柵極的形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，具體涉及一種柵極的形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]采用柵極切斷(Poly Cut)技術(shù)對(duì)條狀柵極進(jìn)行切斷，切斷后柵極與不同的晶體管相對(duì)應(yīng)，可以提高晶體管的集成度。此外，多個(gè)柵極沿著延伸方向排列成一列時(shí)，通過(guò)柵極切斷，能夠高精度地縮小柵極切斷后斷開(kāi)的柵極間的對(duì)接方向的間距(Poly Cut CD)。
[0003]現(xiàn)有柵極切斷工藝中，通常先在襯底上形成多晶硅層，再在多晶硅層表面形成圖形化的硬掩模層，所述圖形化的硬掩模層具有與條狀柵極相對(duì)應(yīng)的條狀圖形。為了將條狀的柵極切斷，需要在硬掩模層的條狀圖形上方形成圖形化的光刻膠層，所述圖形化的光刻膠層具有露出條狀圖形的開(kāi)口圖形。所述圖形化的光刻膠層與硬掩模層之間還形成有介質(zhì)層，光刻時(shí)以所述圖形化的光刻膠層為掩模對(duì)所述介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕，形成開(kāi)口，再對(duì)開(kāi)口露出的所述硬掩模層的條狀圖形進(jìn)行刻蝕，使得條狀圖形斷開(kāi)，再以斷開(kāi)的條狀圖形為掩模，對(duì)多晶硅層進(jìn)行刻蝕，得到斷開(kāi)的條狀柵極，斷開(kāi)的柵極的對(duì)接方向的間距對(duì)應(yīng)所述開(kāi)口的寬度(沿條狀柵極的延伸方向的尺寸)。
[0004]然而現(xiàn)有技術(shù)形成柵極的方法中，在實(shí)現(xiàn)柵極切斷時(shí)，容易出現(xiàn)斷開(kāi)的條狀柵極在對(duì)接方向的間距相較于設(shè)計(jì)值增大的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種柵極的形成方法，減小柵極在對(duì)接方向的間距相較于設(shè)計(jì)值增大的問(wèn)題。
[0006]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種柵極的形成方法，包括:
[0007]提供襯底；
[0008]在襯底上形成多晶硅層；
[0009]在多晶硅層上形成硬掩模層，所述硬掩模層具有對(duì)應(yīng)柵極形狀的多個(gè)條狀圖形；
[0010]在所述硬掩模層上依次形成有機(jī)抗蝕劑層以及有機(jī)抗反射材料層；
[0011]對(duì)所述有機(jī)抗反射材料層進(jìn)行第一刻蝕，在有機(jī)抗反射材料層中形成露出所述有機(jī)抗蝕劑層的開(kāi)口，所述開(kāi)口橫跨硬掩模層中的至少一個(gè)條狀圖形；
[0012]對(duì)所述開(kāi)口露出的有機(jī)抗蝕劑層進(jìn)行第二刻蝕，去除所述開(kāi)口下方的有機(jī)抗蝕劑層，直至露出條狀圖形的頂部；所述第二刻蝕包括依次進(jìn)行的第一干法刻蝕、第二干法刻蝕，所述第一干法刻蝕采用包括甲烷的混合氣體；
[0013]去除所述開(kāi)口露出的硬掩模層，使所述條狀圖形斷開(kāi)，以形成硬掩模圖形；
[0014]以所述硬掩模圖形為掩模，圖形化所述多晶硅層，去除硬掩模圖形露出的多晶硅層部分同時(shí)保留硬掩模圖形下方的多晶硅層部分，以形成柵極。
[0015]可選的，在所述第一干法刻蝕的步驟中，甲烷的流量在2標(biāo)況毫升每分到20標(biāo)況暈升每分的范圍內(nèi)。
[0016]可選的，在所述第一干法刻蝕的步驟中，所述混合氣體還包括氧氣、氮?dú)?，其中氧氣的流量?標(biāo)況暈升每分到20標(biāo)況暈升每分，氮?dú)獾牧髁吭?標(biāo)況暈升每分到100標(biāo)況暈升每分的范圍內(nèi)。
[0017]可選的，在所述第一干法刻蝕的步驟中，刻蝕機(jī)的功率在100瓦到1000瓦，刻蝕腔體內(nèi)的氣壓在2毫托到20毫托的范圍內(nèi)。
[0018]可選的，在所述第二干法刻蝕的步驟中，刻蝕氣體包括氯氣，氯氣的流量在10標(biāo)況暈升每分到100標(biāo)況暈升每分的范圍內(nèi)。
[0019]可選的，在所述第二干法刻蝕的步驟中，刻蝕氣體包括溴化氫，溴化氫的流量在10標(biāo)況暈升每分到100標(biāo)況暈升每分的范圍內(nèi)。
[0020]可選的，在所述第二干法刻蝕的步驟中，所述混合氣體還包括氧氣，氧氣的流量在2標(biāo)況暈升每分到50標(biāo)況暈升每分的范圍內(nèi)。
