專利名稱：柵極、淺溝槽隔離區(qū)形成方法及硅基材刻蝕表面的平坦化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種柵極、淺溝槽隔離 區(qū)形成方法及硅基材刻蝕表面的平坦化方法。
背景技術(shù)：
由于柵極通常具有半導(dǎo)體制造工藝中的最小物理尺度，即所述棚-極 的寬度通常是晶片上最關(guān)鍵的臨界尺寸，致使器件中柵極的制作是流程 中最關(guān)鍵的步驟。
當(dāng)前，形成4冊極的步驟包括如圖la所示，在半導(dǎo)體基底10上形 成介質(zhì)層20;如圖lb所示，在所述介質(zhì)層20上形成多晶硅層30;如 圖lc所示，在所述多晶硅層30上形成刻蝕的抗蝕劑層40;如圖lc和 圖ld所示，以所述刻蝕的抗蝕劑層40為掩膜，刻蝕所述多晶硅層30， 以形成沖冊4及32。
隨著器件臨界尺寸的逐漸縮小，如何精確控制柵極的寬度成為本領(lǐng)域 技術(shù)人員關(guān)注的主要問題。為此，業(yè)界已作出諸多嘗試，如，2006年11 月l日公開的公開號為"CN 1855372A"的中國專利申請中提供了一種柵 極形成方法，通過避免在柵極的頂面產(chǎn)生邊角，以實(shí)現(xiàn)柵極的寬度的精 確控制。
然而，實(shí)際生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)，除柵極頂面邊角之外，如圖le所示，在柵極側(cè) 壁形成的起伏缺陷34 (roughness)也將影響到棚-極的寬度的精確控制。 所述起伏缺陷34通常被認(rèn)為是在形成柵極的過程中涉及的刻蝕操作進(jìn)行 得不均勻造成的，如何改善柵極側(cè)壁的刻蝕均勻性成為本領(lǐng)域技術(shù)人員 亟待解決的首要問題。
此外，隨著器件臨界尺寸的減小，淺溝槽隔離工藝(STI)是在半導(dǎo) 體襯底上制作的有源區(qū)之間形成隔離的關(guān)鍵工藝。淺溝槽隔離的效果， 如淺溝槽側(cè)壁及底面的光滑有助于提高淺溝槽隔離區(qū)的寬度及深度的精確控制，精確控制所述淺溝槽的寬度及深度，利于提高后續(xù)隔離物填充 的質(zhì)量和形成的淺溝槽隔離區(qū)的電學(xué)特性。.
當(dāng)前，形成淺溝槽隔離區(qū)的步驟包括如圖2a所示，在vf圭襯底50上形 成刻蝕的鈍化層60;如圖2b所示，以刻蝕后的所述鈍化層60為硬掩^t, 刻蝕部分所述硅襯底50,以形成淺溝槽52;填充所述淺溝槽，以形成淺 溝槽隔離區(qū)。所述硅襯底已定義器件有源區(qū)。
然而，實(shí)踐中，如圖2c所示，形成的所述淺溝槽的側(cè)壁及底壁易形成 起伏缺陷54 (roughness)，也將影響到后續(xù)形成的所述淺溝槽的寬度和 深度的精確控制。所述起伏缺陷54通常也被認(rèn)為是在形成淺溝槽的過程 中涉及的刻蝕操作進(jìn)行得不均勻造成的，如何改善所述淺溝槽的側(cè)壁及 底壁的刻蝕均勻性也是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的重要問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種柵極形成方法，可改善柵極側(cè)壁的刻蝕均勻性； 本發(fā)明提供了一種淺溝槽隔離區(qū)形成方法，可通過改善所述淺溝槽的側(cè) 壁及底壁的刻蝕均勻性，提高后續(xù)隔離物填充的質(zhì)量和形成的淺溝槽隔 離區(qū)的電學(xué)特性；本發(fā)明提供了一種硅基材刻蝕表面的平坦化方法，可 改善硅基材表面的刻蝕均勻性。
本發(fā)明提供的一種柵極形成方法，包括 在半導(dǎo)體基底上形成介質(zhì)層； 在所述介質(zhì)層上形成多晶硅層； 刻蝕所述多晶硅層；
采用包含氟基氣體和氧氣的氣體對刻蝕后的所述多晶硅層執(zhí)行各 向同性等離子體刻蝕操作；
對經(jīng)歷各向同性等離子體刻蝕操作的所述半導(dǎo)體基底執(zhí)行清洗操 作，形成柵極。
