柵極的形成方法
【專利摘要】一種柵極的形成方法，包括：提供基底；在所述基底上形成多晶硅層；在柵寬方向上對所述多晶硅層進行第一刻蝕，在柵長方向上對所述多晶硅層進行第二刻蝕，第一刻蝕和第二刻蝕后形成柵極；所述第二刻蝕包括：在所述多晶硅層上形成具有窗口的光刻膠，所述窗口暴露柵寬方向相鄰兩柵極之間的區(qū)域，所述窗口內(nèi)附著有殘渣；清除所述殘渣；清除所述殘渣后，在所述窗口側(cè)壁形成側(cè)墻；形成所述側(cè)墻后，通過所述窗口刻蝕所述多晶硅層至基底上表面。本發(fā)明對殘渣進行清除，降低了窗口的粗糙度；對殘渣進行清除后，再在窗口側(cè)壁形成側(cè)墻，彌補了對殘渣進行清除時對光刻膠造成過刻蝕而導致的尺寸變大問題。
【專利說明】柵極的形成方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及到半導體領(lǐng)域，特別涉及到一種柵極的形成方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 半導體技術(shù)在摩爾定律的驅(qū)動下，工藝節(jié)點被持續(xù)減小。制造集成度更高的器件 有賴于光刻技術(shù)，但隨著半導體工藝節(jié)點的越來越小，現(xiàn)有的光刻技術(shù)已難以滿足制備要 求。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，為了能夠制備更小工藝節(jié)點的半導體器件，現(xiàn)有技術(shù)中常用的形成 柵極的方法為：
[0004] 參考圖1，提供基底1，在所述基底1上由下至上依次形成多晶硅層2、硬質(zhì)掩膜層 3、第一底部抗反射層4和第一光刻膠5,第一光刻膠5暴露出柵長方向相鄰兩柵極之間的區(qū) 域。
[0005] 參考圖2,以第一光刻膠5為掩膜刻蝕所述第一底部抗反射層4和所述硬質(zhì)掩膜層 3至多晶硅層2的上表面。之后，去除第一底部抗反射層4和第一光刻膠5?？涛g后的所述 硬質(zhì)掩膜層3為第一圖形化的硬質(zhì)掩膜層31。
[0006] 接著，參考圖3,在第一圖形化的硬質(zhì)掩膜層31的間隙中填充犧牲材料層6,犧牲 材料層6的上表面與第一圖形化的硬質(zhì)掩膜層31的上表面相平。
[0007] 參考圖4,在第一圖形化的硬質(zhì)掩膜層31和犧牲材料層6上形成第二底部抗反射 層7和第二光刻膠8,第二光刻膠8暴露柵寬方向相鄰兩柵極之間的區(qū)域。
[0008] 參考圖4和圖5,以第二光刻膠8為掩膜，對所述第二底部抗反射層7和第一圖形 化的硬質(zhì)掩膜層31進行刻蝕，刻蝕至多晶硅層2的上表面。之后去除犧牲材料層6、第二底 部抗反射層7和第二光刻膠8。刻蝕后的所述第一圖形化的硬質(zhì)掩膜層31為第二圖形化的 硬質(zhì)掩膜層32。
[0009] 參考圖5和圖6,再以第二圖形化的硬質(zhì)掩膜層32為掩膜，對多晶硅層2進行刻 蝕，得到柵極21，之后去除第二圖形化的硬質(zhì)掩膜層32。
[0010] 由上述方法得到的柵極21的閾值電壓與目標閾值電壓不同，且不穩(wěn)定。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明解決的問題是現(xiàn)有技術(shù)中，制備得到的柵極的閾值電壓與目標閾值電壓不 同，且不穩(wěn)定。
[0012] 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種柵極的形成方法，包括：提供基底；在所述基底 上形成多晶硅層；在柵寬方向上對所述多晶硅層進行第一刻蝕；在柵長方向上對所述多晶 硅層進行第二刻蝕，第一刻蝕和第二刻蝕后形成柵極；所述第二刻蝕包括：在所述多晶硅 層上形成具有窗口的光刻膠，所述窗口暴露柵寬方向相鄰兩柵極之間的區(qū)域，所述窗口內(nèi) 附著有殘渣；清除所述殘渣；清除所述殘渣后，在所述窗口側(cè)壁形成側(cè)墻；形成所述側(cè)墻 后，通過所述窗口刻蝕所述多晶硅層至基底上表面。
[0013] 可選的，清除所述殘渣的方法為等離子體刻蝕。
[0014] 可選的，所述等離子體刻蝕的氣源為02和HBr。
[0015] 可選的，所述等離子體刻蝕的工藝參數(shù)包括：所述02的流速為5_200sccm，HBr的 流速為50-500sccm，將所述0 2和HBr等離子化的功率為100-1000W，偏置功率為10-200W， 等離子體刻蝕的時間為5-60s。
[0016] 可選的，所述側(cè)墻的形成方法為：使用化學氣相沉積法、物理氣相沉積法或原子層 沉積法在所述窗口內(nèi)形成側(cè)墻材料層；刻蝕所述側(cè)墻材料層，在所述窗口側(cè)壁形成側(cè)墻。
[0017] 可選的，所述側(cè)墻的材料為氧化硅或氮化硅。
[0018] 可選的，，所述側(cè)墻材料層的厚度為：清除所述窗口內(nèi)的殘渣時，對所述光刻膠造 成的過刻蝕的厚度。
[0019] 可選的，所述第一刻蝕的方法包括：在所述多晶硅層上形成圖形化的光刻膠，所述 圖形化的光刻膠暴露柵長方向相鄰兩柵極之間的區(qū)域；以所述圖形化的光刻膠為掩膜刻蝕 所述多晶硅層至基底上表面。
[0020] 可選的，先進行第一刻蝕，然后再進行第二刻蝕，在所述第一刻蝕之后、所述第二 刻蝕之前，還包括：在基底上形成犧牲材料層，所述犧牲材料層的上表面和多晶硅層的上表 面相平。
[0021] 可選的，在所述基底與所述多晶硅層之間形成有刻蝕停止層；在所述光刻膠與所 述多晶硅層之間形成有底部抗反射層或硬質(zhì)掩膜層；或者，在所述光刻膠與所述多晶硅層 之間形成有底部抗反射層和硬質(zhì)掩膜層，所述底部抗反射層形成于所述硬質(zhì)掩膜層上。
[0022] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點：
[0023] 本發(fā)明在進行第二刻蝕過程中，對所述窗口內(nèi)的殘渣進行清除，降低了窗口的粗 糙度，為得到形貌好的柵極提供了條件。同時，由于對所述窗口內(nèi)的殘渣進行清除時，不可 避免地會對所述光刻膠造成過刻蝕，增大所述窗口的尺寸，如果不對所述窗口的尺寸增大 加以修正，以所述光刻膠為掩膜對多晶硅層進行刻蝕得到的柵極的關(guān)鍵尺寸也會相應(yīng)變 大，這對于制備更小關(guān)鍵尺寸的柵極是不利的。本發(fā)明對所述窗口內(nèi)的殘渣進行清除后，再 在所述窗口側(cè)壁形成側(cè)墻，以彌補由于對所述窗口內(nèi)的殘渣進行清除時，對所述光刻膠造 成過刻蝕而導致的窗口尺寸變大問題。多晶硅層經(jīng)第一刻蝕和第二刻蝕之后，形成柵極，所 述柵極具有良好的形貌，而且具有精確的關(guān)鍵尺寸，因此可以得到與目標閾值電壓相同的 柵極，且所述柵極的閾值電壓穩(wěn)定。
[0024] 本發(fā)明還提供一種柵極的形成方法，包括：提供基底；在所述基底上形成多晶硅 層；在所述多晶硅層上形成硬質(zhì)掩膜層；在柵寬方向上對所述硬質(zhì)掩膜層進行第一刻蝕； 在柵長方向上對所述硬質(zhì)掩膜層進行第二刻蝕；第一刻蝕和第二刻蝕后，通過所述硬質(zhì)掩 膜層對所述多晶硅層進行刻蝕，刻蝕至基底上表面，形成柵極；所述第二刻蝕包括：在所述 硬質(zhì)掩膜層上形成具有窗口的光刻膠，所述窗口暴露柵寬方向兩相鄰柵極之間的區(qū)域，所 述窗口內(nèi)附著有殘渣；清除所述殘渣；清除所述殘渣后，在所述窗口側(cè)壁形成側(cè)墻；形成所 述側(cè)墻后，通過所述窗口刻蝕所述硬質(zhì)掩膜層至所述多晶硅層上表面。
[0025] 可選的，清除所述殘渣的方法為等離子體刻蝕。
[0026] 可選的，所述等離子體刻蝕的氣源為02和HBr。