[0021]可選的，在所述第二干法刻蝕的步驟中，刻蝕機(jī)的功率在100瓦到1000瓦，刻蝕腔體內(nèi)的氣壓在2毫托到20毫托的范圍內(nèi)。
[0022]可選的，在對(duì)有機(jī)抗蝕劑層進(jìn)行刻蝕的過(guò)程中，所述第一干法刻蝕的刻蝕量占對(duì)有機(jī)抗蝕劑層刻蝕量的70%到90%。
[0023]可選的，在對(duì)有機(jī)抗蝕劑層進(jìn)行刻蝕的過(guò)程中，所述第二干法刻蝕的刻蝕量占對(duì)有機(jī)抗蝕劑層刻蝕量的10%到30%。
[0024]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):
[0025]在對(duì)條狀的柵極進(jìn)行柵極切斷的方法中，對(duì)有機(jī)抗反射材料層進(jìn)行刻蝕時(shí)，依次進(jìn)行采用包括甲烷的混合氣體的第一干法刻蝕和第二干法刻蝕，其中第一干法刻蝕由于采用了甲烷作為刻蝕氣體，第一干法刻蝕的各向異性較強(qiáng)，對(duì)有機(jī)抗蝕劑層的側(cè)向刻蝕很少，減小了開(kāi)口尺寸增大的問(wèn)題，再對(duì)開(kāi)口下的硬掩模層進(jìn)行刻蝕，形成的柵極在對(duì)接方向的間距與設(shè)計(jì)值相比增大量很小。
[0026]進(jìn)一步，所述第一干法刻蝕的刻蝕量占對(duì)有機(jī)抗反射材料層刻蝕量的70%到90%，所述第二干法刻蝕的刻蝕量占對(duì)有機(jī)抗反射材料層刻蝕量的10%到30%，在干法刻蝕過(guò)程中各向異性更好的第一干法刻蝕的刻蝕量占對(duì)有機(jī)抗反射材料層刻蝕量的比例較大，在干法刻蝕過(guò)程中，側(cè)向刻蝕更少，使得刻蝕形成的開(kāi)口的尺寸增大量更小。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1是本發(fā)明柵極形成方法一實(shí)施例的流程圖；
[0028]圖2至圖17是圖1所示形成方法一實(shí)施例的各個(gè)步驟的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]在縮小柵極對(duì)接方向的設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)兩次光刻對(duì)條狀的柵極進(jìn)行柵極切斷，但是最終形成的斷開(kāi)的條狀的柵極的對(duì)接方向的間距比設(shè)計(jì)值增大。
[0030]為了獲得條狀的柵極的對(duì)接方向的間距比設(shè)計(jì)值增大的原因，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行柵極切斷的工藝進(jìn)行了分析?，F(xiàn)有技術(shù)中介質(zhì)層通常包括自上而下的有機(jī)抗反射材料層和有機(jī)抗蝕劑層，對(duì)介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕形成開(kāi)口時(shí)通常采用氯氣或溴化氫對(duì)有機(jī)抗蝕劑層進(jìn)行刻蝕，使開(kāi)口露出硬掩模層中的條狀圖形頂部，但是采用氯氣或溴化氫進(jìn)行刻蝕的各向異性較差，如果刻蝕強(qiáng)度較低則會(huì)使得位于條狀圖形上方的有機(jī)抗蝕劑層殘留，最后形成的斷開(kāi)的條狀的柵極容易產(chǎn)生橋接；為了避免橋接，將刻蝕強(qiáng)度提高，則會(huì)使得對(duì)有機(jī)抗蝕劑層側(cè)向刻蝕過(guò)多，開(kāi)口的尺寸相對(duì)圖形化的光刻膠層上的開(kāi)口圖形的尺寸增大。這樣，去除所述開(kāi)口露出的硬掩模層中條狀圖形時(shí)，去除的條狀圖形過(guò)多，所以之后再以硬掩模層為掩?？涛g形成的斷開(kāi)的條狀柵極時(shí)，被斷開(kāi)的柵極沿對(duì)接方向的間距相較于設(shè)計(jì)值增大。
[0031]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種柵極的形成方法。對(duì)有機(jī)抗蝕劑層進(jìn)行刻蝕時(shí)，依次進(jìn)行采用包括甲烷的混合氣體的第一干法刻蝕和第二干法刻蝕，其中第一干法刻蝕由于采用了甲烷作為刻蝕氣體，第一干法刻蝕的各向異性較強(qiáng)，對(duì)有機(jī)抗蝕劑層的側(cè)向刻蝕很少，使得刻蝕形成的開(kāi)口寬度的增大量很小，去除所述開(kāi)口露出的硬掩模層時(shí)，不會(huì)使所述條狀圖形被過(guò)多地去除，因而，以硬掩模圖形為掩模對(duì)多晶硅層進(jìn)行刻蝕實(shí)現(xiàn)柵極切斷時(shí)，被斷開(kāi)的柵極在對(duì)接方向的間距基本不會(huì)增大。
