專利名稱：柵極的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種半導(dǎo)體器件中柵極的制 造方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)日益進(jìn)步，其柵極的尺寸越來越小，小的柵極線寬
可以減小形成的器件的驅(qū)動(dòng)電壓，進(jìn)而減小功耗；同時(shí)可使形成的整個(gè)器件 的尺寸減小，集成度提高，因而，業(yè)界總是通過各種方法形成較小的柵極尺 寸。在專利申請(qǐng)?zhí)枮?00410093459的中國(guó)專利中，公開了一種減小柵極線寬 的工藝，圖1至圖5為所述專利公開的工藝相應(yīng)的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
如圖l所示，首先^是供一半導(dǎo)體村底100,在所述半導(dǎo)體襯底100上形成柵 極氧化層102，在所述柵極氧化層102上沉積一多晶硅層104,在所述多晶硅層 104上沉積一硬掩膜層106,所述硬掩膜層106為氧化硅或氮化硅中的 一種。
如圖2所示，在所述硬掩膜層106上旋涂一光刻膠層，并通過曝光和顯影 形成光刻膠圖形108。通過各向同性刻蝕使得光刻膠圖形108的線寬減小。
如圖3所示，通過光刻將所述光刻膠圖形108轉(zhuǎn)移到所述硬掩膜層106上， 形成硬掩膜圖形106a。如圖4所示，通過各項(xiàng)同性刻蝕使得硬掩膜圖形106a線 寬減小，形成柵極圖形106b，由于硬掩膜圖形106a頂部受光刻膠圖形108保護(hù)， 刻蝕只在橫向進(jìn)行。
如圖5所示，去除所述光刻膠圖形108,以所述柵極圖形106b為掩膜，刻 蝕所述多晶硅層104,形成柵極104a。上述柵極工藝通過對(duì)光刻膠圖形108和 硬掩膜圖形106a的兩步削減來達(dá)到形成小線寬柵極的目的，然而在制造形成 如圖4所示的結(jié)構(gòu)時(shí)，光刻膠圖形108很容易在減小硬掩膜圖形106a線寬形成 柵極圖形106b時(shí)剝落，造成其它缺陷。在65nm甚至更小的線寬時(shí)，為避免上 述缺陷的影響， 一般不引入硬掩膜層106，而是直接在多晶硅上形成柵極的光 刻膠圖形，通過刻蝕形成多晶硅柵極。其步驟如下如圖6所示，提供一半導(dǎo) 體基底200，在所述半導(dǎo)體基底200上形成一氧化層202，在所述氧化層202上 沉積一多晶硅層204。如圖7所示，在所述多晶硅層204上旋涂一抗反射層205， 并在所述抗反射層上旋涂光刻膠層，通過光刻形成柵極圖形206，形成柵極圖
形206工藝可以采用光刻膠削減工藝或采用高分辨率曝光工藝(例如193nm曝 光工藝)。
如圖8所示，通過刻蝕將所述柵極圖形206轉(zhuǎn)移到所述多晶硅層204上，形 成柵極204a。
以所述柵極圖形206為掩膜層，刻蝕所述未被柵極圖形206覆蓋的多晶硅 層204而形成柵極204a，刻蝕一般采用干法刻蝕，刻蝕過程中干法刻蝕等離子 體和光刻膠作用產(chǎn)生的聚合物會(huì)附著在柵極204a的兩側(cè)，待刻蝕完成后，會(huì) 在柵極204a底部形成足形輪廓(Foot),如圖8a中所示的207。該足形輪廓207 使得柵極對(duì)襯底中導(dǎo)電溝道的開啟性能發(fā)生變化，導(dǎo)致了形成的器件的電性 不能滿足需求。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種柵極的制造方法，以解決現(xiàn)有柵極制 造方法在柵極底部形成足形輪廓的問題。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的一種柵極的制造方法，包括提供一半 導(dǎo)體基底，在所述半導(dǎo)體基底上形成導(dǎo)電層；在所述導(dǎo)電層上旋涂光刻膠層 并進(jìn)行圖形化，形成柵極圖案；通過刻蝕將所述柵極圖案轉(zhuǎn)移到所述導(dǎo)電層 上，形成柵極；對(duì)所述柵極進(jìn)行定向等離子體刻蝕。
