專利名稱：柵極制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種柵極制造方法。
背景技術(shù)：
金屬-氧化物-半導(dǎo)體(M0S)場(chǎng)效應(yīng)管作為一種電壓控制器件，通過(guò) 輸入電壓控制輸出電流的變化，目前被廣泛應(yīng)用于各種電子線路中。
MOS器件的核心部分是由金屬-氧化物-半導(dǎo)體組成的電容結(jié)構(gòu)，氧化 物在金屬和半導(dǎo)體之間起絕緣作用；絕緣層上的金屬電極稱為柵極，電 容兩側(cè)的電極分別是源極和漏極；在柵極上施加電壓，可以改變絕緣層 中的電場(chǎng)強(qiáng)度，進(jìn)而控制半導(dǎo)體表面電場(chǎng)，改變導(dǎo)電溝道的導(dǎo)電能力。 當(dāng)前，通常采用多晶硅代替金屬或采用多晶硅和金屬的組合作為柵極材 料。
柵極作為MOS器件內(nèi)的重要組成部分，其結(jié)構(gòu)的變化直接影響MOS器 件內(nèi)導(dǎo)電溝道的形貌變化，繼而在柵極上施加電壓后，由此柵極結(jié)構(gòu)的 變化導(dǎo)致的器件導(dǎo)電溝道的形貌變化對(duì)器件的性能將產(chǎn)生重大影響。
圖l為說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)中柵極根部缺陷效果的示意圖，如圖l所示，實(shí) 際生產(chǎn)過(guò)程中，由于常規(guī)制程及返工過(guò)程中曝光、顯影或刻蝕等工藝控 制不當(dāng)易造成位于半導(dǎo)體基底10上的柵極31結(jié)構(gòu)不完整，在柵極31側(cè)壁 底部產(chǎn)生#>部缺陷32，且此#>部缺陷32在后續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)法消除。此 柵極根部缺陷效應(yīng)將導(dǎo)致器件性能的降低，如閾值電壓減小、漏極飽和 電流減小、結(jié)間電容增大等；由此，如何改善柵極根部缺陷對(duì)器件性能 的影響成為本領(lǐng)域技術(shù)人員面臨的重要問(wèn)題。
申請(qǐng)?zhí)枮?200310109108.6"的中國(guó)專利申請(qǐng)中提供了 一種在半導(dǎo) 體制程中改善柵極根部缺陷的方法，該方法通過(guò)在返工過(guò)程中去除光致 抗蝕劑層后，增加一氧化處理步驟，以減少基底表面H+的增加，使得顯影液中的氫氧根(Off)更容易被帶走，進(jìn)而增加光致抗蝕劑層的曝光度， 從而實(shí)現(xiàn)柵極根部缺陷的改善。
然而，若將此方法直接應(yīng)用至常規(guī)制造過(guò)程中，即在柵極制造過(guò)程 中直接在涂覆光致抗蝕劑層之前增加一氧化處理步驟，僅用于改善由于 涂覆光致抗蝕劑層之前清洗基底表面所用的清洗液與用以顯示光致抗蝕 劑層圖形的顯影液以及返工后清洗基底表面所用的清洗液的酸堿性不同 造成的柵極根部缺陷，換言之，應(yīng)用該方法無(wú)法抑制常規(guī)制造過(guò)程中柵 極根部缺陷的產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了 一種柵極制造方法，可抑制制造過(guò)程中柵極根部缺陷 的產(chǎn)生。
本發(fā)明提供的一種柵極制造方法，包括 在半導(dǎo)體基底上沉積張應(yīng)力膜層； 去除所述張應(yīng)力膜層； 在所述半導(dǎo)體基底上沉積柵層； 刻蝕所述^^層。
所述沉積張應(yīng)力膜層的工藝為PECVD工藝；所述張應(yīng)力膜層材料包 括氮化硅、氮氧化硅、碳化硅或碳氧化硅中的一種及其組合；所述張應(yīng) 力膜層材料為氮化硅；所述沉積張應(yīng)力膜層的反應(yīng)氣體包括硅烷、氨氣、 氮?dú)夂秃猓凰龇磻?yīng)氣體中氮?dú)馀c氦氣的體積百分比濃度大于或等于 35%;所述硅烷的流量范圍為10-20sccm;所述氨氣的流量范圍為5~ 10sccm;所述氮?dú)馀c氦氣的混合氣體的流量范圍為2000 ~ 4000sccm;所 述反應(yīng)室內(nèi)壓力范圍為1000 1500mTorr。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1. 利用應(yīng)力記憶工藝，強(qiáng)化半導(dǎo)體基底內(nèi)的應(yīng)力類型為壓應(yīng)力