[0027] 可選的，所述等離子體刻蝕的工藝參數(shù)包括：所述02的流速為5-200s CCm，HBr的 流速為50-500sccm，將所述02和HBr等離子化的功率為100-1000W，偏置功率為10-200W， 刻蝕的時間為5-60s。
[0028] 可選的，所述側(cè)墻的形成方法為：使用化學氣相沉積法、物理氣相沉積法或原子層 沉積法在所述窗口內(nèi)形成側(cè)墻材料層；刻蝕所述側(cè)墻材料層，在所述窗口側(cè)壁形成側(cè)墻。
[0029] 可選的，所述側(cè)墻的材料為氧化硅或氮化硅。
[0030] 可選的，所述側(cè)墻材料層的厚度為：清除所述窗口內(nèi)的殘渣時，對所述光刻膠造成 的過刻蝕的厚度。
[0031] 可選的，所述第一刻蝕的方法包括：在所述硬質(zhì)掩膜層上形成圖形化的光刻膠，所 述圖形化的光刻膠暴露柵長方向相鄰兩柵極之間的區(qū)域；以所述圖形化的光刻膠為掩膜刻 蝕所述硬質(zhì)掩膜層至多晶硅層上表面。
[0032] 可選的，先進行第一刻蝕，然后再進行第二刻蝕，在所述第一刻蝕之后、所述第二 刻蝕之前，還包括：在基底上形成犧牲材料層，所述犧牲材料層的上表面和硬質(zhì)掩膜層的上 表面相平。
[0033] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點：
[0034] 本發(fā)明在進行第二刻蝕過程中，對所述窗口內(nèi)的殘渣進行清除，降低了窗口的粗 糙度，可以使第二刻蝕后的硬質(zhì)掩膜層具有良好的形貌好，通過所述硬質(zhì)掩膜層刻蝕所述 多晶硅層，可以得到良好形貌的柵極。同時，由于對所述窗口內(nèi)的殘渣進行清除時，不可避 免地會對所述光刻膠造成過刻蝕，增大所述窗口的尺寸，如果不對所述窗口的尺寸增大加 以修正，以所述光刻膠為掩膜刻蝕所述硬質(zhì)掩膜層后，得到的圖形尺寸也會相應(yīng)變大，進而 以圖形化后的硬質(zhì)掩膜層為掩膜對多晶硅層進行刻蝕形成的柵極的關(guān)鍵尺寸也變大，這對 于制備更小關(guān)鍵尺寸的柵極是不利的。本發(fā)明對所述窗口內(nèi)的殘渣進行清除后，再在所述 窗口側(cè)壁形成側(cè)墻，以彌補由于對所述窗口內(nèi)的殘渣進行清除時，對所述光刻膠造成過刻 蝕而導致的窗口尺寸變大問題。多晶硅層經(jīng)刻蝕之后，形成柵極，所述柵極具有良好的形 貌，而且具有精確的關(guān)鍵尺寸，因此可以得到與目標閾值電壓相同的柵極，且所述柵極的閾 值電壓穩(wěn)定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035] 圖1至圖6是現(xiàn)有技術(shù)中使用雙重圖形化工藝圖形化多晶硅層方法的結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0036] 圖7A至圖13B是本發(fā)明第一實施例柵極的形成方法的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037] 圖14至圖16是本發(fā)明第二實施例柵極的形成方法的結(jié)構(gòu)示意圖

【具體實施方式】
[0038] 發(fā)明人發(fā)現(xiàn)造成柵極閾值電壓與目標閾值電壓不同，且閾值電壓不穩(wěn)定的原因 為：
[0039] 現(xiàn)有技術(shù)中，光刻膠在進行光刻時，會有一些殘渣附著在圖形化的光刻膠窗口的 側(cè)壁和底部。因此，第一光刻膠5和第二光刻膠8的窗口中都會附著殘漁，這些殘漁的存在 會導致通過第一光刻膠5和第二光刻膠8對硬質(zhì)掩膜層3進行刻蝕時，得到的圖形的形貌 變差。再通過所述第二圖形化的硬質(zhì)掩膜層32刻蝕所述多晶硅層2后，得到的柵極的形貌 也變差。參考圖1，一般來說，第一光刻膠5中窗口的尺寸W較大，窗口內(nèi)的殘漁對多晶娃 層2圖形化后的形貌影響相對較小，因此第一光刻膠5中的窗口內(nèi)的殘渣對于由所述多晶 硅層2制備得到的柵極的性能影響很小。