可選地，所述介質(zhì)層包含氧化硅；可選地，所述氟基氣體包括CF4、C2F6、 SF6或NF3;可選地，所述氟基氣體為C^時，所述CF4的流量范圍 為10 50sccm;可選地，所述氧氣的流量范圍為100 - 300sccm;可選 地，所述各向同性等離子體刻蝕才喿作采用電導(dǎo)耦合等離子體工藝，所述 電導(dǎo)耦合等離子體工藝參數(shù)中的偏置功率設(shè)為零；可選地，所述電導(dǎo)耦 合等離子體工藝應(yīng)用CDE300設(shè)備進(jìn)行；可選地，執(zhí)行各向同性等離子 體刻蝕操作時，壓力范圍為200 ~ 300mTorr;可選地，執(zhí)行各向同性等 離子體刻蝕操作時，功率范圍為200 - 1000W;可選地，采用濕式清洗工 藝執(zhí)行所述清洗操作；
可選地，執(zhí)行所述清洗操作的步驟包括
利用硫酸雙氧水混合溶液或硫酸臭氧混合溶液清洗經(jīng)歷各向同性 等離子體刻蝕操作的半導(dǎo)體基底；
利用氨水雙氧水混合溶液清洗已經(jīng)歷碌b酸雙氧水混合溶液或辟u酸
臭氧混合溶液清洗操作的半導(dǎo)體基底。
本發(fā)明提供的一種淺溝槽隔離區(qū)形成方法，包括 在硅襯底上形成具有刻蝕圖形的鈍化層；
以所述具有刻蝕圖形的鈍化層為掩模，刻蝕部分深度的所述硅襯
底；
釆用包含氟基氣體和氧氣的氣體對刻蝕后的所述硅襯底執(zhí)行各向 同性等離子體刻蝕操作；
對經(jīng)歷各向同性等離子體刻蝕操作的所述硅襯底執(zhí)行清洗操作，形 成淺溝槽；
填充所述淺溝槽，形成淺溝槽隔離區(qū)。
可選地，所述氟基氣體包括CF4、 C2F6、 SF6或NF"可選地，所述氟 基氣體為Ch時，所述CF4的流量范圍為10 50sccm;可選地，所述氧 氣的流量范圍為100 - 300sccm;可選地，所述各向同性等離子體刻蝕才喿 作采用電導(dǎo)耦合等離子體工藝，所述電導(dǎo)耦合等離子體工藝參數(shù)中的偏置功率設(shè)為零；可選地，所述電導(dǎo)耦合等離子體工藝應(yīng)用CDE300設(shè)備 進(jìn)行；可選地，執(zhí)行各向同性等離子體刻蝕操作時，壓力范圍為200 ~ 300mTorr;可選地，執(zhí)行各向同性等離子體刻蝕操作時，功率范圍為 200 - 1000W;可選地，采用濕式清洗工藝執(zhí)行所述清洗操作；
可選地，執(zhí)行所述濕式清洗#:作的步驟包括
利用石克酸雙氧水混合溶液或石克酸臭氧混合溶液清洗經(jīng)歷各向同性 等離子體刻蝕操作的硅襯底；
利用氨水雙氧水混合溶液清洗已經(jīng)歷硫酸雙氧水混合溶液或硫酸 臭氧混合溶液清洗操作的硅襯底。
本發(fā)明提供的一種硅基材刻蝕表面的平坦化方法，包括 刻蝕所述硅基材；
采用包含氟基氣體和氧氣的氣體對刻蝕后的所述硅基材執(zhí)行各向 同性等離子體刻蝕操作；
對經(jīng)歷各向同性等離子體刻蝕操作的所述硅基材執(zhí)行清洗操作。 可選地，所述氟基氣體包括CF4、 C2F6、 SF6或NF3;可選地，所述氟 基氣體為CF4時，所述CF4的流量范圍為10 50sccm;可選地，所述氧 氣的流量范圍為100 300sccm;可選地，所述各向同性等離子體刻蝕操 作采用電導(dǎo)耦合等離子體工藝，所述電導(dǎo)耦合等離子體工藝參數(shù)中的偏 置功率設(shè)為零；可選地，所述電導(dǎo)耦合等離子體工藝應(yīng)用CDE300設(shè)備 進(jìn)行；可選地，執(zhí)行各向同性等離子體刻蝕操作時，壓力范圍為200 ~ 300mTorr;可選地，執(zhí)行各向同性等離子體刻蝕操作時，功率范圍為 200 ~ 1000W;可選地，采用濕式清洗工藝^^于所述清洗才喿作；
可選地，執(zhí)行所述清洗操作的步驟包括
利用硫酸雙氧水混合溶液或石克酸臭氧混合溶液清洗經(jīng)歷各向同性 等離子體刻蝕操作的硅基材；
利用氨水雙氧水混合溶液清洗已經(jīng)歷石危酸雙氧水混合溶液或好u酸臭氧混合溶液清洗操作的硅基材。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)
上述技術(shù)方案提供的柵極形成方法，通過在刻蝕所述多晶硅層后， 釆用包含氟基氣體和氧氣的混合氣體對刻蝕后的所述多晶硅層執(zhí)行各 向同性等離子體刻蝕操作，使得在刻蝕條件下，所述氟基氣體、氧氣在 刻蝕后的所述多晶硅層表面形成SiOF臨時保護(hù)膜，且覆蓋所述多晶硅 層表面的所述臨時保護(hù)膜的厚度由所述多晶硅層表面凸出部向所述多 晶硅層表面凹進(jìn)部逐漸增加，使得相對于所述多晶硅層表面凹進(jìn)部而 言，所述多晶硅層表面凸出部易于被包含氟基氣體和氧氣的氣體刻蝕， 可使經(jīng)歷所述各向同性等離子體刻蝕操作后，所述多晶硅層表面凸出部 和凹進(jìn)部的高度差降低，即，改善了柵極側(cè)壁的刻蝕均勻性；
