一種柵極側(cè)墻減薄工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種柵極側(cè)墻減薄工藝，包括：首先在半導(dǎo)體襯底上形成柵極和柵極側(cè)墻之后，在整個(gè)半導(dǎo)體襯底上覆蓋一層抗反射層，然后，采用光刻和刻蝕工藝，圖案化抗反射層，再利用抗反射層為掩膜，采用干法刻蝕工藝，向下刻蝕側(cè)墻，從而實(shí)現(xiàn)側(cè)墻寬度的減??；抗反射層覆蓋在柵極和側(cè)墻頂部，在減薄過程中，可以保護(hù)柵極和側(cè)墻頂部不受到損傷，從而可以擴(kuò)大工藝窗口，增加減薄的寬度，提高側(cè)墻減薄效果。
【專利說明】一種柵極側(cè)墻減薄工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種柵極側(cè)墻減薄工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工藝尺寸不斷縮小，特別是65nm及其以下，為了增強(qiáng)器件的性能，通常采用應(yīng)力接近技術(shù)(Stress Proximity Technique, SPT)減薄柵極兩側(cè)側(cè)墻的寬度,從而使后續(xù)具有一定應(yīng)力的膜層沉積在更接近溝道(channel)的區(qū)域，以增強(qiáng)器件驅(qū)動(dòng)電流。
[0003]通常采用SPT工藝來減薄柵極側(cè)墻的過程包括:在側(cè)墻以及硅化物形成后，直接進(jìn)行一步干法刻蝕，從而減薄側(cè)墻的寬度。
[0004]采用上述方法，在干法刻蝕中，把側(cè)墻水平方向減薄的同時(shí)，也不可避免地刻蝕到側(cè)墻的頂部，請(qǐng)參閱圖1，圖1為采用現(xiàn)有的柵極側(cè)墻減薄方法之后形成的襯底截面結(jié)構(gòu)示意圖。I表示柵極，2表示柵極側(cè)墻。側(cè)墻頂部在刻蝕過程中由于沒有受到保護(hù)而遭到等離子損傷，如圖1中虛線之間的高度即為側(cè)墻頂部的損失高度。柵極側(cè)墻頂部的損傷會(huì)導(dǎo)致器件漏電，并最終使器件的性能惡化。實(shí)際工藝中，為了減小柵極側(cè)墻頂部的損傷，不得不限制水平方向的刻蝕量，這樣，側(cè)墻水平方向的刻蝕受制于垂直方向的限制，工藝窗口非常小，從而影響柵極側(cè)墻減薄的效果。
[0005]因此，需要改進(jìn)現(xiàn)有的柵極側(cè)墻減薄工藝，在減薄柵極側(cè)墻的過程中，使柵極側(cè)墻的頂部和柵極的頂部不受到等離子體刻蝕的損傷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服以上問題，本發(fā)明旨在提供一種柵極側(cè)墻減薄工藝，在減薄側(cè)墻的過程中，不損傷側(cè)墻頂部和柵極頂部，從而擴(kuò)大刻蝕工藝窗口，提高柵極側(cè)墻的減薄效果。
[0007]本發(fā)明提供了一種柵極側(cè)墻減薄工藝，其包括:
[0008]步驟SOl:在半導(dǎo)體襯底上依次形成柵極和柵極側(cè)墻；
[0009]步驟S02:在所述半導(dǎo)體襯底上覆蓋一層抗反射層；
[0010]步驟S03:采用光刻和干法刻蝕工藝，圖案化所述抗反射層；
[0011]步驟S04:以圖案化的所述抗反射層為掩膜，經(jīng)干法刻蝕工藝，減薄所述柵極側(cè)
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[0012]優(yōu)選地，所述步驟S03中，采用HBr和O2的混合氣體作為刻蝕氣體。
[0013]優(yōu)選地,所述HBr與所述O2的流量比例為1:1至15:2。
[0014]優(yōu)選地,所述HBr的流量為10_30sccm,所述O2的流量為4_10sccm。
[0015]優(yōu)選地，所述步驟S03中，所采用的壓強(qiáng)為5-10mTorr，所采用的上電極功率為300-500瓦，反應(yīng)時(shí)間為10-80秒。
[0016]優(yōu)選地，所述步驟S04中，采用氟系氣體刻蝕所述柵極側(cè)墻。
[0017]優(yōu)選地，所述氟系氣體為CH2F2和CHF3的混合氣體。
[0018]優(yōu)選地，所述CH2F2與所述CHF3的流量比例為1:1至4:1。[0019]優(yōu)選地，所述CH2F2的流量為60-120sccm，所述CHF3的流量為30_60sccm。
[0020]優(yōu)選地，所述步驟S04中，所采用的壓強(qiáng)為20-40mTorr，所采用的上電極功率為500-800瓦，所采用的下電極電壓為O，反應(yīng)時(shí)間為10-40秒。
[0021]本發(fā)明的一種柵極側(cè)墻減薄工藝，首先在形成側(cè)墻之后，在整個(gè)半導(dǎo)體襯底上覆蓋一層抗反射層，該抗反射層包裹住柵極和柵極側(cè)墻這樣使襯底表面趨于平坦；然后，采用光刻和刻蝕工藝，圖案化抗反射層，再利用抗反射層為掩膜，采用干法刻蝕工藝，向下刻蝕側(cè)墻，從而實(shí)現(xiàn)側(cè)墻寬度的減?。豢狗瓷鋵痈采w在柵極和側(cè)墻頂部，在減薄過程中，可以保護(hù)柵極和側(cè)墻頂部不受到損傷，從而可以擴(kuò)大工藝窗口，增加減薄的寬度，提高側(cè)墻減薄效果O
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為采用現(xiàn)有的柵極側(cè)墻減薄方法之后形成的襯底截面結(jié)構(gòu)示意圖
[0023]圖2為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的柵極側(cè)墻減薄方法的流程示意圖
[0024]圖3-6為本發(fā)明的上述較佳實(shí)施例的柵極側(cè)墻減薄方法的各個(gè)步驟所對(duì)應(yīng)的襯底截面結(jié)構(gòu)示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0025]為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說明。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0026]以下將結(jié)合具體實(shí)施例和附圖2-6對(duì)本發(fā)明的柵極側(cè)墻減薄方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。其中，圖2為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的柵極側(cè)墻減薄方法的流程示意圖，圖3-6為本發(fā)明的上述較佳實(shí)施例的柵極側(cè)墻減薄方法的各個(gè)步驟所對(duì)應(yīng)的襯底截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]如前所述，現(xiàn)有的減薄柵極側(cè)墻的方法，在對(duì)柵極和側(cè)墻頂部無保護(hù)措施的情況下，直接采用干法刻蝕工藝刻蝕側(cè)墻，最終導(dǎo)致側(cè)墻頂部受到刻蝕損傷；并且，由于柵極和側(cè)墻頂部也同時(shí)被刻蝕到，這進(jìn)一步限制了對(duì)側(cè)墻寬度的刻蝕，即刻蝕工藝窗口較小。因此，本發(fā)明改進(jìn)了現(xiàn)有的工藝，在對(duì)側(cè)墻進(jìn)行減薄刻蝕之前，增加了對(duì)側(cè)墻和柵極頂部的保護(hù)措施，不僅可以保護(hù)側(cè)墻頂部不受刻蝕損傷，而且可以克服減薄側(cè)墻寬度受限的弊端，擴(kuò)大了刻蝕工藝窗口，提高了側(cè)墻寬度減薄的效果。
[0028]請(qǐng)參閱圖2，本發(fā)明的本實(shí)施例的柵極側(cè)墻減薄方法，包括以下步驟:
[0029]步驟SOl:請(qǐng)參閱圖3，在半導(dǎo)體襯底101上依次形成柵極102和柵極側(cè)墻103 ；
[0030]這里，可以采用現(xiàn)有的常規(guī)工藝來形成柵極和柵極側(cè)墻，還可以但不限于包括源漏區(qū)的離子摻雜注入、半導(dǎo)體襯底表面硅化物的形成等工藝來形成本發(fā)明的半導(dǎo)體襯底。
[0031]本實(shí)施例中，半導(dǎo)體襯底101可以但不限于為娃襯底,半導(dǎo)體襯底101的表面具有一層氧化膜，其成分可以為熱氧化生成的氧化硅材料，柵極102和柵極側(cè)墻103位于該氧化膜的表面上，本發(fā)明對(duì)此不再贅述。柵極側(cè)墻103的材料可以為氮化硅、氧化硅等，較佳的，本實(shí)施例中，采用氮化硅作為柵極側(cè)墻103的材料。
[0032]步驟S02:請(qǐng)參閱圖4，在半導(dǎo)體襯底101上覆蓋一層抗反射層104 ；
[0033]具體的，可以采用機(jī)械法在半導(dǎo)體襯底101上涂覆一層抗反射層104，較佳的，抗反射層104可以為底部抗反射層，比如可以為有機(jī)抗反射層，這是由于在后續(xù)的工藝中，要在抗反射層上涂覆光刻膠進(jìn)行光刻膠的光刻工藝，底部抗反射層可以有效減小在光刻膠曝光過程中光刻膠底部對(duì)光線的反射，提高曝光質(zhì)量。這里，抗反射層104包裹住柵極102和柵極側(cè)墻103，不僅可以保護(hù)柵極102和側(cè)墻103頂部在后續(xù)的減薄刻蝕過程中不受到刻蝕損傷，還可以確保半導(dǎo)體襯底101表面的平坦，提高后續(xù)光刻和刻蝕工藝的精度。較佳的，在本實(shí)施例中，在涂覆過程中，確保所覆蓋的抗反射層104的頂部趨于平坦。
[0034]步驟S03:請(qǐng)參閱圖5，采用光刻和干法刻蝕工藝，圖案化抗反射層104 ；
[0035]具體的，本實(shí)施例中，圖案化抗反射層104的過程可以但不限于包括以下步驟:
[0036]步驟AOl:在抗反射層上涂覆一層光刻膠；
[0037]步驟A02:采用光刻工藝，圖案化光刻膠；
[0038]這里，可以根據(jù)實(shí)際工藝要求來選擇合適的光刻版，對(duì)光刻膠進(jìn)行曝光，在光刻膠中形成曝光后的圖案，光刻版中關(guān)鍵尺寸的大小可以盡量增大，從而使得光刻后的光刻膠的寬度較大，足以遮擋住側(cè)墻頂部，這樣使得后續(xù)的圖案化后的抗反射層104能夠遮擋住側(cè)墻103的頂部區(qū)域，使其不會(huì)受到后續(xù)減薄工藝的損傷。
[0039]步驟A03:以圖案化的光刻膠為掩膜，采用刻蝕工藝，圖案化抗反射層。
[0040]這里，可以但不限于采用等離子體干法刻蝕工藝，以上述圖案化的光刻膠為掩膜，刻蝕抗反射層，從而暴露出部分柵極側(cè)墻。當(dāng)然，圖案化后的抗反射層104的具體寬度則可以根據(jù)實(shí)際工藝要求來設(shè)定，比如，圖案化后的抗反射層也可以覆蓋住柵極側(cè)墻頂部的一部分，如圖4中左邊的柵極兩邊的虛線a與a’之間的寬度；也可以將柵極側(cè)墻頂部全部覆蓋住，如圖4中右邊的柵極兩邊的虛線b與b’之間的寬度等。本實(shí)施例中，采用圖4中虛線b與b’之間的寬度作為覆蓋在柵極側(cè)墻頂部的圖案化后的抗反射層寬度。
[0041]需要說明的是，本發(fā)明中，對(duì)于刻蝕過程中所采用的工藝參數(shù)可以根據(jù)實(shí)際工藝要求來設(shè)定。較佳的，在本實(shí)施例中，所采用的壓強(qiáng)為5-10mTorr，所采用的上電極功率為300-500瓦，反應(yīng)時(shí)間為10-80秒，與此相配合的下電極電壓可以但不限于為100V。在刻蝕過程中，可以采用HBr和O2的混合氣體作為刻蝕氣體，HBr與O2的流量比例為1:1至15:2，較佳的比例為4:1。本實(shí)施例中，HBr的流量為10-30sccm，O2的流量為4-10sccm。
[0042]步驟S04:請(qǐng)參閱圖6，以圖案化的抗反射層104為掩膜，經(jīng)干法刻蝕工藝，減薄柵極側(cè)墻103。
[0043]具體的，在本實(shí)施例中的本步驟中，所說的干法刻蝕工藝可以但不限于為采用現(xiàn)有的SPT工藝進(jìn)行柵極側(cè)墻的減薄，從而得到減薄的側(cè)墻103’。由于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以知曉現(xiàn)有的柵極側(cè)墻減薄工藝即SPT工藝的具體工藝過程，本發(fā)明對(duì)此不再贅述。如前所述，正是由于有抗反射膜的覆蓋在柵極和柵極側(cè)墻頂部，在此過程中，刻蝕氣體不能夠接觸到柵極和側(cè)墻頂部，從而避免了側(cè)墻頂部受到刻蝕損傷。同時(shí)，由于側(cè)墻頂部受到保護(hù)，可以不考慮側(cè)墻頂部的影響，自由控制側(cè)墻水平方向的刻蝕過程，提升了側(cè)墻減薄的效果O
[0044]需要說明的是，本發(fā)明中，對(duì)于刻蝕過程中所采用的工藝參數(shù)可以根據(jù)實(shí)際工藝要求來設(shè)定。在本實(shí)施例中，所采用的壓強(qiáng)為20-40mTorr，所采用的上電極功率為500-800瓦，反應(yīng)時(shí)間為10-40秒，所采用的下電極電壓為O。在刻蝕過程中，所采用的刻蝕氣體可以為氟系氣體，本實(shí)施例中，采用的氟系氣體為CH2F2和CHF3的混合氣體。CH2F2與CHF3的流量比例為1:1至4:1，較佳比例為2:1。在本實(shí)施例中，CH2F2的流量為60-120sccm, CHF3的流量為 30_60sccm。
[0045]綜上所述，通過本發(fā)明的柵極側(cè)墻減薄方法，在柵極和側(cè)墻頂部及半導(dǎo)體襯底表面覆蓋一層抗反射層，利用抗反射層作為保護(hù)層，進(jìn)行對(duì)側(cè)墻的刻蝕減薄工藝，不僅可以避免刻蝕減薄過程中側(cè)墻頂部受到刻蝕損傷，還可以免去側(cè)墻頂部受損的顧慮，自由控制側(cè)墻減薄寬度，從而提高側(cè)墻減薄效果。
[0046]雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然所述實(shí)施例僅為了便于說明而舉例而已，并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下可作若干的更動(dòng)與潤(rùn)飾，本發(fā)明所主張的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書所述為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種柵極側(cè)墻減薄工藝，其特征在于，包括: 步驟SOl:在半導(dǎo)體襯底上依次形成柵極和柵極側(cè)墻； 步驟S02:在所述半導(dǎo)體襯底上覆蓋一層抗反射層； 步驟S03:采用光刻和干法刻蝕工藝，圖案化所述抗反射層； 步驟S04:以圖案化的所述抗反射層為掩膜，經(jīng)干法刻蝕工藝，減薄所述柵極側(cè)墻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柵極側(cè)墻減薄工藝，其特征在于，所述步驟S03中，采用HBr和O2的混合氣體作為刻蝕氣體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的柵極側(cè)墻減薄工藝，其特征在于，所述HBr與所述O2的流量比例為1:1至15:2。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的柵極側(cè)墻減薄工藝，其特征在于，所述HBr的流量為10-30sccm,所述 O2 的流量為 4-lOsccm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柵極側(cè)墻減薄工藝，其特征在于，所述步驟S03中，所采用的壓強(qiáng)為5-10mTorr，所采用的上電極功率為300-500瓦，反應(yīng)時(shí)間為10-80秒。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柵極側(cè)墻減薄工藝，其特征在于，所述步驟S04中，采用氟系氣體刻蝕所述柵極側(cè)墻。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的柵極側(cè)墻減薄工藝，其特征在于，所述氟系氣體為CH2F2和CHF3的混合氣體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的柵極側(cè)墻減薄工藝，其特征在于，所述CH2F2與所述CHF3的流量比例為1:1至4:1。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的柵極側(cè)墻減薄工藝，其特征在于，所述CH2F2的流量為60-120sccm，所述 CHF3 的流量為 30_60sccm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柵極側(cè)墻減薄工藝，其特征在于，所述步驟S04中，所采用的壓強(qiáng)為20-40mTorr，所采用的上電極功率為500-800瓦，所采用的下電極電壓為0，反應(yīng)時(shí)間為10_40秒ο
【文檔編號(hào)】H01L21/311GK103928315SQ201410174441
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】崇二敏, 黃君, 毛志彪 申請(qǐng)人:上海華力微電子有限公司