(Compressive Stress),繼而在所述已強(qiáng)化應(yīng)力類型的半導(dǎo)體基底上可 形成無(wú)根部缺陷的柵極；
2. 通過(guò)在形成張應(yīng)力(Tensile Stress)膜層以強(qiáng)化半導(dǎo)體基底內(nèi) 的應(yīng)力類型為壓應(yīng)力之后，去除所述張應(yīng)力膜層，可在形成無(wú)根部缺陷 的柵極的同時(shí)，不改變器件結(jié)構(gòu)；
3. 通過(guò)強(qiáng)化半導(dǎo)體基底內(nèi)的應(yīng)力類型為壓應(yīng)力，可增強(qiáng)PMOS器件內(nèi) 導(dǎo)電溝道中的空穴遷移率，改善PMOS器件電性能。


圖1為說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)中柵極根部缺陷效果的示意圖2為說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的在半導(dǎo)體基底上沉積張應(yīng)力膜層的示意
圖3為說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的去除張應(yīng)力膜層的示意圖； 圖4為說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的在半導(dǎo)體基底上沉積柵層的示意圖； 圖5為說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的刻蝕柵層的示意圖。
具體實(shí)施例方式
盡管下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明進(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)當(dāng)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，下列的描述應(yīng)當(dāng)被理解為對(duì)于本 領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛教導(dǎo)，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(kāi)發(fā)中，必須做出大量實(shí)施細(xì)節(jié)以實(shí) 現(xiàn)開(kāi)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(kāi)發(fā)工作可能是復(fù)雜和
5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)下列 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)的比率，4又用以方^f更、明晰地輔助 說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的目的。應(yīng)用本發(fā)明方法制造柵極的步驟包括在半導(dǎo)體基底上沉積張應(yīng)力 膜層；去除所述張應(yīng)力膜層；在所述半導(dǎo)體基底上沉積^fr層；刻蝕所述 掩層。應(yīng)用本發(fā)明方法制造柵極的具體步驟包括首先，圖2為說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的在半導(dǎo)體基底上沉積張應(yīng)力膜層的 示意圖，如圖2所示，在半導(dǎo)體基底10上沉積張應(yīng)力膜層20。所述半導(dǎo)體基底10為已定義器件有源區(qū)并已完成淺溝槽隔離的半導(dǎo) 體襯底。所述半導(dǎo)體基底10包含氧化層，所述氧化層材料包含二氧化硅 (Si02)、摻雜鉿(Hf )的二氧化硅。所述張應(yīng)力膜層20材料包括但不限于氮化硅、氮氧化硅、碳化硅或 碳氧化硅中的一種及其組合，優(yōu)選為氮化硅。所述張應(yīng)力膜層20的厚度 根據(jù)工藝條件及產(chǎn)品要求確定。在所述半導(dǎo)體基底10上沉積張應(yīng)力膜層20，可在所述半導(dǎo)體基底IO 內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的壓應(yīng)力，利用應(yīng)力記憶工藝，強(qiáng)化半導(dǎo)體基底10內(nèi)的應(yīng)力 類型為壓應(yīng)力，繼而在所述已強(qiáng)化應(yīng)力類型的半導(dǎo)體基底10上可形成無(wú) 根部缺陷的柵極。