上述技術(shù)方案提供的淺溝槽隔離區(qū)形成方法，通過在以所述刻蝕的 鈍化層為掩模，刻蝕部分所述硅襯底后，采用包含氟基氣體和氧氣的混 合氣體對所述硅襯底執(zhí)行各向同性等離子體刻蝕操作；使得在刻蝕條件 下，所述氟基氣體、氧氣在刻蝕界面形成SiOF臨時保護(hù)膜，且覆蓋所 述刻蝕界面的所述臨時保護(hù)膜的厚度由所述刻蝕界面凸出部向所述刻 蝕界面凹進(jìn)部逐漸增加，使得相對于所述刻蝕界面凹進(jìn)部而言，所述刻 蝕界面凸出部易于被包含氟基氣體和氧氣的氣體刻蝕，可使經(jīng)歷所述各 向同性等離子體刻蝕操作后，所述刻蝕界面凸出部和凹進(jìn)部的高度差降 低，即，改善了經(jīng)歷后續(xù)濕式清洗操作后形成的淺溝槽的側(cè)壁及底壁的 刻蝕均勻性，使提高后續(xù)隔離物填充的質(zhì)量和形成的淺溝槽隔離區(qū)的電 學(xué)特性成為可能；
上述技術(shù)方案提供的硅基材刻蝕表面的平坦化方法，通過在刻蝕所 述硅基材后，釆用包含氟基氣體和氧氣的混合氣體對刻蝕后的所述硅基 材執(zhí)行各向同性等離子體刻蝕操作，使得在刻蝕條件下，所述氟基氣體、 氧氣在刻蝕后的所述硅基材表面形成SiOF臨時保護(hù)膜，且覆蓋所述硅 基材表面的所述臨時保護(hù)膜的厚度由所述硅基材表面凸出部向所述硅基材表面凹進(jìn)部逐漸增加，使得相對于所述硅基材表面凹進(jìn)部而言，所 述硅基材表面凸出部易于被包含氟基氣體和氧氣的氣體刻蝕，可使經(jīng)歷 所述各向同性等離子體刻蝕操作后，所述硅基材表面凸出部和凹進(jìn)部的 高度差P條低，即，改善了硅基材刻蝕表面的刻蝕均勻性。


圖la ~ Id為說明現(xiàn)有技術(shù)中形成柵極的各步驟示意圖； 圖le為說明現(xiàn)有技術(shù)中形成的具有側(cè)壁起伏缺陷的4冊極的結(jié)構(gòu)示 意圖2a ~ 2b為說明現(xiàn)有技術(shù)中形成淺溝槽的各步驟示意圖2c為說明現(xiàn)有技術(shù)中為形成淺溝槽而形成的具有側(cè)壁及底壁起 伏缺陷的刻蝕界面的結(jié)構(gòu)示意圖3為說明本發(fā)明實(shí)施例的形成柵極的流程示意圖4a ~ 4e為說明本發(fā)明實(shí)施例的形成沖冊極的各步驟示意圖5a 5c為說明本發(fā)明實(shí)施例的執(zhí)行各向同性刻蝕的各步驟示意
圖6為說明本發(fā)明實(shí)施例的形成淺溝槽隔離區(qū)的流程示意圖7a ~ 7d為說明本發(fā)明實(shí)施例的形成淺溝槽的各步驟示意圖8a 8c為說明本發(fā)明實(shí)施例的執(zhí)行各向同性刻蝕的各步驟示意
圖9為說明本發(fā)明實(shí)施例的平坦化硅基材刻蝕表面的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
盡管下面將參照附圖對本發(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)被理解為對于本 領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛教導(dǎo)，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)下列 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)的比率，僅用以方便、明晰地輔助 說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
如圖3所示，應(yīng)用本發(fā)明提供的方法，形成4冊才及的具體步驟包括 步驟301:結(jié)合圖3及圖4a所示，在半導(dǎo)體基底100上形成介質(zhì)層
120。
體村底(substrate)。所述半導(dǎo)體襯底包含但不限于包括半導(dǎo)體元素的 硅材料，例如單晶、多晶或非晶結(jié)構(gòu)的硅或硅鍺(SiGe),也可以是絕 緣體上硅(SOI)。
所述介質(zhì)層包含氧化硅，作為形成的半導(dǎo)體器件的柵介質(zhì)層。所述氧 化層可利用熱氧化工藝獲得，所述熱氧化工藝可應(yīng)用高溫氧化設(shè)備或氧 化爐進(jìn)行。形成所述氧化層的過程可包含熱氧化及^r測步驟，具體可應(yīng) 用任何傳統(tǒng)的工藝，在此不再贅述。
步驟302:結(jié)合圖3及圖4b所示，在所述介質(zhì)層120上形成多晶硅層140。
所述多晶硅層140的形成方法可選用低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVD )工藝。 形成所述多晶硅層140的工藝條件包括反應(yīng)氣體為硅烷(SiH4)，所述 硅烷的流量范圍可為100~ 200立方厘米/分鐘(sccm)，如150sccm;反應(yīng) 腔內(nèi)溫度范圍可為700 750攝氏度；反應(yīng)腔內(nèi)壓力可為250 ~ 350毫毫米汞柱(mTorr),如300mTorr;所述反應(yīng)氣體中還可包括緩沖氣體，所述 緩沖氣體可為氦氣(He)或氮?dú)猓龊夂偷獨(dú)獾牧髁糠秶蔀?-20 升/分鐘(slm),如8slm、 10slm或15slm。
步驟303:結(jié)合圖3及圖4c所示，刻蝕所述多晶硅層140。 可利用等離子體刻蝕工藝執(zhí)行所述多晶硅層14 0的刻蝕操作。 實(shí)際生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)，刻蝕后的所述多晶硅層140的側(cè)壁通常具有起伏缺陷 142，所述起伏缺陷將影響到柵極的寬度的精確控制。如何減小所述起伏 缺陷中起伏的程度，以改善柵極側(cè)壁的刻蝕均勻性成為本發(fā)明解決的主 要問題。
步驟304:結(jié)合圖3及圖4d所示，采用包含氟基氣體和氧氣的氣體對刻 蝕后的所述多晶硅層14 O執(zhí)行各向同性等離子體刻蝕操作。
所述刻蝕操作用以去除經(jīng)歷刻蝕操作后的所述多晶硅層140表面的凸 出部；其中，所述氟基氣體用以去除凸出的多晶硅，而所述氧氣用以及 時去除利用氟基氣體去除多晶硅時產(chǎn)生的副產(chǎn)物。
所述氟基氣體包括CF4、 C2F6、 SF6或NF"作為示例，執(zhí)行所述刻蝕操 作的工藝條件包括所述氟基氣體包括CF" CF,的流量范圍為10 50sccm， 如20sccm、 30sccm或40sccm; 02的流量范圍為100 ~ 300sccm,如120sccm、 150sccm、 180sccm或250sccm;反應(yīng)壓力范圍為100 ~ 500mT，如200mT、 225mT或350mT;反應(yīng)功率范圍為300 ~ 500W,如350W或400W。
本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)歷分析與實(shí)踐后認(rèn)為，在上述條件下，釆用包含氟 基氣體和氧氣的氣體對刻蝕后的所述多晶硅層14O執(zhí)行各向同性等離子 體刻蝕操作時，如圖5a所示，所述氟基氣體、氧氣在刻蝕后的所述多晶 硅層140表面形成SiOF臨時保護(hù)膜144;且覆蓋所述多晶硅層140表面的所 述臨時保護(hù)膜144的厚度由所述多晶硅層表面凸出部146向所述多晶硅層 表面凹進(jìn)部148逐漸增加，使得相對于所述多晶硅層表面凹進(jìn)部148而言， 所述多晶硅層表面凸出部易于被包含氟基氣體和氧氣的氣體刻蝕，可使經(jīng)歷所述各向同性等離子體刻蝕操作后，如圖5b所示，所述多晶硅層表
面凸出部146和凹進(jìn)部148的高度差降低，即，改善了柵極側(cè)壁的刻蝕均 勻性。
如圖5c和圖4d所示，上述刻蝕操作完成后，所述SiOF臨時保護(hù)膜144 覆蓋所述多晶硅層140表面；采用傳統(tǒng)的清洗工藝去除所述SiOF臨時保護(hù) 膜144后，方可形成柵極。
步驟305:如圖4e所示，對經(jīng)歷各向同性等離子體刻蝕操作的所述半 導(dǎo)體基底10G執(zhí)行清洗操作，形成柵極150。
可采用濕式清洗工藝執(zhí)行所述清洗操作。
執(zhí)行所述濕式清洗工藝的步驟包括應(yīng)用硫酸雙氧水混合溶液或石克酸 臭氧混合溶液清洗經(jīng)歷各向同性等離子體刻蝕操作的半導(dǎo)體基底；應(yīng)用 氨水雙氧水混合溶液清洗已經(jīng)歷硫酸雙氧水混合溶液或硫酸臭氧混合溶 液清洗操作的半導(dǎo)體基底。
所述石危酸雙氧水混合溶液可為SPM;所述石克酸臭氧混合溶液可為SOM; 所述氨水雙氧水的混合溶液可為SC1 。
實(shí)踐表明，對于65nm工藝節(jié)點(diǎn)，應(yīng)用本發(fā)明提供的方法形成柵極時， 所述柵極側(cè)壁的起伏缺陷可由6nm降為3nm。
需說明的是，所述各向同性等離子體刻蝕操作可采用ICP (電導(dǎo)耦合 等離子體)工藝，所述ICP工藝參數(shù)中的偏置功率設(shè)為零；所述偏置功率 設(shè)為零，可使應(yīng)用ICP工藝執(zhí)行刻蝕半導(dǎo)體基底的操作時，在所述半導(dǎo)體 基底的表面不形成電場，進(jìn)而無法在所述半導(dǎo)體基底表面形成等離子體 的定向運(yùn)動，利于各向同性等離子體刻蝕操作的進(jìn)行。
所述CDE30O設(shè)備在現(xiàn)行工藝中，通常被用作執(zhí)行氧基去膠工藝。
如圖6所示，應(yīng)用本發(fā)明^是供的方法，形成淺溝槽隔離區(qū)的具體步 驟包括步驟601:結(jié)合圖6及圖7a所示，在硅襯底200上形成具有刻蝕圖形的 鈍化層22Q。 .
所述硅襯底200已定義器件有源區(qū)且已完成淺溝槽隔離。 所述鈍化層220可利用低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVD)設(shè)備，在高溫(約 750攝氏度)條件下，經(jīng)由氨氣和二氯硅烷反應(yīng)生成氮化硅(Si3N4)獲得。 所述鈍化層220材料包括但不限于氮化硅、氮氧化硅(SiON)、碳化硅 (SiC)、碳氧化硅(SiCO)或碳氮化硅(SiCN)中的一種或其組合。形 成所述鈍化層220的過程包含沉積、研磨及檢測等步驟；在此不再贅述。
步驟602:結(jié)合圖6及圖7b所示，以所述具有刻蝕圖形的鈍化層220為 掩模，刻蝕部分所述硅村底200。
實(shí)際生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)，刻蝕后的所述硅襯底200表面通常具有起伏缺陷202， 所述起伏缺陷將影響到淺溝槽的寬度及深度的精確控制。如何減小所述 起伏缺陷中起伏的程度，以改善為形成淺溝槽而形成的刻蝕界面的側(cè)壁 及底壁的刻蝕均勻性成為本發(fā)明解決的主要問題。
步驟603:結(jié)合圖6及圖7c所示，采用包含氟基氣體和氧氣的氣體對刻 蝕后的所述硅襯底2 0 O執(zhí)行各向同性等離子體刻蝕操作。
所述刻蝕操作用以去除經(jīng)歷刻蝕操作后的所述硅襯底200表面的凸出 部；其中，所述氟基氣體用以去除凸出的硅，而所述氧氣用以及時去除 利用氟基氣體去除硅時產(chǎn)生的副產(chǎn)物。
所述氟基氣體包括CF4、 C2F6、 SFs或NF3;作為示例，執(zhí)行所述刻蝕操 作的工藝條件包括所述氟基氣體包括CF4， CF4的流量范圍為10 50sccm, 如20sccm、 30sccm或40sccm; 02的流量范圍為100 ~ 300sccm,如120sccm、 150sccm、 180sccm或250sccm;反應(yīng)壓力范圍為100 ~ 500mT，如200mT、 225mT或350mT;反應(yīng)功率范圍為300 ~ 500W，如350W或400W。
本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)歷分析與實(shí)踐后認(rèn)為，在上述條件下，采用包含氟 基氣體和氧氣的混合氣體對刻蝕后的所述硅襯底200執(zhí)行各向同性等離子體刻蝕操作時，如圖8a所示，所述氟基氣體、氧氣在刻蝕后的刻蝕界 面形成SiOF臨時保護(hù)膜204;且覆蓋所述刻蝕界面的所述臨時保護(hù)膜204 的厚度由所述刻蝕界面凸出部246向所述刻蝕界面凹進(jìn)部248逐漸增加， 使得相對于所述刻蝕界面凹進(jìn)部248而言，所述刻蝕界面凸出部易于被包 含氟基氣體和氧氣的氣體刻蝕，可使經(jīng)歷所述各向同性等離子體刻蝕操 作后，如圖8b所示，所述刻蝕界面凸出部246和凹進(jìn)部248的高度差降低， 即，改善了硅襯底200的刻蝕均勻性。
