半導(dǎo)體器件和柵極的形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制備領(lǐng)域，尤其是涉及一種半導(dǎo)體器件和柵極的形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著集成電路制造技術(shù)的發(fā)展，集成電路的集成度不斷增加，集成電路的特征尺寸也不斷減小，因而對(duì)于集成電路中各電器元件的質(zhì)量要求也越發(fā)嚴(yán)格。
[0003]在集成電路制造工藝中，光刻工藝被認(rèn)為是大規(guī)模集成電路制造中的核心步驟。光刻工藝是將掩模板上的圖形通過曝光轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體襯底的各薄膜層上，之后刻蝕各薄膜層以形成帶有特定圖案的薄膜層的工藝。
[0004]現(xiàn)代的光刻技術(shù)的發(fā)展主要是圍繞著刻蝕圖案的線寬、套刻(overlay)精度等指標(biāo)展開的。尤其是在進(jìn)入28nm以及更小制程的集成電路技術(shù)后，對(duì)于光刻后形成的刻蝕圖案的精確度要求越發(fā)嚴(yán)格。
[0005]參考圖1，以MOS晶體管形成工藝中，刻蝕形成多晶硅柵極為例。在多晶硅柵極的形成工藝中，先在半導(dǎo)體襯底10上依次形成多晶硅層11、硬掩膜層12，以及光刻膠層13 ；在曝光、顯影工藝后，在所述光刻膠層13上形成圖案，并以圖案化后的光刻膠層13為掩膜刻蝕硬掩膜層12，形成硬掩膜圖案，并在之后以所述硬掩膜圖案為掩膜刻蝕多晶硅層11形成多晶硅柵極。
[0006]在上述多晶硅柵極的形成工藝中，作為最終形成的多晶硅柵極的掩膜，曝光后的光刻膠圖案對(duì)于最終成型的多晶硅柵極的結(jié)構(gòu)具有重要影響。然而繼續(xù)參考圖1所示，在曝光、顯影工藝后，形成的光刻膠圖案的側(cè)壁的平整度較差，進(jìn)而影響后續(xù)硬掩膜層12以及多晶硅層11的刻蝕工藝，并最終影響形成的多晶硅柵極的結(jié)構(gòu)，如多晶硅柵極的柵線寬度粗糙度(Line Width Roughness)較大,進(jìn)而降低最終形成多晶娃柵極性能。
[0007]因而，如何提高光刻膠圖案的結(jié)構(gòu)，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明解決的問題是提供一種半導(dǎo)體器件和柵極的形成方法，可有效提高光刻膠層圖案化后形成的光刻膠圖案的表面平整度，從而優(yōu)化光刻膠圖案結(jié)構(gòu)，以提高后續(xù)各步刻蝕工藝的刻蝕效果。
[0009]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的形成方法，包括:
[0010]提供半導(dǎo)體襯底；
[0011]在所述半導(dǎo)體襯底上形成待刻蝕材料層，在所述待刻蝕材料層上形成硬掩膜層，在硬掩膜層上形成光刻膠層；
[0012]圖案化所述光刻膠層，形成光刻膠圖案；
[0013]對(duì)所述光刻膠圖案進(jìn)行軟化處理；
[0014]以Ar等離子氣體處理所述光刻膠圖案；
[0015]對(duì)所述光刻膠圖案進(jìn)行固化處理，在所述光刻膠圖案的表面形成修飾層；
[0016]以所述光刻膠圖案為掩膜刻蝕所述硬掩膜層，形成硬掩膜圖案；
[0017]以所述硬掩膜圖案為掩膜刻蝕所述待刻蝕材料層。
[0018]可選地，所述軟化處理的工藝包括:在溫度為40?60°C，壓強(qiáng)為70?lOOmtorr，偏置功率為50?300W，偏置電壓為O?100V條件下，持續(xù)通入流量為100?300sccm含有H2的等離子氣體30?60s。
[0019]可選地，所述的半導(dǎo)體器件的形成方法，還包括:
[0020]所述軟化處理過程中，采用脈沖式調(diào)整偏置電壓，所述脈沖式調(diào)整偏置電壓的頻率為20?50Hz。
[0021]可選地，所述以Ar等離子氣體處理所述光刻膠圖案的步驟包括:在溫度為40?60°C，壓強(qiáng)為5?30mtorr，偏置功率為200?500W，偏置電壓為50?150V條件下，持續(xù)通入流量為100?300sccm的含有Ar的等離子氣體20?40s。
[0022]可選地，對(duì)所述光刻膠圖案進(jìn)行固化處理的方法為:通入含有HBr的等離子氣體，從而在所述光刻膠圖案的表面形成所述修飾層。
[0023]可選地，所述固化處理的步驟包括:在溫度為40?60°C，壓強(qiáng)為5?30mtorr，偏置功率為50?200W，偏置電壓為O?100V條件下，持續(xù)通入流量為100?300sccm的含有HBr的等離子氣體30?60s。
[0024]可選地，所述的半導(dǎo)體器件的形成方法，還包括:
[0025]在形成所述硬掩膜層后，在所述硬掩膜層的上形成Darc層，并在所述Darc層上形成Barc層。
[0026]可選地，在所述以Ar等離子氣體處理所述光刻膠圖案之后，以所述光刻膠圖案為掩膜，刻蝕全部或部分的所述Barc層，或是以所述光刻膠圖案為掩膜，刻蝕去除所述Barc層，再刻蝕去除全部或部分的所述Darc層；
[0027]以Ar等離子氣體處理所述光刻膠圖案,刻蝕形成的Barc層和Darc層；
[0028]并在之后進(jìn)行所述固化處理的步驟，在所述光刻膠圖案，以及所述Barc層和Darc層表面形成所述修飾層。