所述沉積張應(yīng)力膜層20的工藝包括但不限于應(yīng)用PECVD工藝。應(yīng)用 PECVD工藝可在較低溫度下，如250 ~ 450攝氏度范圍內(nèi)沉積所述張應(yīng)力膜 層20 ，且可使得沉積的張應(yīng)力膜層2O對(duì)所述半導(dǎo)體基底1 O具有良好的粘 附能力。所述沉積反應(yīng)可利用13. 56MHZ平板PECVD反應(yīng)發(fā)生器進(jìn)行。所述 射頻功率密度小于或等于50mW/cm2。以形成氮化硅張應(yīng)力膜層為例，所述反應(yīng)氣體包括硅烷、氨氣、氮 氣和氦氣，為保證形成的氮化硅膜層的應(yīng)力類型為張應(yīng)力，所述反應(yīng)氣體中氮?dú)馀c氦氣的體積百分比濃度大于或等于35%。所述反應(yīng)溫度為250 ~ 450攝氏度；所述硅烷的流量范圍為IO ~ 20sccm, ^口16sccm;戶斤述氛氣的; 危量范圍為5 ~ 10sccm, ^口5或9sccm;戶斤 述氮?dú)馀c氦氣的混合氣體的流量范圍為2000 4000sccm,如3000sccm; 所述射頻功率范圍為50 200W,如75或125 W;所述反應(yīng)室內(nèi)壓力范圍為 1000 ~ 1500mTorr，如1200 mTorr。其中，增加反應(yīng)氣體氨氣的流量及氮?dú)馀c氦氣的體積百分比，或減 小射頻功率均可導(dǎo)致所述張應(yīng)力膜層應(yīng)力值的增加。所述張應(yīng)力膜層20的應(yīng)力值決定于所述張應(yīng)力膜層20的沉積條件， 所述張應(yīng)力膜層20的應(yīng)力值又直接影響所述半導(dǎo)體基底10內(nèi)的壓應(yīng)力缺陷起到抑制作用。由此，確定所述張應(yīng)力膜層20的沉積條件成為改善 柵極根部缺陷的關(guān)鍵。具體地，所述張應(yīng)力膜層2 0的沉積條件的確定可利用反^t法進(jìn)行。 即首先，利用現(xiàn)有工藝制造柵極并獲得柵極形貌檢測(cè)結(jié)果；隨后，所述 產(chǎn)品柵極形貌檢測(cè)結(jié)果不滿足產(chǎn)品要求時(shí)，改變所述張應(yīng)力膜層的沉積 條件；再后，利用所述張應(yīng)力膜層的沉積條件制造柵極并獲得柵極形貌 檢測(cè)結(jié)果；然后，重復(fù)上述步驟，直至所述柵極形貌符合產(chǎn)品要求，確 定以獲得所述柵極時(shí)對(duì)應(yīng)的張應(yīng)力膜層的沉積條件進(jìn)行后續(xù)產(chǎn)品生產(chǎn)。其次，圖3為說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的去除張應(yīng)力膜層的示意圖，如圖3 所示，去除所述張應(yīng)力膜層20。去除所述張應(yīng)力膜層2O可選用干法或濕法刻蝕法。利用干法刻蝕去 除所述張應(yīng)力膜層20時(shí)，所述刻蝕氣體可選用氟烷(CF4)、四氟化硅 (SiF4)、氟化氮(NF3)、三氟化氫碳(CHF3)或六氟化二碳(C2F6);利用濕法刻蝕去除所述張應(yīng)力膜層2 0時(shí)，選用的刻蝕溶液為熱磷酸(H3P04),反應(yīng)溫度范圍為150 - 170攝氏度，優(yōu)選為160攝氏度；所述 刻蝕溶液百分比濃度小于或等于5V，刻蝕速率及刻蝕反應(yīng)時(shí)間根據(jù)產(chǎn)品 要求及工藝條件確定。去除所述張應(yīng)力膜層20的步驟可包含去除所述張應(yīng)力膜層20后的退 火步驟。通過(guò)在形成張應(yīng)力膜層20以強(qiáng)化半導(dǎo)體基底10內(nèi)的應(yīng)力類型為 壓應(yīng)力之后，去除所述張應(yīng)力膜層20，可在形成無(wú)根部缺陷的柵極的同 時(shí)，不改變器件結(jié)構(gòu)。通過(guò)強(qiáng)化半導(dǎo)體基底l0內(nèi)的應(yīng)力類型為壓應(yīng)力，可增強(qiáng)PMOS器件內(nèi) 導(dǎo)電溝道中的空穴遷移率，改善PMOS器件電性能。隨后，圖4為說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的在半導(dǎo)體基底上沉積柵層的示意 圖，如圖4所示，在所述半導(dǎo)體基底10上沉積柵層30。