[0040] 參考圖4,進行第二次圖形化時，第二光刻膠8中窗口的尺寸D，即相鄰兩柵極在柵 寬方向上的間距，該間距很小。這些附著在第二光刻膠8的窗口內(nèi)的殘渣會嚴重影響隨后 形成的柵極21的形貌，進而影響柵極21的閾值電壓，造成柵極21的閾值電壓與目標閾值 電壓不一致，而且閾值電壓不穩(wěn)定。為此，本發(fā)明提供一種柵極的形成方法，能夠得到閾值 電壓穩(wěn)定，且閾值電壓精確的柵極。
[0041] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明 的具體實施例做詳細的說明。
[0042] 第一實施例
[0043] 參考圖7A，提供基底110 ;在所述基底110上形成多晶硅層130。
[0044] 在具體實施例中，在所述基底110和所述多晶硅層130之間還形成有刻蝕停止層 120,在所述多晶硅層130上還形成有第一硬質(zhì)掩膜層141和第一底部抗反射層151，所述第 一底部抗反射層151形成于第一硬質(zhì)掩膜層141上。
[0045] 在具體實施例中，所述基底110的材料為單晶硅、多晶硅、非晶硅或絕緣體上硅。
[0046] 圖7B為圖7A沿切線AA'所切平面的示意圖，參考圖7A、圖7B和圖8,在柵寬方向 對所述多晶硅層進行第一刻蝕。柵長方向是指由源極至漏極的方向，參考圖7A，柵長方向為 切線AA'所在的方向，柵寬方向垂直于柵長方向。
[0047] 第一刻蝕的具體步驟為：
[0048] 參考圖7A和圖7B，在所述第一硬質(zhì)掩膜層151上形成具有窗口 170的光刻膠160， 所述窗口 170暴露柵長方向相鄰兩柵極之間的區(qū)域；參考圖8,沿所述窗口 170對多晶硅層 130進行第一刻蝕，形成條狀結(jié)構(gòu)131。繼續(xù)參考圖7A和圖7B，在對原始光刻膠進行圖形化 以形成具有窗口 170的光刻膠160時，會有一些殘渣180附著在所述窗口 170的側(cè)壁和底 部，這些殘渣180使所述窗口 170的形貌變差，通過所述窗口 170對多晶硅層130進行刻蝕 形成柵極時，會將所述窗口 170的這些形貌差的特征轉(zhuǎn)移到柵極上，進而影響柵極的性能。 繼續(xù)參考圖7B，一般相鄰兩柵極在柵長方向上的間距較大，所以窗口 170的尺寸dl較大，窗 口 170內(nèi)的殘渣180對多晶硅層130圖形化后的形貌影響相對較小，因此殘渣180對于由 所述多晶硅層130圖形化制備得到的柵極的性能影響很小。通常在該步驟中，不去除所述 窗口 170內(nèi)的殘渣180。
[0049] 在具體實施例中，所述多晶硅層130與所述刻蝕停止層120具有大于10的刻蝕 選擇比，使圖形化的多晶硅層130時，刻蝕能夠停止在多晶硅層130底部或刻蝕停止層120 中，以防止在對多晶硅層130進行刻蝕時由于過刻蝕而對基底110造成損傷。在具體實施 例中，所述刻蝕停止層120的材料可以為氮化鉈、氮化鈦或者氮化硅，也可以為本領(lǐng)域所熟 知的其他材料。
[0050] 所述第一底部抗反射層151的作用是消除或緩解曝光反射問題，實現(xiàn)將光刻膠 160上精細圖形的精確轉(zhuǎn)移。在具體實施例中，所述第一硬質(zhì)掩膜層141的材料為Si 3N4、 TiN、Ti、Ta和TaN中的一種或幾種。
[0051] 所述第一刻蝕停止于所述刻蝕停止層120上表面或所述刻蝕停止層120中。圖8 所示為刻蝕停止于所述刻蝕停止層120上表面。
[0052] 在其他實施例中，也可以在所述多晶硅層130和所述光刻膠160之間僅形成第一 硬質(zhì)掩膜層141或第一底部抗反射層151。
[0053] 繼續(xù)參考圖8,形成條狀結(jié)構(gòu)131之后，去除第一硬質(zhì)掩膜層141、第一底部抗反射 層151和光刻膠160。
[0054] 參考圖8和圖9,可以利用旋涂法或沉積法在所述基底上形成犧牲材料層101，之 后對犧牲材料層101進行平坦化，使所述犧牲材料層101的上表面和所述條狀結(jié)構(gòu)131的 上表面相平。然后在所述犧牲材料層101和所述條狀結(jié)構(gòu)131上由下至上依次形成第二硬 質(zhì)掩膜層142和第二底部抗反射層152。
[0055] 在具體實施例中，所述犧牲材料層101的材料可以為有機物、氧化硅或為本領(lǐng)域 所熟知的其他材料。
[0056] 所述第二硬質(zhì)掩膜層142和所述第二底部抗反射層152的材料和作用可以參考第 一硬質(zhì)掩膜層141和第一底部抗反射層151的材料和作用，這里不再累述。在其他實施例 中，也可以不形成所述第二硬質(zhì)掩膜層142和所述第二底部抗反射層152中的一種或者兩 種。
[0057] 接著，在柵長方向上對所述多晶硅層進行第二刻蝕，形成柵極。所述第二刻蝕的具 體方法為：
[0058] 參考圖10A和圖10B，在所述第二底部抗反射層152上形成具有窗口 171的光刻 膠161，所述窗口 171內(nèi)附著有殘渣181。所述窗口 171暴露柵寬方向相鄰兩柵極之間的區(qū) 域。
[0059] 參考圖10A，柵寬方向為切線AA'所在的方向。
[0060] 圖10A為在所述第二底部抗反射層152上形成了光刻膠161的立體結(jié)構(gòu)示意圖， 圖10B為圖10A沿切線AA'所切平面的示意圖。
[0061] 參考圖10B，一般相鄰兩柵極在柵寬方向上的間距很小，所以光刻膠161中窗口 171的間距d2很小，這些附著在窗口 171內(nèi)的殘渣181會嚴重影響隨后形成的柵極的形貌， 進而使柵極的閾值電壓不精確，且閾值電壓不穩(wěn)定。
[0062] 參考圖10B和圖11，清除所述殘渣181。
[0063] 在具體實施例中，清除所述窗口 171內(nèi)的殘渣181的方法為干法刻蝕。
[0064] 干法刻蝕的刻蝕方向容易控制，對所述窗口 171的形貌和對所述光刻膠161的過 刻蝕程度都可以進行有效控制，為后續(xù)形成更好形貌的柵極創(chuàng)造了條件。
[0065] 在具體實施例中，所述干法刻蝕為等離子體刻蝕，具體方法為：將形成有光刻膠 161的基底110放入反應(yīng)腔內(nèi)（未示出）；
[0066] 所述基底110放入反應(yīng)腔內(nèi)后，往所述反應(yīng)腔內(nèi)通入02和HBr ;
[0067] 施加射頻功率，使02和HBr等離子化；
[0068] 施加偏置功率，使所述等離子體定向遷移至所述光刻膠161，并與所述光刻膠161 中的窗口 171內(nèi)的殘渣181反應(yīng)生成揮發(fā)性氣體。
[0069] 在具體實施例中，02的流速為5-200sccm，HBr的流速為50-500sccm，所述射頻功 率為100-1000W，所述偏置功率為10-200W，所述等離子體刻蝕的時間為5-60S。
[0070] 在具體實施例中，所述等離子體與所述殘渣181反應(yīng)一段時間后，可以通過掃描 電子顯微鏡（SEM)來確定殘渣181是否清除干凈，并通過該方法調(diào)節(jié)所述等離子體刻蝕的 時間。
[0071] 參考圖10B和圖11，圖11是清除了所述窗口 171內(nèi)的殘渣181的剖面結(jié)構(gòu)示意 圖。由于清除所述窗口 171內(nèi)的殘渣181時，不可避免地會對所述光刻膠161造成過刻蝕， 所以清除殘渣181后，窗口 171的尺寸d3大于清除殘渣前窗口 171的尺寸d2。一般情況下， 清除所述殘渣181時，對所述光刻膠161造成過刻蝕的量與清除殘渣181的時間成正比，即 d3-d2的值與清除殘渣181的時間成正比。
[0072] 本發(fā)明形成具有窗口 171的光刻膠161后，對所述窗口 171內(nèi)的殘渣181進行清 除，降低了窗口 171的粗糙度，為得到形貌好的柵極提供了條件。
