專利名稱：消除柵極凹形缺陷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體工藝，尤其涉及一種消除柵極凹形缺陷的方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體制程中，柵極的最終形成需要經(jīng)過一系列的氧化，等離子體刻蝕，濕法清洗等過程，上述的等離子體刻蝕、濕法清洗很容易造成硅元素不必要的丟失，而在側(cè)墻 (spacer)形成之前的硅凹陷(silicon recess)是柵極硅凹陷(gate silicon recess)，柵極硅凹陷是造成器件性能下降的主要原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種消除柵極凹形缺陷的方法，本用以解決現(xiàn)有技術(shù)中半導(dǎo)體器件中存在凹形缺陷導(dǎo)致器件性能下降的問題。本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種消除柵極凹形缺陷的方法，其中，在基底上自下而上依次生成第一氧化層、多晶硅層、第二氧化層、氮化硅層、無定形碳層；刻蝕氮化硅層及無定形碳層形成由氮化硅及無定形碳構(gòu)成的掩膜，以掩膜作為硬掩模對(duì)多晶硅層、第二氧化層進(jìn)行刻蝕，形成柵極及位于柵極之上的部分第二氧化層；之后在柵極的兩側(cè)生長側(cè)壁氧化層；清除基底表面的第一氧化層，保留位于柵極下方的柵氧化物層及柵極側(cè)面的側(cè)壁氧化層；在基底上生長一層硅層； 去除氮化硅層。如上所述的消除柵極凹形缺陷的方法，其中，在無定形碳層上依次生長一層抗反射涂層和一層光刻膠層，經(jīng)光刻工藝后，部分保留的抗反射涂層和光刻膠層用于刻蝕氮化硅層及無定形碳層，以形成由氮化硅及無定形碳構(gòu)成的掩膜。如上所述的消除柵極凹形缺陷的方法，其中，在柵極的兩側(cè)生長側(cè)壁氧化層之前， 移除氮化硅及無定形碳構(gòu)成的掩膜中的無定形碳層。如上所述的消除柵極凹形缺陷的方法，其中，使用高選擇比的氣體清除暴露的部分基底表面的第一氧化層。如上所述的消除柵極凹形缺陷的方法，其中，硅層生長的厚度在10-50A之間。如上所述的消除柵極凹形缺陷的方法，其中，通過濕法刻蝕去除氮化硅層。一種消除柵極凹形缺陷的方法，其中，在基底上形成一多晶硅柵極；在基底及柵極上覆蓋一層氧化物層；對(duì)氧化物層進(jìn)行刻蝕，保留柵極兩側(cè)的氧化物層以構(gòu)成柵極側(cè)壁層， 將基底上其余的氧化物層清除；之后在基底上生長一層硅層，用于補(bǔ)償由于清除基底上的氧化物層而同時(shí)被清除掉的基底所包含的部分厚度的硅。如上所述的消除柵極凹形缺陷的方法，其中，所述多晶硅柵極的兩側(cè)的柵極側(cè)壁層與所述多晶硅柵極之間還生長有偏置氧化層。如上所述的消除柵極凹形缺陷的方法，其中，所述硅層生長的厚度在10-50A之間。
綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明消除柵極凹陷的方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中半導(dǎo)體器件中存在凹形缺陷導(dǎo)致器件性能下降的問題，通過在多晶硅層以及多晶硅下的基底增加保護(hù)層實(shí)現(xiàn)避免柵極凹形缺陷。


圖1是本發(fā)明消除柵極凹形缺陷的方法的刻蝕前的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明消除柵極凹形缺陷的方法的刻蝕形成柵極后的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明消除柵極凹形缺陷的方法的在基底以及柵極兩側(cè)生長側(cè)壁氧化層后的結(jié)構(gòu)示意圖4是本發(fā)明消除柵極凹形缺陷的方法的去除基底的氧化層并在基底上生長硅層后的結(jié)構(gòu)示意圖5是本發(fā)明消除柵極凹形缺陷的方法的刻蝕去除柵極上氮化硅后的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是本發(fā)明消除柵極凹形缺陷的方法的基底上覆蓋側(cè)壁層的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7是本發(fā)明消除柵極凹形缺陷的方法的刻蝕去除多余側(cè)壁層后的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8是本發(fā)明消除柵極凹形缺陷的方法的基底上生長硅層后的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的說明 實(shí)施例(一)