[0032]參考圖1，示出了本發(fā)明柵極的形成方法的流程圖，本發(fā)明柵極的形成方法包括以下大致步驟:
[0033]步驟SI，提供襯底；
[0034]步驟S2，在襯底上形成多晶硅層；
[0035]步驟S3，在多晶硅層上形成硬掩模層，所述硬掩模層具有對(duì)應(yīng)柵極形狀的多個(gè)條狀圖形；
[0036]步驟S4，在所述硬掩模層上依次形成有機(jī)抗蝕劑層以及有機(jī)抗反射材料層；
[0037]步驟S5，對(duì)所述有機(jī)抗反射材料層進(jìn)行第一刻蝕，在有機(jī)抗反射材料層中形成露出所述有機(jī)抗蝕劑層的開(kāi)口，所述開(kāi)口橫跨硬掩模層中的至少一個(gè)條狀圖形；
[0038]步驟S6，對(duì)所述開(kāi)口露出的有機(jī)抗蝕劑層進(jìn)行第二刻蝕，去除所述開(kāi)口下方的有機(jī)抗蝕劑層，直至露出條狀圖形的頂部；所述第二刻蝕包括依次進(jìn)行的第一干法刻蝕、第二干法刻蝕，所述第一干法刻蝕采用包括甲烷的混合氣體；
[0039]步驟S7，去除所述開(kāi)口露出的硬掩模層，使所述條狀圖形斷開(kāi)，以形成硬掩模圖形；
[0040]步驟S8，以所述硬掩模圖形為掩模，圖形化所述多晶硅層，去除硬掩模圖形露出的多晶硅層部分同時(shí)保留硬掩模圖形下方的多晶硅層部分，以形成柵極。
[0041]通過(guò)上述步驟，能夠使得最終形成的柵極在對(duì)接方向的間距較設(shè)計(jì)值基本不增大。
[0042]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說(shuō)明。
[0043]結(jié)合參考圖2、圖3，圖3為圖2沿AA'線(xiàn)的剖視圖。執(zhí)行步驟SI，提供襯底100，在本實(shí)施例中，所述襯底100為硅襯底，在其他實(shí)施例中，所述襯底100還可以為鍺硅層襯底或絕緣體上硅襯底等其它襯底，對(duì)此本發(fā)明不做任何限制。
[0044]繼續(xù)參考圖2、圖3，執(zhí)行步驟S2，在襯底100上形成多晶硅層102，所述多晶硅層102用于形成柵極。
[0045]在本實(shí)施例中，在形成多晶硅層102之前，先在襯底100上形成一層?xùn)叛鯇?01作為柵極的絕緣層，所述柵氧層101的材料為氧化硅，在其他實(shí)施例中，所述柵氧層101的材料也可以為高K材料等其他材料。
[0046]在本實(shí)施例中，所述柵氧層101及多晶硅層102均為化學(xué)氣相沉積法形成，但是本發(fā)明對(duì)此不作限制，所述柵氧層101及多晶硅層102還可以采用其他方法形成。
[0047]繼續(xù)參考圖2、圖3，執(zhí)行步驟S3，在多晶硅層102上形成硬掩模層，所述硬掩模層具有對(duì)應(yīng)柵極形狀的多個(gè)條狀圖形。
[0048]具體地，在本實(shí)施例中，共形成條狀圖形103A、條狀圖形103B、條狀圖形103C、條狀圖形103D共4個(gè)條狀圖形，但是本發(fā)明對(duì)所述條狀圖形的數(shù)量不做限制。
[0049]在本實(shí)施例中，所述條狀圖形103A、條狀圖形103B所對(duì)應(yīng)的柵極將被切斷，形成斷開(kāi)的柵極。
[0050]結(jié)合參考圖4和圖5，圖5為圖4沿BB'線(xiàn)的剖視圖，執(zhí)行步驟S4，在所述硬掩模層上依次形成有機(jī)抗蝕劑層104以及有機(jī)抗反射材料層105。
[0051]所述有機(jī)抗蝕劑層104的材料主要為有機(jī)物，有機(jī)抗蝕劑層104將硬掩模層覆蓋，用于為后續(xù)的光刻工藝提供平整的表面；所述有機(jī)抗反射材料層105的材料主要為有機(jī)聚合物，其作用是提高后續(xù)光刻工藝的精度。
[0052]結(jié)合參考圖6，圖7為圖6沿CC'線(xiàn)的剖視圖，執(zhí)行步驟S5，對(duì)所述有機(jī)抗反射材料層105進(jìn)行第一刻蝕，在有機(jī)抗反射材料層105中形成露出所述有機(jī)抗蝕劑層104的開(kāi)口，所述開(kāi)口橫跨硬掩模層中的至少一個(gè)條狀圖形。
[0053]需要說(shuō)明的是，此處開(kāi)口橫跨硬掩模層中條狀圖形的意思是，開(kāi)口位于條狀圖形上方且與條狀圖形的位置相對(duì)應(yīng)，所述開(kāi)口在條狀圖形表面上的投影沿所述條狀圖形寬度方向上能夠完全覆蓋所述條狀圖形，以便于實(shí)現(xiàn)條狀圖形沿寬度方向的完全去除。
[0054]具體地，先在有機(jī)抗反射材料層105上方形成圖形化的光刻膠層106，所述圖形化的光刻膠層