[0073] 參考圖12,清除所述殘渣181后，在所述窗口 171側(cè)壁形成側(cè)墻102。
[0074] 參考圖10B和圖11，由于清除殘渣后窗口 170的尺寸d3大于清除殘渣前窗口 170 的尺寸d2。如果窗口 170的尺寸變大不加以修正，以光刻膠161為掩膜對多晶硅層進行刻 蝕得到的柵極的關(guān)鍵尺寸也會相應(yīng)變大，這對于制備更小關(guān)鍵尺寸的柵極是不利的。本發(fā) 明對所述窗口 171內(nèi)的殘渣181進行清除后，再在所述窗口 171側(cè)壁形成側(cè)墻102,以彌補 由于對所述窗口 171側(cè)壁的殘渣181進行清除時，對光刻膠161造成過刻蝕而導致的窗口 171尺寸變大問題，進而可以得到具有精確關(guān)鍵尺寸的柵極。
[0075] 在具體實施例中，所述側(cè)墻102的形成方法為：使用化學氣相沉積法、物理氣相沉 積法或原子層沉積法在所述光刻膠161和所述第二底部抗反射層152的上表面，以及窗口 171的側(cè)壁上形成所需厚度的側(cè)墻材料層；利用回刻工藝刻蝕所述側(cè)墻材料層，在窗口 171 側(cè)壁形成側(cè)墻102。
[0076] 采用原子層沉積法形成所需厚度的側(cè)墻材料層，由于原子層沉積法可以精確控制 沉積層的厚度，即可以對側(cè)墻材料層的尺寸可以進行精確控制，回刻所述側(cè)墻材料層后，得 到所需厚度的側(cè)墻102,最終得到尺寸精確的器件。參考圖12,形成側(cè)墻102后，側(cè)墻102 底部之間的間距為d2。
[0077] 在具體實施例中，所述側(cè)墻102的材料為氧化硅或氮化硅。在其他實施例中，也可 以為本領(lǐng)域所熟知的其他材料。
[0078] 在具體實施例中，使用原子層沉積法形成氮化硅側(cè)墻的方法為：將清除了殘渣 181的基底110放入壓強為40-100Pa的反應(yīng)腔內(nèi)；往反應(yīng)腔內(nèi)通入二氯甲硅烷，使二氯甲 硅烷吸附在光刻膠161和第二底部抗反射層152的上表面，以及窗口 171的側(cè)壁上；停止通 二氯甲硅烷，往反應(yīng)腔內(nèi)通入含氫自由基的氣體，含氫自由基會與二氯甲硅烷中的氯反應(yīng) 生成HC1而消耗二氯甲硅烷中的氯；停止通含氫自由基的氣體，在200-500°C下往反應(yīng)腔內(nèi) 通入含氨自由基的氣體，含氨自由基的氣體與消耗了氯的二氯甲硅烷反應(yīng)生成氮化硅，直 接沉積在光刻膠161和第二底部抗反射層152的上表面，以及窗口 171的側(cè)壁上；重復上述 通入二氯甲硅烷、通入含氫自由基的氣體和通入含氨自由基的氣體的步驟，直至得到所需 厚度的氮化硅。
[0079] 然后使用含氟等離子體刻蝕所述氮化硅，直至露出光刻膠161和第二底部抗反射 層152的上表面，而在窗口 171的側(cè)壁上形成了側(cè)墻。
[0080] 在具體實施例中，所述側(cè)墻材料層的厚度為清除所述窗口 171側(cè)壁的殘渣181時， 對所述光刻膠161造成的過刻蝕的厚度。即所述側(cè)墻材料層的厚度為（d3-d2)/2。在具體 實施例中，在所述殘渣181清除前和清除后，分別通過掃描電子顯微鏡（SEM)拍照測量d3和 d2的值，所述光刻膠的過刻蝕厚度即可確定，也就可以確定所述側(cè)墻材料層的厚度。
[0081] 在其他實施例中，由于d3-d2的值一般與清除殘渣181的時間成正比，所以側(cè)墻材 料層的厚度可以通過清除殘渣181的時間來確定。
[0082] 參考圖12、圖13A和圖13B，形成所述側(cè)墻102后，沿所述窗口 171進行第二刻蝕， 刻蝕至刻蝕停止層120上表面，形成柵極132,并去除第二底部抗反射層152、第二硬質(zhì)掩膜 層142、光刻膠161和側(cè)墻102。
