改善自對準接觸孔的硅化鎢雙柵極邊緣粗糙度的方法
【專利摘要】本發明公開了一種改善自對準接觸孔的硅化鎢雙柵極邊緣粗糙度的方法，包括如下步驟：1.1硅化鎢柵極圖形的形成；1.2硅化鎢柵極的第一次柵極刻蝕；1.3采用一步同時帶有修正硅化鎢側壁形貌功能的干法刻蝕去除光刻膠，之后加純水沖洗做清洗；1.4介質膜氮化硅沉積；1.5第二次柵極刻蝕，刻蝕完剩余多晶硅。本發明在第一步刻蝕完去膠時采用一步與傳統氧氣去膠不同的帶四氟化碳的特殊去膠步驟，并加以純水沖洗處理,由于四氟化碳的特殊去膠步驟能刻蝕部分硅化鎢側壁，修復硅化鎢膜層的側壁成垂直形貌，使得在后續沉積介質膜及第二步刻蝕中難以形成小的介質膜阻擋墻，從而也避免了多晶硅刻蝕時產生殘留。
【專利說明】改善自對準接觸孔的娃化銘雙柵極邊緣粗糖度的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于半導體集成電路的制造工藝方法，具體涉及一種用于離子注入設備自動清潔的方法，尤其涉及一種離子注入設備自動清潔離子腔體以提高部件壽命的方法。
【背景技術】
[0002]自對準接觸孔的硅化鎢雙柵極結構使用氮化硅，硅化鎢，多晶硅結構的多層柵極結構，器件具有器件面積小，生產成本低的特點，被大量用于SIM卡，金融卡以及MCU SOC產品制造。
[0003]在自對準接觸孔的硅化鎢雙柵極器件中，為了解決自對準接觸孔對柵極的短路問題，傳統的柵極刻蝕工藝通常需要分兩步刻蝕:第一步刻蝕先刻蝕至硅化鎢露出來并刻蝕部分多晶硅，隨后在去除光刻膠后，沉積一層介質膜，第二步刻蝕完剩余多晶硅。由于受刻蝕量的限制要求且硅化鎢晶粒較大，第一步刻蝕硅化鎢底部容易形成形貌傾斜。在沉積介質膜后，第二步刻蝕由于在此處形成一個小的介質膜阻擋墻導致了多晶硅刻蝕時產生殘留，進而形成柵極邊緣粗糙現象(見圖6)。
【發明內容】
[0004]本發明解決的技術問題是提供一種改善自對準接觸孔的硅化鎢雙柵極邊緣粗糙度的方法。
[0005]為解決上述技術問題，本發明提供一種改善自對準接觸孔的硅化鎢雙柵極邊緣粗糙度的方法，包括如下步驟:
[0006]1.1硅化鎢柵極圖形`的形成；
[0007]1.2硅化鎢柵極的第一次柵極刻蝕；
[0008]1.3采用一步同時帶有修正硅化鎢側壁形貌功能的干法刻蝕去除光刻膠，之后加一步純水沖洗做清洗；
[0009]1.4介質膜氮化硅沉積；
[0010]1.5第二次柵極刻蝕，刻蝕完剩余多晶硅。
[0011]所述自對準接觸孔的硅化鎢雙柵極結構使用氮化硅，硅化鎢，多晶硅結構的多層柵極結構，步驟1.1具體為:在硅基板上形成一層柵極介電層，在柵極介電層上形成一層多晶娃，在多晶娃上形成一層娃化鶴，在娃化鶴上形成一層介質膜氮化娃，在介質膜氮化娃上涂布抗反射層及光刻膠形成柵極圖形。所述柵極介電層采用熱氧化法生長，該柵極介電層的厚度為20-40埃；所述多晶硅采用CVD方法沉積，該多晶硅的厚度為700-800埃，多晶硅沉積溫度為500-600攝氏度；所述硅化鎢使用CVD或者PVD的方法生長，工藝溫度不超過600攝氏度，硅化鎢的厚度為600-750埃；所述介質膜氮化硅采用PECVD或者CVD工藝，工藝溫度小于600攝氏度，該介質膜氮化硅的厚度為1400-1600埃。。
[0012]步驟1.2中，所述第一次柵極刻蝕停止在多晶硅層，在光刻膠打開區域多晶硅以上膜質被全部去除，多晶硅層被部分去除。[0013]步驟1.3中，所述干法刻蝕采用光刻膠灰化機臺，所述刻蝕參數:刻蝕腔體壓力為
0.5^1.2T，電源功率為500~1000W，四氟化碳氣體流量為10~50sccm，氧氣氣體流量為150(T3000sccm ；N2H2氣體流量為15(T250sccm ;刻蝕溫度為200-300攝氏度。所述純水沖洗的時間為4飛分鐘。
[0014]步驟1.4中，所述介質膜氮化硅采用化學氣相沉積法或PVD法沉積，溫度小于600攝氏度。所述介質膜氮化硅沉積厚度在50-200埃。
[0015]步驟1.5中，所述第二次柵極刻蝕使用硅化鎢上的SiN硬掩膜層作為刻蝕硬掩膜層，刻蝕剩余多晶硅，停止在柵極介電層上。