上述刻蝕操作完成后，如圖8c和圖7c所示，所述SiOF臨時保護(hù)膜204 覆蓋所述硅村底200表面；采用傳統(tǒng)的清洗工藝去除所述SiOF臨時保護(hù)膜 后，方可形成淺溝槽。
步驟604:如圖7d所示，對經(jīng)歷各向同性等離子體刻蝕操作的所述硅 村底執(zhí)行清洗操作，形成淺溝槽240。
可采用濕式清洗工藝執(zhí)行所述清洗操作。
執(zhí)行所述濕式清洗工藝的步驟包括應(yīng)用碌^酸雙氧水混合溶液或碌u酸 臭氧混合溶液清洗經(jīng)歷各向同性等離子體刻蝕操作的硅襯底；應(yīng)用氨水 雙氧水混合溶液清洗已經(jīng)歷硫酸雙氧水混合溶液或硫酸臭氧混合溶液清 洗操作的硅襯底。
所述碌u酸雙氧水混合溶液可為SPM;所述石克酸臭氧混合溶液可為SOM; 所述氨水雙氧水的混合溶液可為SC1 。
實(shí)踐中，應(yīng)用本發(fā)明提供的方法形成柵極時，對于65nm工藝節(jié)點(diǎn)，所 述硅襯底200表面的起伏缺陷可由6nm降為3nm。
需說明的是，所述各向同性等離子體刻蝕操作可采用ICP (電導(dǎo)耦合 等離子體)工藝，所述ICP工藝參數(shù)中的偏置功率設(shè)為零；所述偏置功率 設(shè)為零，可使應(yīng)用ICP工藝執(zhí)行刻蝕硅襯底200的操作時，在所述硅襯底 200的表面不形成電場，進(jìn)而無法在所述硅襯底200表面形成等離子體的 定向運(yùn)動，使利用ICP工藝獲得的等離子體完成各向同性刻蝕成為可能。所述CDE300設(shè)備在現(xiàn)行工藝中，通常被用作執(zhí)行氧基去膠工藝。
步驟605:填充所述淺溝槽240,形成淺溝槽隔離區(qū)。 填充所述淺溝槽240的操:作通過在所述淺溝槽24()內(nèi)沉積隔離層實(shí)現(xiàn)； 實(shí)際生產(chǎn)中，通常采用沉積-刻蝕-沉積工藝形成所述隔離層，所述沉積-刻蝕-沉積工藝可利用高密度等離子體化學(xué)氣相淀積(HDP)工藝進(jìn)行。
所述沉積-刻蝕-沉積工藝為首先，沉積部分所述隔離層；繼而，刻 蝕部分已形成的隔離層；進(jìn)而，順序沉積隔離分層，以形成隔離層。
在所述淺溝槽240內(nèi)沉積隔離層的步驟包括預(yù)先形成墊氧化層的操 作；所述形成墊氧化層的才喿作可利用熱氧化工藝或現(xiàn)場水汽生成(in situ steam generation, ISSG)工藝進(jìn)4??；形成所述墊氧化層的4喿作可》務(wù)復(fù) 形成所述淺溝槽時造成的半導(dǎo)體基底晶格損傷；還可減少后續(xù)沉積過程 涉及的等離子體對所述淺溝槽側(cè)壁及底壁造成的損傷。
基于相同的構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種硅基材刻蝕表面的平坦化方 法，如圖9所示，應(yīng)用本發(fā)明提供的方法，平坦化硅基材刻蝕表面的具 體步驟包括包括
步驟901:刻蝕所述硅基材；
步驟902:采用包含氟基氣體和氧氣的氣體對刻蝕后的所述硅基材 執(zhí)行各向同性等離子體刻蝕操作；
步驟9 0 3:對經(jīng)歷各向同性等離子體刻蝕操作的所述硅基材執(zhí)行清 洗操作。
所述氟基氣體包括CFo C2F6、 SF6或NF3;作為示例，執(zhí)行所述刻蝕 操作的工藝條件包括所述氟基氣體包括CF4, CF4的流量范圍為10 ~ 50sccm,如20sccm、 30sccm或40sccm; 02的流量范圍為100 - 300sccm， 如120sccm、150sccm、180sccm或250sccm;反應(yīng)壓力范圍為100~ 500mT， 如200mT、225mT或350mT;反應(yīng)功率范圍為300 500W,如350W或楊W。所述各向同性等離子體刻蝕操作采用電導(dǎo)耦合等離子體工藝，所述 電導(dǎo)耦合等離子體工藝參數(shù)中的偏置功率設(shè)為零；所述電導(dǎo)耦合等離子
體工藝應(yīng)用CDE300設(shè)備進(jìn)行；采用濕式清洗工藝執(zhí)行所述清洗操作。 執(zhí)行所述清洗操作的步驟包括