[0083] 在具體實施例中，刻蝕第二底部抗反射層152、第二硬質(zhì)掩膜層142和條狀結(jié)構(gòu) 131的方法為干法刻蝕，通過干法刻蝕可以有效控制對條狀結(jié)構(gòu)131的刻蝕方向，以保證得 到相貌良好的柵極132。參考圖13B，條狀結(jié)構(gòu)131刻蝕后，形成柵極132,相鄰兩柵極132 在柵寬方向上的間距為d2。
[0084] 在其他實施例中，刻蝕第二底部抗反射層152、第二硬質(zhì)掩膜層142和條狀結(jié)構(gòu) 131的方法也可以為本領(lǐng)域所熟知的其他方法。
[0085] 以上實施例僅以先進行第一刻蝕，再進行第二刻蝕為例對形成柵極的方法進行描 述，在其他實施例中，也可以先進行第二刻蝕，然后進行第一刻蝕。
[0086] 以上實施例中，沒有清除窗口 170內(nèi)的殘渣180。在其他實施例中，也可以清除殘 渣180,然后在窗口 170內(nèi)形成側(cè)墻，其方法可以參考清除殘渣181的方法，和形成側(cè)墻102 的方法。
[0087] 第二實施例
[0088] 第二實施例與第一實施例的區(qū)別在于：
[0089] 對所述第一硬質(zhì)掩膜層141進行第一刻蝕和第二刻蝕，第一刻蝕和第二刻蝕之 后，再通過所述第一硬質(zhì)掩膜層141對所述多晶硅層130進行刻蝕，形成柵極132。
[0090] 參考圖14,對所述第一硬質(zhì)掩膜層141進行第一刻蝕。
[0091] 第一刻蝕的方法參考第一實施例中的相關(guān)步驟。
[0092] 參考圖15,對所述第一硬質(zhì)掩膜層141進行第二刻蝕。
[0093] 第二刻蝕的方法參考第一實施例中的相關(guān)步驟。
[0094] 參考圖16,對所述硬質(zhì)掩膜層141進行第一刻蝕和第二刻蝕之后，通過所述第一 硬質(zhì)掩膜層141對所述多晶硅層130進行刻蝕，形成柵極132。
[0095] 其他信息參考第一實施例。
[0096] 雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本 發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當以權(quán)利要求所 限定的范圍為準。
【權(quán)利要求】
1. 一種柵極的形成方法，其特征在于，包括： 提供基底； 在所述基底上形成多晶硅層； 在柵寬方向上對所述多晶硅層進行第一刻蝕； 在柵長方向上對所述多晶硅層進行第二刻蝕，第一刻蝕和第二刻蝕后形成柵極； 所述第二刻蝕包括： 在所述多晶硅層上形成具有窗口的光刻膠，所述窗口暴露柵寬方向相鄰兩柵極之間的 區(qū)域，所述窗口內(nèi)附著有殘渣； 清除所述殘渣； 清除所述殘渣后，在所述窗口側(cè)壁形成側(cè)墻； 形成所述側(cè)墻后，通過所述窗口刻蝕所述多晶硅層至基底上表面。
2. 如權(quán)利要求1所述的柵極的形成方法，其特征在于，清除所述殘渣的方法為等離子 體刻蝕。
3. 如權(quán)利要求2所述的柵極的形成方法，其特征在于，所述等離子體刻蝕的氣源為02 和 HBr。
4. 如權(quán)利要求3所述的柵極的形成方法，其特征在于，所述等離子體刻蝕的工藝參數(shù) 包括：所述〇2的流速為5-200sccm，HBr的流速為50-500sccm，將所述0 2和HBr等離子化的 功率為100-1000W，偏置功率為10-200W，等離子體刻蝕的時間為5-60s。
5. 如權(quán)利要求1所述的柵極的形成方法，其特征在于，所述側(cè)墻的形成方法為： 使用化學氣相沉積法、物理氣相沉積法或原子層沉積法在所述窗口內(nèi)形成側(cè)墻材料 層； 刻蝕所述側(cè)墻材料層，在所述窗口側(cè)壁形成側(cè)墻。
6. 如權(quán)利要求5所述的柵極的形成方法，其特征在于，所述側(cè)墻的材料為氧化硅或氮 化硅。
7. 如權(quán)利要求6所述的柵極的形成方法，其特征在于，所述側(cè)墻材料層的厚度為：清除 所述窗口內(nèi)的殘渣時，對所述光刻膠造成的過刻蝕的厚度。
8. 如權(quán)利要求1所述的柵極的形成方法，其特征在于，所述第一刻蝕的方法包括： 在所述多晶硅層上形成圖形化的光刻膠，所述圖形化的光刻膠暴露柵長方向相鄰兩柵 極之間的區(qū)域； 以所述圖形化的光刻膠為掩膜刻蝕所述多晶硅層至基底上表面。
9. 如權(quán)利要求1所述的柵極的形成方法，其特征在于，先進行第一刻蝕，然后再進行第 二刻蝕，在所述第一刻蝕之后、所述第二刻蝕之前，還包括：在基底上形成犧牲材料層，所述 犧牲材料層的上表面和多晶硅層的上表面相平。
10. 如權(quán)利要求1所述的柵極的形成方法，其特征在于，在所述基底與所述多晶硅層之 間形成有刻蝕停止層； 在所述光刻膠與所述多晶硅層之間形成有底部抗反射層或硬質(zhì)掩膜層； 或者，在所述光刻膠與所述多晶硅層之間形成有底部抗反射層和硬質(zhì)掩膜層，所述底 部抗反射層形成于所述硬質(zhì)掩膜層上。
11. 一種柵極的形成方法，其特征在于，包括： 提供基底； 在所述基底上形成多晶硅層； 在所述多晶硅層上形成硬質(zhì)掩膜層； 在柵寬方向上對所述硬質(zhì)掩膜層進行第一刻蝕； 在柵長方向上對所述硬質(zhì)掩膜層進行第二刻蝕； 第一刻蝕和第二刻蝕后，通過所述硬質(zhì)掩膜層對所述多晶硅層進行刻蝕，刻蝕至基底 上表面，形成柵極； 所述第二刻蝕包括： 在所述硬質(zhì)掩膜層上形成具有窗口的光刻膠，所述窗口暴露柵寬方向兩相鄰柵極之間 的區(qū)域，所述窗口內(nèi)附著有殘渣； 清除所述殘渣； 清除所述殘渣后，在所述窗口側(cè)壁形成側(cè)墻； 形成所述側(cè)墻后，通過所述窗口刻蝕所述硬質(zhì)掩膜層至所述多晶硅層上表面。
12. 如權(quán)利要求11所述的柵極的形成方法，其特征在于，清除所述殘渣的方法為等離 子體刻蝕。
13. 如權(quán)利要求12所述的柵極的形成方法，其特征在于，所述等離子體刻蝕的氣源為 02 和 HBr。
14. 如權(quán)利要求13所述的柵極的形成方法，其特征在于，所述等離子體刻蝕的工藝參 數(shù)包括：所述〇2的流速為5-200sccm，HBr的流速為50-500sccm，將所述0 2和HBr等離子化 的功率為100-1000W，偏置功率為10-200W，刻蝕的時間為5-60s。
15. 如權(quán)利要求11所述的柵極的形成方法，其特征在于，所述側(cè)墻的形成方法為： 使用化學氣相沉積法、物理氣相沉積法或原子層沉積法在所述窗口內(nèi)形成側(cè)墻材料 層； 刻蝕所述側(cè)墻材料層，在所述窗口側(cè)壁形成側(cè)墻。
16. 如權(quán)利要求15所述的柵極的形成方法，其特征在于，所述側(cè)墻的材料為氧化硅或 氮化硅。
17. 如權(quán)利要求16所述的柵極的形成方法，其特征在于，所述側(cè)墻材料層的厚度為：清 除所述窗口內(nèi)的殘渣時，對所述光刻膠造成的過刻蝕的厚度。
18. 如權(quán)利要求11所述的柵極的形成方法，其特征在于，所述第一刻蝕的方法包括： 在所述硬質(zhì)掩膜層上形成圖形化的光刻膠，所述圖形化的光刻膠暴露柵長方向相鄰兩 柵極之間的區(qū)域； 以所述圖形化的光刻膠為掩膜刻蝕所述硬質(zhì)掩膜層至多晶硅層上表面。
19. 如權(quán)利要求11所述的柵極的形成方法，其特征在于，先進行第一刻蝕，然后再進行 第二刻蝕，在所述第一刻蝕之后、所述第二刻蝕之前，還包括：在基底上形成犧牲材料層，所 述犧牲材料層的上表面和硬質(zhì)掩膜層的上表面相平。
【文檔編號】H01L21/28GK104217934SQ201310222184
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月5日
【發(fā)明者】張海洋, 張城龍 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司