圖1是本發(fā)明消除柵極凹形缺陷的方法的刻蝕前的結(jié)構(gòu)示意圖，請(qǐng)參見圖1，一種消除柵極凹形缺陷的方法，其中，在基底上生成第一氧化層，在第一氧化層上生長一多晶硅層；在多晶硅層上生長第二氧化層；在第二氧化層上生長氮化硅層作為硬掩模，氮化硅層在后續(xù)工藝中會(huì)對(duì)柵極起到保護(hù)的作用，在氮化硅層上還覆蓋有一層無定形碳層，刻蝕氮化硅層及無定形碳層形成由氮化硅及無定形碳構(gòu)成的掩膜，以掩膜作為硬掩模；圖2是本發(fā)明消除柵極凹形缺陷的方法的刻蝕形成柵極后的結(jié)構(gòu)示意圖，請(qǐng)參見圖2，對(duì)多晶硅層、 第二氧化層進(jìn)行刻蝕，形成柵極及位于柵極之上的部分第二氧化層；圖3是本發(fā)明消除柵極凹形缺陷的方法的在基底以及柵極兩側(cè)生長側(cè)壁氧化層后的結(jié)構(gòu)示意圖，請(qǐng)參見圖3，之后，在柵極的兩側(cè)生長側(cè)壁氧化層，為了避免在刻蝕的過程中側(cè)壁氧化層被清洗掉，可以根據(jù)需要加厚氧化物的厚度，增加厚度的同時(shí)可以考慮適當(dāng)加大多晶硅柵極的寬度；圖4是本發(fā)明消除柵極凹形缺陷的方法的去除基底的氧化層并在基底上生長硅層后的結(jié)構(gòu)示意圖，請(qǐng)參見圖4，清除基底表面的第一氧化層，保留位于柵極下方的柵氧化物層和柵極側(cè)面的側(cè)壁氧化層；在基底上生長一層硅層，以有效去除硅凹陷；圖5是本發(fā)明消除柵極凹形缺陷的方法的刻蝕去除柵極上氮化硅后的結(jié)構(gòu)示意圖，請(qǐng)參見圖5，去除氮化硅層。進(jìn)一步的，本發(fā)明中的氮化硅(SiN)層也可以用氮氧化硅(SiON)等一些常規(guī)的可用于做硬掩模的材料來代替。本發(fā)明中在無定型碳層上依次生長一層抗反射涂層和一層光刻膠層，經(jīng)光刻工藝后，部分保留的抗反射涂層和光刻膠層用于刻蝕氮化硅層及無定形碳層，以形成由氮化硅及無定形碳構(gòu)成的掩膜。本發(fā)明在柵極的兩側(cè)生長側(cè)壁氧化層之前，移除氮化硅及無定形碳構(gòu)成的掩膜中的無定形碳層。本發(fā)明中使用高選擇比的氣體清除暴露的部分基底表面的第一氧化層，采用高選擇比的氣體進(jìn)行清理可以有效避免清洗過程中氣體對(duì)基底造成影響。本發(fā)明中硅層生長的厚度在10-50A之間。
本發(fā)明中通過濕法刻蝕去除氮化硅層。實(shí)施例(二)
在本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例中，一種消除柵極凹形缺陷的方法，其中，在基底上形成一多晶硅柵極，其形成工藝可采用實(shí)施例一中的形成工藝，也可采用其它工藝形成柵極，其所達(dá)到的效果是一樣的；圖6是本發(fā)明消除柵極凹形缺陷的方法的基底上覆蓋側(cè)壁層的結(jié)構(gòu)示意圖，請(qǐng)參見圖6，在基底及柵極上覆蓋一層氧化物層；圖7是本發(fā)明消除柵極凹形缺陷的方法的刻蝕去除多余側(cè)壁層后的結(jié)構(gòu)示意圖，請(qǐng)參見圖7，對(duì)氧化物層進(jìn)行刻蝕，保留柵極兩側(cè)的氧化物層以構(gòu)成柵極側(cè)壁層，將基地上其余的氧化物層清除；圖8是本發(fā)明消除柵極凹形缺陷的方法的基底上生長硅層后的結(jié)構(gòu)示意圖，請(qǐng)參見圖8，之后，在基底上生長一層硅層，用于補(bǔ)償由于清除基底上的氧化物層而同時(shí)被清除掉的基底所包含的部分厚度的娃。本發(fā)明中所述多晶硅柵極的兩側(cè)的柵極側(cè)壁層與所述多晶硅柵極之間還生長有偏執(zhí)氧化層。本發(fā)明中所述硅層生長的厚度在10-50A之間。本發(fā)明用于消除CMOS器件柵極形成過程中的柵極硅凹陷，在柵極的其它工藝中也可以采用本方法來消除柵極硅凹陷，例如側(cè)壁層形成后的臭氧氧化(Ozone oxidation) 可能會(huì)造成的硅凹陷，也包括在本發(fā)明可實(shí)施的范圍內(nèi)。