利用碌u酸雙氧水混合溶液或碌u酸臭氧混合溶液清洗經(jīng)歷各向同性
等離子體刻蝕操作的硅基材；
利用氨水雙氧水混合溶液清洗已經(jīng)歷硫酸雙氧水混合溶液或硫酸臭 氧混合溶液清洗操作的硅基材。
通過在刻蝕所述硅基材后，采用包含氟基氣體和氧氣的混合氣體對刻 蝕后的所述硅基材執(zhí)行各向同性等離子體刻蝕操作，使得在刻蝕條件下， 所述氟基氣體、氧氣在刻蝕后的所述硅基材表面形成SiOF臨時保護(hù)膜， 且覆蓋所述硅基材表面的所述臨時保護(hù)膜的厚度由所述硅基材表面凸出 部向所述硅基材表面凹進(jìn)部逐漸增加，使得相對于所述硅基材表面凹進(jìn) 部而言，所述硅基材表面凸出部易于被包含氟基氣體和氧氣的氣體刻蝕， 可使經(jīng)歷所述各向同性等離子體刻蝕操作后，所述硅基材表面凸出部和 凹進(jìn)部的高度差降低，即，改善了硅基材刻蝕表面的刻蝕均勻性。
需強(qiáng)調(diào)的是，未加說明的步驟均可采用傳統(tǒng)的方法獲得，且具體的工 藝參數(shù)根據(jù)產(chǎn)品要求及工藝條件確定。
盡管通過在此的實(shí)施例描述說明了本發(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。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說另外的優(yōu)勢和改進(jìn)是顯而易見的。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 方法和說明性例子。因此，可以偏離這些細(xì)節(jié)而不脫離申請人總的發(fā)明 概念的精神和范圍。
權(quán)利要求
1. 一種柵極形成方法，其特征在于，包括在半導(dǎo)體基底上形成介質(zhì)層；在所述介質(zhì)層上形成多晶硅層；刻蝕所述多晶硅層；采用包含氟基氣體和氧氣的氣體對刻蝕后的所述多晶硅層執(zhí)行各向同性等離子體刻蝕操作；對經(jīng)歷各向同性等離子體刻蝕操作的所述半導(dǎo)體基底執(zhí)行清洗操作，形成柵極。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柵極形成方法，其特征在于所述介質(zhì) 層包含氧化硅。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柵極形成方法，其特征在于所述氟基 氣體包括CF4、 C2F6、 SF6或NF3。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柵極形成方法，其特征在于所述氟基 氣體為CF4時，所述CF4的流量范圍為10 50sccm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柵極形成方法，其特征在于所述氧氣 的流量范圍為100 300sccm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柵極形成方法，其特征在于所述各向 同性等離子體刻蝕操作采用電導(dǎo)耦合等離子體工藝，所述電導(dǎo)耦合等離 子體工藝參數(shù)中的偏置功率設(shè)為零。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的柵極形成方法，其特征在于所述電導(dǎo) 耦合等離子體工藝應(yīng)用CDE300設(shè)備進(jìn)行。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柵極形成方法，其特征在于執(zhí)行各向 同性等離子體刻蝕才喿作時，壓力范圍為200 ~ 300mTorr。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柵極形成方法，其特征在于執(zhí)行各向 同性等離子體刻蝕操作時，功率范圍為200 ~ 1000W。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柵極形成方法，其特征在于采用濕式 清洗工藝執(zhí)行所述清洗操作。 .
11. 根據(jù)權(quán)利要求1或10所述的柵極形成方法，其特征在于執(zhí) 行所述清洗操作的步驟包括利用硫酸雙氧水混合溶液或硫酸臭氧混合溶液清洗經(jīng)歷各向同性 等離子體刻蝕操作的半導(dǎo)體基底；利用氨水雙氧水混合溶液清洗已經(jīng)歷碌u酸雙氧水混合溶液或碌u酸臭氧混合溶液清洗操作的半導(dǎo)體基底。
12. —種淺溝槽隔離區(qū)形成方法，其特征在于，包括 在硅村底上形成具有刻蝕圖形的鈍化層；以所述具有刻蝕圖形的鈍化層為掩模，刻蝕部分深度的所述硅襯底；采用包含氟基氣體和氧氣的氣體對刻蝕后的所述硅襯底執(zhí)行各向 同性等離子體刻蝕操作；對經(jīng)歷各向同性等離子體刻蝕操作的所述硅襯底執(zhí)行清洗操作，形 成淺溝槽；填充所述淺溝槽，形成淺溝槽隔離區(qū)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的淺溝槽隔離區(qū)形成方法，其特征在于 所述氟基氣體包括CF4、 C2F6、 SF6或NF"
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的淺溝槽隔離區(qū)形成方法，其特征在于 所述氟基氣體為CF4時，所述CF4的流量范圍為10-50sccm。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的淺溝槽隔離區(qū)形成方法，其特征在于 所述氧氣的流量范圍為100 - 300sccm。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的淺溝槽隔離區(qū)形成方法，其特征在于 所述各向同性等離子體刻蝕操作采用電導(dǎo)耦合等離子體工藝，所述電導(dǎo) 耦合等離子體工藝參數(shù)中的偏置功率設(shè)為零。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的淺溝槽隔離區(qū)形成方法，其特征在于 所迷電導(dǎo)耦合等離子體工藝應(yīng)用CDE300設(shè)備進(jìn)行。
18. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的淺溝槽隔離區(qū)形成方法，其特征在于 執(zhí)行各向同性等離子體刻蝕操作時，壓力范圍為200 300mTorr。
19. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的淺溝槽隔離區(qū)形成方法，其特征在于 執(zhí)行各向同性等離子體刻蝕操作時，功率范圍為200 ~ 1000W。
20. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的淺溝槽隔離區(qū)形成方法，其特征在于 采用濕式清洗工藝執(zhí)行所述清洗操作。
21. 根據(jù)權(quán)利要求12或20所述的淺溝槽隔離區(qū)形成方法，其特征 在于執(zhí)行所述濕式清洗操作的步驟包括利用石克酸雙氧水混合溶液或辟^酸臭氧混合溶液清洗經(jīng)歷各向同性 等離子體刻蝕操作的硅襯底；利用氨水雙氧水混合溶液清洗已經(jīng)歷硫酸雙氧水混合溶液或硫酸 臭氧混合溶液清洗操作的硅襯底。
22. —種硅基材刻蝕表面的平坦化方法，其特征在于，包括 刻蝕所述硅基材；采用包含氟基氣體和氧氣的氣體對刻蝕后的所述硅基材執(zhí)行各向 同性等離子體刻蝕操作；對經(jīng)歷各向同性等離子體刻蝕操作的所述硅基材執(zhí)行清洗操作。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的硅基材刻燭表面的平坦化方法，其特 征在于所述氟基氣體包括CF4、 C2F6、 SF6或NF"
24. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的硅基材刻蝕表面的平坦化方法，其特 征在于所述氟基氣體為CF4時，所述CF4的流量范圍為10-50sccm。
25. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的硅基材刻蝕表面的平坦化方法，其特 征在于所述氧氣的流量范圍為100~ 300sccm。
26. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的硅基材刻蝕表面的平坦化方法，其特 征在于所述各向同性等離子體刻蝕操作采用電導(dǎo)耦合等離子體工藝， 所述電導(dǎo)耦合等離子體工藝參數(shù)中的偏置功率設(shè)為零。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的硅基材刻蝕表面的平坦化方法，其特 征在于所述電導(dǎo)耦合等離子體工藝應(yīng)用CDE300設(shè)備進(jìn)行。
28. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的硅基材刻蝕表面的平坦化方法，其特 征在于執(zhí)行各向同性等離子體刻蝕操作時，壓力范圍為200 ~ 300mTorr。
29. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的硅基材刻蝕表面的平坦化方法，其特 征在于執(zhí)行各向同性等離子體刻蝕操作時，功率范圍為200 ~ 1000W。
30. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的硅基材刻蝕表面的平坦化方法，其特 征在于采用濕式清洗工藝執(zhí)行所述清洗操作。
31. 根據(jù)權(quán)利要求22或30所述的硅基材刻蝕表面的平坦化方法， 其特征在于執(zhí)行所述清洗操作的步驟包括利用碌b酸雙氧水混合溶液或硫酸臭氧混合溶液清洗經(jīng)歷各向同性 等離子體刻蝕操作的硅基材；利用氨水雙氧水混合溶液清洗已經(jīng)歷碌^酸雙氧水混合溶液或辟L酸 臭氧混合溶液清洗操作的硅基材。
全文摘要
一種柵極形成方法，包括在半導(dǎo)體基底上形成介質(zhì)層；在所述介質(zhì)層上形成多晶硅層；刻蝕所述多晶硅層；采用包含氟基氣體和氧氣的氣體對刻蝕后的所述多晶硅層執(zhí)行各向同性等離子體刻蝕操作；對經(jīng)歷各向同性等離子體刻蝕操作的所述半導(dǎo)體基底執(zhí)行清洗操作，以形成柵極。可改善柵極側(cè)壁的刻蝕均勻性。一種淺溝槽隔離區(qū)形成方法，可改善所述淺溝槽的側(cè)壁及底壁的刻蝕均勻性；一種硅基材刻蝕表面的平坦化方法，可改善硅基材表面的刻蝕均勻性。
文檔編號H01L21/28GK101459066SQ200710094520
公開日2009年6月17日 申請日期2007年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月13日
發(fā)明者張海洋, 韓秋華, 馬擎天 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司