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)界通常采用對多晶硅進(jìn)行預(yù)摻雜的方法來改善柵極的電阻率。具體請參考圖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。對于CMOS器件中的NMOS和PMOS器件來說，對多晶硅進(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，因此濕法腐蝕的時間必須足夠長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的過程中，磷酸溶液會同時腐蝕摻雜了 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。可選的，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。可選的，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?？蛇x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程中使用的等離子體不會損傷柵極和半導(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程中使用的等離子體不會損傷柵極和半導(dǎo)體襯底，提高了半導(dǎo)體器件的性能。請參考圖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)被理解為對于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道，而并不作為對本發(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贡景l(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，由一個實(shí)施例改變?yōu)榱硪粋€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)時間的，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說僅僅是常規(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。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。請參考圖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。請參考圖3C，接下來，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程中使用的等離子體不會損傷所述柵極和半導(dǎo)體襯底。在本發(fā)明的一個具體實(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)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動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H01L21/28GK102270575SQ20101019251
公開日2011年12月7日 申請日期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 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司