所述定向等離子體刻蝕的方向與所述半導(dǎo)體基底表面的夾角為70至90度。
所述等離子體為氧氣等離子體。 所述氧氣等離子體的環(huán)境的壓力為2至15Torr。
產(chǎn)生所述氧氣等離子體的射頻源功率為100至1000瓦，氧氣的流量為50 至500sccm。
所述導(dǎo)電層為多晶硅、金屬硅化物中的一種或其組合。 該方法進(jìn)一步包括通過灰化去除所述光刻膠層，并進(jìn)行濕法清洗。 相應(yīng)得，本發(fā)明還提供一種柵極的制造方法，包括提供一半導(dǎo)體基底， 在所述半導(dǎo)體基底上形成導(dǎo)電層；在所述導(dǎo)電層上旋涂光刻膠層并進(jìn)行圖形 化，形成柵極圖案；通過刻蝕將所述柵極圖案轉(zhuǎn)移到所述導(dǎo)電層上，形成柵 極；測(cè)量所述柵極的線寬，根據(jù)測(cè)量結(jié)果判斷所述柵極底部是否有足形輪廓， 若有，對(duì)所述柵極進(jìn)行定向等離子體刻蝕；若無，完成柵極的制造。采用光學(xué)關(guān)^:尺寸測(cè)量方法測(cè)量所述柵極底部的線寬。
根據(jù)對(duì)所述柵極線寬的測(cè)量結(jié)果決定對(duì)所述柵極進(jìn)行定向等離子刻蝕的時(shí)間。
采用氧氣等離子體對(duì)所述柵極進(jìn)行定向等離子體刻蝕。
本發(fā)明還提供一種柵極的制造方法，包括在第一半導(dǎo)體基底上形成導(dǎo) 電層；在所述導(dǎo)電層上旋涂光刻膠層并進(jìn)行圖形化，形成柵極圖案；通過刻 蝕將所述柵極圖案轉(zhuǎn)移到所述導(dǎo)電層上，形成柵極；測(cè)量所述柵極的線寬； 根據(jù)測(cè)量結(jié)果判斷所述柵極底部是否有足形輪廓；若有，對(duì)后續(xù)的第二半導(dǎo) 體基底上形成的柵極進(jìn)行定向等離子體刻蝕。
根據(jù)第一半導(dǎo)體基底上的柵極的測(cè)量結(jié)果決定對(duì)后續(xù)的第二半導(dǎo)體基底 上形成的4冊(cè)極進(jìn)行定向等離子體刻蝕的時(shí)間。
所述等離子體為氧氣等離子體。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明通過定向氧氣等離子體刻蝕，將形成于柵極底部側(cè)壁的聚合物去 除，使得形成的柵極具有較好的輪廓，進(jìn)而使得形成的柵極對(duì)導(dǎo)電溝道的開 啟更加靈敏可控，提高了器件的可靠性能；另外，在干法刻蝕過程中，產(chǎn)生 的揮發(fā)性的副產(chǎn)物常常會(huì)重新結(jié)晶回落在半導(dǎo)體基底的表面，形成殘留缺陷， 通過定向等離子體刻蝕也可去除所述半導(dǎo)體基底表面的殘留物缺陷及其它污 染物。
本發(fā)明方法還通過對(duì)完成刻蝕的柵極進(jìn)行測(cè)量以判斷所述柵極側(cè)壁底部 是否有足形輪廓，以決定對(duì)所述柵極是否進(jìn)行定向等離子體刻蝕以及定向等 離子體刻蝕的時(shí)間，使得形成的柵極底部沒有足形輪廓，且不必對(duì)每一半導(dǎo) 體基底上的柵極進(jìn)行定向等離子體刻蝕。同時(shí)，測(cè)量和定向等離子體刻蝕均 可在刻蝕設(shè)備中完成，所述半導(dǎo)體基底不必從刻蝕設(shè)備中取出，也不必作切 片，簡(jiