圖案化柵極介質(zhì)層和圖案化多晶硅層；在所述柵極側(cè)壁和半導(dǎo)體襯底表面形成保護(hù)層；利用干法刻蝕方式去除所述圖案化硬掩膜層。本發(fā)明可避免出現(xiàn)頸狀缺陷，提高半導(dǎo)體器件的性能。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括在半導(dǎo)體襯底上依次形成柵極介質(zhì)層、多晶硅層和刻蝕停止層； 在所述刻蝕停止層上形成圖案化硬掩膜層；以圖案化硬掩膜層為掩膜，刻蝕所述刻蝕停止層形成圖案化刻蝕停止層； 以圖案化硬掩膜層為掩膜，刻蝕所述多晶硅層和柵極介質(zhì)層形成柵極，所述柵極包括圖案化柵極介質(zhì)層和圖案化多晶硅層；在所述柵極側(cè)壁和半導(dǎo)體襯底表面形成保護(hù)層； 利用干法刻蝕方式去除所述圖案化硬掩膜層。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述保護(hù)層的材質(zhì)為二氧化硅。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述保護(hù)層的厚度為10 100A。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述保護(hù)層是利用退火工藝形成。
5.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述退火工藝的溫度為 600 900°C，所述退火工藝使用的反應(yīng)氣體為O2和隊(duì)的混合物，所述反應(yīng)氣體中&的流量為50 lOOOsccm，所述反應(yīng)氣體中N2的流量為50 lOOOsccm。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述圖案化硬掩膜層的材質(zhì)為氮化硅或氮氧化硅。
7.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述刻蝕停止層的材質(zhì)為二氧化硅。
8.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述刻蝕停止層的厚度為 10 100A。
9.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，去除所述圖案化硬掩膜層使用的刻蝕氣體為CH3F和A的混合物，所述刻蝕氣體中CH3F的流量為50 500SCCm，所述刻蝕氣體中A的流量為10 500sccm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體器件的制造方法，該方法包括在半導(dǎo)體襯底上依次形成柵極介質(zhì)層、多晶硅層和刻蝕停止層；在所述刻蝕停止層上形成圖案化硬掩膜層；以圖案化硬掩膜層為掩膜，刻蝕所述刻蝕停止層形成圖案化刻蝕停止層；以圖案化硬掩膜層為掩膜，刻蝕所述多晶硅層和柵極介質(zhì)層形成柵極，所述柵極包括圖案化柵極介質(zhì)層和圖案化多晶硅層；在所述柵極側(cè)壁和半導(dǎo)體襯底表面形成保護(hù)層；利用干法刻蝕方式去除所述圖案化硬掩膜層。本發(fā)明可避免出現(xiàn)頸狀缺陷，提高半導(dǎo)體器件的性能。
文檔編號(hào)H01L21/28GK102270575SQ20101019251
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2010年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月4日
發(fā)明者張海洋, 沈滿華 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司