[0029]可選地，以Ar等離子氣體處理所述光刻膠圖案和刻蝕形成的Barc層和Darc層側(cè)壁底部的工藝包括:在溫度為40?60°C，壓強(qiáng)為5?30mtorr，偏置功率為200?500W，偏置電壓為50?150V條件下，持續(xù)通入流量為100?300sccm的含有Ar的等離子氣體20?40so
[0030]本發(fā)明還提供了一種柵極的形成方法，包括:
[0031]提供半導(dǎo)體襯底；
[0032]在所述半導(dǎo)體襯底上形成柵極材料層，在所述柵極材料層上形成硬掩膜層，在硬掩膜層上形成光刻膠層；
[0033]圖案化所述光刻膠層，形成光刻膠圖案；
[0034]對(duì)所述光刻膠圖案進(jìn)行軟化處理；
[0035]以Ar等離子氣體處理所述光刻膠圖案；
[0036]對(duì)所述光刻膠圖案進(jìn)行固化處理，在所述光刻膠圖案的表面形成修飾層；
[0037]以所述光刻膠圖案為掩膜刻蝕所述硬掩膜層，形成硬掩膜圖案；
[0038]以所述硬掩膜圖案為掩膜刻蝕所述柵極材料層，形成柵極。
[0039]可選地，所述柵極材料層為多晶硅層。
[0040]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(diǎn):
[0041]在硬掩膜層上方的光刻膠層經(jīng)圖案化形成光刻膠圖案，并對(duì)所述光刻膠圖案進(jìn)行包括軟化處理后，位于所述光刻膠圖案表面的部分光刻膠被軟化后由光刻膠圖案側(cè)壁滑落，從而可有效降低所述光刻膠圖案表面粗糙度，提高使得所述光刻膠圖案側(cè)壁的平整度；之后采用Ar等離子氣體轟擊所述光刻膠圖案，基于所述Ar較大的離子顆粒，以及攜帶的能量，其可以有效去除在軟化處理工藝中，光刻膠軟化后，由光刻膠圖案側(cè)壁滑落的部分光刻膠而形成于光刻膠圖案側(cè)壁底部的堆疊，以提高光刻膠圖案側(cè)壁的整體平整度；并在之后的固化處理光刻膠圖案工藝中，固化所述光刻膠圖案，強(qiáng)化所述光刻膠圖案結(jié)構(gòu)，并在所述光刻膠圖案的表面形成修飾層，以進(jìn)一步提高光刻膠圖案的表面平整度，優(yōu)化光刻膠圖案結(jié)構(gòu)，從而確保后續(xù)以光刻膠圖案為掩膜刻蝕硬掩膜層后獲得的硬掩膜圖案的精確度，以及之后以硬掩膜圖案為掩膜刻蝕待刻蝕材料層后，形成的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)精確度。如在柵極的形成方法中，可有效提高以硬掩膜圖案為掩膜刻蝕柵極材料層后獲得的柵極的結(jié)構(gòu)的精確度，進(jìn)而提聞棚極的性能。
[0042]進(jìn)一步可選地,所述軟化處理的工藝中，包括在70?10mtorr壓力下,通入含有H2的等離子氣體，從而實(shí)現(xiàn)光刻膠圖案的軟化。其中，在70?10mtorr壓力的真空條件下進(jìn)行所述軟化工藝，從而在實(shí)現(xiàn)所述光刻膠圖案軟化的同時(shí)，向所述光刻膠圖案周邊施加適當(dāng)?shù)膲毫?，避免光刻膠圖案過度軟化擴(kuò)張，使得光刻膠圖案產(chǎn)生嚴(yán)重變形而影響光刻膠圖案的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響后續(xù)以光刻膠圖案為掩膜進(jìn)行諸如硬掩膜層刻蝕等其他刻蝕工藝步驟的進(jìn)行。
【附圖說明】
[0043]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的一種多晶硅柵極形成的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖2至圖7是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的半導(dǎo)體器件的形成方法的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖8是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例提供的另一個(gè)半導(dǎo)體器件的形成方法形成的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0046]正如【背景技術(shù)】所述，隨著集成電路集成度增大，集成電路的器件尺寸不斷減小，對(duì)于器件的質(zhì)量要求越發(fā)嚴(yán)格。但現(xiàn)有的光刻技術(shù)中，在光刻膠曝光、顯影工藝后形成的光刻膠圖案的側(cè)壁的平整度較差，進(jìn)而會(huì)影響后續(xù)以光刻膠圖案為掩膜的諸如硬掩膜層的刻蝕精度，進(jìn)而影響后續(xù)各刻蝕工藝形成的集成電路器件的質(zhì)量。
[0047]為此，業(yè)界在形成光刻膠圖案后，會(huì)采用HBr等氣體對(duì)質(zhì)地較軟的光刻膠圖案進(jìn)行固化處理(HBr cure)，并在光刻膠圖案的表面形成聚合物修飾層，以提高光刻膠圖案表面(如側(cè)壁)的平整度。
[0048]然而在實(shí)際操作過程中，即使在光刻膠圖案表面形成修飾層，光刻膠圖案側(cè)壁的平整度仍然不高，尤其是在光刻膠圖案側(cè)壁的底部，相對(duì)于側(cè)壁其他位置，其向外延伸。分析其原因，光刻膠的底部直接與位于其下方的材料層(如硬掩膜層等)