[0016]和現有技術相比，本發明具有以下有益效果:本發明提出了一種改善硅化鎢雙柵極邊緣粗糙度的方法，在第一步刻蝕完去膠時采用一步與傳統氧氣去膠不同的帶四氟化碳的特殊去膠步驟，并加以純水沖洗處理，由于四氟化碳的特殊去膠步驟能刻蝕部分硅化鎢側壁，修復硅化鎢膜層的側壁成垂直形貌，使得在后續沉積介質膜及第二步刻蝕中難以形成小的介質膜阻擋墻，從而也避免了多晶硅的刻蝕殘留，與采用傳統的柵極刻蝕工藝兩步刻蝕法形成柵極側壁有多晶硅粗糙的刻蝕殘留現象(見圖6)相比，采用本發明方法后柵極側壁明顯更光滑(見圖7)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明方法步驟I完成后的剖面示意圖(即硅化鎢柵極結構的膜層結構以及光刻圖形化的剖面示意圖)；
[0018]圖2是本發明方法步驟2完成后的剖面示意圖(即第一次刻蝕后的剖面示意圖)；
[0019]圖3Α是第一次`刻蝕后采用傳統光刻膠去除工藝后的剖面示意圖；
[0020]圖3Β是本發明方法步驟3完成后的剖面示意圖(即第一次刻蝕后采用帶四氟化碳特殊去膠步驟可以修正硅化鎢膜層底部傾斜);
[0021]圖4Α是傳統去膠后介質膜氮化硅沉積后的剖面示意圖；
[0022]圖4Β是本發明方法步驟4完成后的剖面示意圖(即采用帶四氟化碳特殊去膠步驟介質膜氮化硅沉積后的剖面示意圖)；
[0023]圖5Α是采用傳統工藝第二步刻蝕完后柵極剖面示意圖(柵極底部有多晶硅刻蝕殘留的現象)；
[0024]圖5Β是本發明方法步驟5完成后的剖面示意圖(即采用本發明方法第二步刻蝕完后柵極剖面示意圖)；
[0025]圖6是傳統的柵極刻蝕工藝兩步刻蝕法形成柵極側壁有多晶硅粗糙的刻蝕殘留現象示意圖。
[0026]圖7是采用本發明方法后柵極側壁光滑的效果示意圖。
[0027]圖中附圖標記說明如下:
[0028]101為硅基板，102為柵極介電層，103為多晶硅，104為硅化鎢，105為SiN硬掩膜層，106為抗反射層，107為光刻膠，108為介質膜氮化娃。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的說明。[0030]圖1到圖5顯示了本發明的工藝步驟，本發明方法主要包括如下步驟:
[0031]1.如圖1所示，在硅基板101上使用熱氧化法生長一層厚度20-40埃的柵極介電層102 (本實施例中采用柵極氧化膜)；在柵極介電層上面用CVD方法沉積一層700-800埃左右的多晶硅103，多晶硅沉積溫度選擇500-600攝氏度，多晶硅103上使用CVD或者PVD的方法成長硅化鎢(WSix) 104，厚度為600-750埃，CVD和PVD的工藝溫度都不能超過600攝氏度，這樣可以避免硅在WSix中形成團簇；在硅化鎢104的上面用PECVD或者CVD工藝沉積一層1400-1600埃的SiN硬掩膜層105，SiN的沉積溫度一般需要小于600攝氏度，防止團簇的形成。在SiN硬掩膜層105上涂布抗反射層106及光刻膠形成柵極圖形(即光刻膠 107)。
[0032]2.如圖2所示，進行第一步刻蝕，包括刻蝕抗反射層106，刻蝕SiN硬掩膜層105以及刻蝕硅化鎢104等三步，三步的刻蝕條件可以不同，刻蝕條件選用對應膜質的刻蝕氣體，根據形貌要求可以進行調整，在圖形打開的區域，硅化鎢104，SiN硬掩膜層105，抗反射層106被全部去除，多晶硅103被部分去除，在本實施例中多晶硅103以去除300埃左右為宜。由于受刻蝕多晶硅刻蝕量的限制，同時由于硅化鎢自身晶粒比較大，硅化鎢104底部有點傾斜。
[0033]3.如果用傳統氧氣灰化方法和濕法去除光刻膠107，此時SiN硬掩膜層105，硅化鎢104的側壁完全暴露，多晶硅103側壁部分暴露，硅化鎢104底部仍保持傾斜形貌如圖3A。但是如果采用一步帶有四氟化碳的特殊去膠步驟(即同時帶有修正硅化鎢側壁形貌功能的干法刻蝕去除光刻膠)及純水沖洗處理(所述純水沖洗的時間一般為4飛分鐘)，能刻蝕部分硅化鎢側壁，修復硅化鎢104的側壁成垂直形貌如圖3B所示，使得在后續沉積介質膜及第二步刻蝕中難以形成小的介質膜阻擋墻，從而也避免了多晶硅的殘留。所述干法刻蝕采用光刻膠灰化機臺，所述刻蝕參數:刻蝕腔體壓力為0.5~1.2T，電源功率為500~1000W,四氟化碳氣體流量為10~50sccm，氧氣氣體流量為150(T3000sccm ；N2H2氣體流量為15(T250sccm ;刻蝕溫`度為200~300攝氏度。
[0034]4.用CVD或者PVD的工藝沉積一層約50-200埃左右(本實施例中為100埃)的介質膜氮化硅108，沉積溫度應小于600攝氏度(本實施例中為550攝氏度。圖4Α是傳統灰化處理后沉積介質膜氮化硅108的形貌，圖4Β是本發明采用帶四氟化碳的特殊去膠步驟沉積介質膜氮化硅108后的形貌。
[0035]5.使用介質膜氮化硅108作為第二次刻蝕的硬掩膜層，對柵極結構進行第二次刻蝕。除柵極側壁上的介質膜氮化硅108以外，其他位置的介質膜氮化硅108和第一次刻蝕殘留的部分多晶硅103被全部清除，刻蝕停止在柵極介電層102上，這時形成最終柵極結構。圖5Α是傳統做法第二步刻蝕完后柵極斷面示意圖，第一步刻蝕由于受刻蝕多晶硅刻蝕量的限制同時由于Wsi自身晶粒比較大，Wsi膜層底部有點傾斜，在沉積SiN后第二步刻蝕容易在此處形成一個小的介質膜阻擋墻導致多晶硅的刻蝕殘留，進而形成柵極邊緣粗糙現象。圖5Β用一步帶有四氟化碳特殊去膠步驟及純水沖洗處理，能刻蝕部分硅化鎢側壁，修復硅化鎢膜層的側壁成垂直形貌，使得在后續沉積介質膜及第二步刻蝕中難以形成小的介質膜阻擋墻，從而也避免了多晶硅的殘留，用本發明方法后柵極側壁明顯更光滑。
【權利要求】
1.一種改善自對準接觸孔的硅化鎢雙柵極邊緣粗糙度的方法，其特征在于，包括如下步驟: 1.1硅化鎢柵極圖形的形成； 1.2硅化鎢柵極的第一次柵極刻蝕； 1.3采用一步同時帶有修正硅化鎢側壁形貌功能的干法刻蝕去除光刻膠，之后加純水沖洗做清洗； 1.4介質膜氮化硅沉積； 1.5第二次柵極刻蝕，刻蝕完剩余多晶硅。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述自對準接觸孔的硅化鎢雙柵極結構使用氮化硅，硅化鎢，多晶硅結構的多層柵極結構，步驟1.1具體為:在硅基板上形成一層柵極介電層，在柵極介電層上形成一層多晶娃，在多晶娃上形成一層娃化鶴，在娃化鶴上形成一層介質膜氮化硅，在介質膜氮化硅上涂布抗反射層及光刻膠形成柵極圖形。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述柵極介電層采用熱氧化法生長，該柵極介電層的厚度為20-40埃；所述多晶硅采用CVD方法沉積，該多晶硅的厚度為700-800埃，多晶硅沉積溫度為500-600攝氏度；所述硅化鎢使用CVD或者PVD的方法生長，工藝溫度不超過600攝氏度，硅化鎢的厚度為600-750埃；所述介質膜氮化硅采用PECVD或者CVD工藝，工藝溫度小于600攝氏度，該介質膜氮化硅的厚度為1400-1600埃。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1.2中，所述第一次柵極刻蝕停止在多晶硅層，在光刻膠打開區域多晶硅以上膜質被全部去除，多晶硅層被部分去除。`
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1.3中，所述干法刻蝕采用光刻膠灰化機臺，所述刻蝕參數:刻蝕腔體壓力為0.5^1.2Τ，電源功率為500~1000W，四氟化碳氣體流量為10~50sccm，氧氣氣體流量為150(T3000sccm ；N2H2氣體流量為15(T250sccm ;刻蝕溫度為200-300攝氏度。
6.如權利要求1或5所述的方法，其特征在于，步驟1.3中，所述純水沖洗的時間為4飛分鐘。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1.4中，所述介質膜氮化硅采用CVD法或PVD法沉積，溫度小于600攝氏度。
8.如權利要求1或7所述的方法，其特征在于，步驟1.4中，所述介質膜氮化硅沉積厚度在50~200埃。
9.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1.5中，所述第二次柵極刻蝕使用硅化鎢上的介質膜氮化硅作為刻蝕硬掩膜層，刻蝕剩余多晶硅，停止在柵極介電層上。
【文檔編號】H01L21/28GK103824763SQ201210468774
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年11月19日 優先權日:2012年11月19日
【發明者】孫娟, 郁新舉, 吳智勇 申請人:上海華虹宏力半導體制造有限公司