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，可以保護柵極和側(cè)墻頂部不受到損傷，從而可以擴大工藝窗口，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，以增強器件驅(qū)動電流。
[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，也不可避免地刻蝕到側(cè)墻的頂部，請參閱圖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)墻頂部的損傷會導(dǎo)致器件漏電，并最終使器件的性能惡化。實際工藝中，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)
m ο
[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，所采用的壓強為5-10mTorr，所采用的上電極功率為300-500瓦，反應(yīng)時間為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，可以保護柵極和側(cè)墻頂部不受到損傷，從而可以擴大工藝窗口，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)明的一個較佳實施例的柵極側(cè)墻減薄方法的流程示意圖
[0024]圖3-6為本發(fā)明的上述較佳實施例的柵極側(cè)墻減薄方法的各個步驟所對應(yīng)的襯底截面結(jié)構(gòu)示意圖
【具體實施方式】
[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，對本發(fā)明的內(nèi)容作進一步說明。當然本發(fā)明并不局限于該具體實施例，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)明的保護范圍內(nèi)。
[0026]以下將結(jié)合具體實施例和附圖2-6對本發(fā)明的柵極側(cè)墻減薄方法作進一步詳細說明。其中，圖2為本發(fā)明的一個較佳實施例的柵極側(cè)墻減薄方法的流程示意圖，圖3-6為本發(fā)明的上述較佳實施例的柵極側(cè)墻減薄方法的各個步驟所對應(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，在對柵極和側(cè)墻頂部無保護措施的情況下，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)墻頂部也同時被刻蝕到，這進一步限制了對側(cè)墻寬度的刻蝕，即刻蝕工藝窗口較小。因此，本發(fā)明改進了現(xiàn)有的工藝，在對側(cè)墻進行減薄刻蝕之前，增加了對側(cè)墻和柵極頂部的保護措施，不僅可以保護側(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，擴大了刻蝕工藝窗口，提高了側(cè)墻寬度減薄的效果。
[0028]請參閱圖2，本發(fā)明的本實施例的柵極側(cè)墻減薄方法，包括以下步驟:
[0029]步驟SOl:請參閱圖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，本實施例中，采用氮化硅作為柵極側(cè)墻103的材料。
[0032]步驟S02:請參閱圖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)實際工藝要求來選擇合適的光刻版，對光刻膠進行曝光，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。當然，圖案化后的抗反射層104的具體寬度則可以根據(jù)實際工藝要求來設(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，對于刻蝕過程中所采用的工藝參數(shù)可以根據(jù)實際工藝要求來設(shè)定。較佳的，在本實施例中，所采用的壓強為5-10mTorr，所采用的上電極功率為300-500瓦，反應(yīng)時間為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。本實施例中，HBr的流量為10-30sccm，O2的流量為4-10sccm。
[0042]步驟S04:請參閱圖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，由于側(cè)墻頂部受到保護，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，對于刻蝕過程中所采用的工藝參數(shù)可以根據(jù)實際工藝要求來設(shè)定。在本實施例中，所采用的壓強為20-40mTorr，所采用的上電極功率為500-800瓦，反應(yīng)時間為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層，進行對側(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)明已以較佳實施例揭示如上，然所述實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與潤飾，本發(fā)明所主張的保護范圍應(yīng)以權(quán)利要求書所述為準。
【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，所采用的壓強為5-10mTorr，所采用的上電極功率為300-500瓦，反應(yīng)時間為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)時間為10_40秒ο
【文檔編號】H01L21/311GK103928315SQ201410174441
【公開日】2014年7月16日 申請日期: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 申請人:上海華力微電子有限公司