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明消除柵極凹陷的方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中半導(dǎo)體器件中存在凹形缺陷導(dǎo)致器件性能下降的問題，通過在多晶硅層以及多晶硅下的基底增加保護(hù)層實(shí)現(xiàn)避免柵極凹形缺陷。以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種消除柵極凹形缺陷的方法，其特征在于，在基底上自下而上依次生成第一氧化層、多晶硅層、第二氧化層、氮化硅層、無定形碳層；刻蝕氮化硅層及無定形碳層形成由氮化硅及無定形碳構(gòu)成的掩膜，以掩膜作為硬掩模對(duì)多晶硅層、第二氧化層進(jìn)行刻蝕，形成柵極及位于柵極之上的部分第二氧化層；之后在柵極的兩側(cè)生長側(cè)壁氧化層；清除基底表面的第一氧化層，保留位于柵極下方的柵氧化物層及柵極側(cè)面的側(cè)壁氧化層；在基底上生長一層硅層；去除氮化硅層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消除柵極凹形缺陷的方法，其特征在于，在無定形碳層上依次生長一層抗反射涂層和一層光刻膠層，經(jīng)光刻工藝后，部分保留的抗反射涂層和光刻膠層用于刻蝕氮化硅層及無定形碳層，以形成由氮化硅及無定形碳構(gòu)成的掩膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消除柵極凹形缺陷的方法，其特征在于，在柵極的兩側(cè)生長側(cè)壁氧化層之前，移除氮化硅及無定形碳構(gòu)成的掩膜中的無定形碳層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消除柵極凹形缺陷的方法，其特征在于，使用高選擇比的氣體清除暴露的部分基底表面的第一氧化層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消除柵極凹形缺陷的方法，其特征在于，硅層生長的厚度在 10-50A 之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消除柵極凹形缺陷的方法，其特征在于，通過濕法刻蝕去除氮化硅層。
7.一種消除柵極凹形缺陷的方法，其特征在于，在基底上形成一多晶硅柵極；在基底及柵極上覆蓋一層氧化物層；對(duì)氧化物層進(jìn)行刻蝕，保留柵極兩側(cè)的氧化物層以構(gòu)成柵極側(cè)壁層，將基底上其余的氧化物層清除；之后在基底上生長一層硅層，用于補(bǔ)償由于清除基底上的氧化物層而同時(shí)被清除掉的基底所包含的部分厚度的硅。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的消除柵極凹形缺陷的方法，其特征在于，所述多晶硅柵極的兩側(cè)的柵極側(cè)壁層與所述多晶硅柵極之間還生長有偏置氧化層。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的消除柵極凹形缺陷的方法，其特征在于，所述硅層生長的厚度在10-50A之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種消除柵極凹形缺陷的方法，其中，在基底上自下而上依次生成第一氧化層、多晶硅層、第二氧化層、氮化硅層、無定形碳層；刻蝕氮化硅層及無定形碳層形成由氮化硅及無定形碳構(gòu)成的掩膜，以掩膜作為硬掩模對(duì)多晶硅層、第二氧化層進(jìn)行刻蝕，形成柵極及位于柵極之上的部分第二氧化層；之后在柵極的兩側(cè)生長側(cè)壁氧化層；清除基底表面的第一氧化層并僅保留位于柵極下方的柵氧化物層；在基底上生長一層硅層；去除氮化硅層。本發(fā)明消除柵極凹陷的方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中半導(dǎo)體器件中存在凹形缺陷導(dǎo)致器件性能下降的問題，通過在多晶硅層以及多晶硅下的基底增加保護(hù)層實(shí)現(xiàn)避免柵極凹形缺陷。
文檔編號(hào)H01L21/28GK102420116SQ20111015071
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月7日
發(fā)明者毛剛, 白英英, 陳玉文 申請(qǐng)人:上海華力微電子有限公司