所述柵層3O優(yōu)選地由多晶硅或由多晶硅與金屬硅化物等材料組合而成。最后，圖5為說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的刻蝕柵層的示意圖，如圖5所示， 刻蝕所述柵層30，以形成柵極31。所述沉積纟冊(cè)層3 O及形成4冊(cè)極31的方法可采用任何傳統(tǒng)的方法，在此 不再贅述。盡管通過(guò)在此的實(shí)施例描述說(shuō)明了本發(fā)明，和盡管已經(jīng)足夠詳細(xì)地 描述了實(shí)施例，申請(qǐng)人不希望以任何方式將權(quán)利要求書的范圍限制在這 種細(xì)節(jié)上。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)另外的優(yōu)勢(shì)和改進(jìn)是顯而易見(jiàn)的。 因此，在較寬范圍的本發(fā)明不限于表示和描述的特定細(xì)節(jié)、表達(dá)的設(shè)備 和方法和說(shuō)明性例子。因此，可以偏離這些細(xì)節(jié)而不脫離申請(qǐng)人總的發(fā) 明概念的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種柵極制造方法，包括在半導(dǎo)體基底上沉積張應(yīng)力膜層；去除所述張應(yīng)力膜層；在所述半導(dǎo)體基底上沉積柵層；刻蝕所述柵層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柵極制造方法，其特征在于所述沉積張應(yīng) 力膜層的工藝為PECVD工藝。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的柵極制造方法，其特征在于所述張應(yīng)力膜 層材料包括氮化硅、氮氧化硅、碳化硅或碳氧化硅中的一種及其組合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的柵極制造方法，其特征在于所述張應(yīng)力膜 層材料為氮化硅。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的柵極制造方法，其特征在于所述沉積張應(yīng) 力膜層的反應(yīng)氣體包括硅烷、氨氣、氮?dú)夂秃狻?br> 6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的柵極制造方法，其特征在于所述反應(yīng)氣體 中氮?dú)馀c氦氣的體積百分比濃度大于或等于35%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的柵極制造方法，其特征在于所述硅烷的流 量范圍為10~ 20sccm。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的柵極制造方法，其特征在于所述氨氣的流 量范圍為5 ~ 10sccm。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的柵極制造方法，其特征在于所述氮?dú)馀c氦 氣的混合氣體的流量范圍為2000 - 4000sccm。
10. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的柵極制造方法，其特征在于所述反應(yīng)室 內(nèi)壓力范圍為1000 ~ 1500mTorr。
全文摘要
一種柵極制造方法，包括在半導(dǎo)體基底上沉積張應(yīng)力膜層；去除所述張應(yīng)力膜層；在所述半導(dǎo)體基底上沉積柵層；刻蝕所述柵層。利用應(yīng)力記憶工藝，強(qiáng)化半導(dǎo)體基底內(nèi)的應(yīng)力類型為壓應(yīng)力，繼而在所述已強(qiáng)化應(yīng)力類型的半導(dǎo)體基底上可形成無(wú)根部缺陷的柵極。
文檔編號(hào)H01L21/02GK101295641SQ200710040258
公開(kāi)日2008年10月29日 申請(qǐng)日期2007年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月24日
發(fā)明者張海洋, 杜珊珊, 怡 黃 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司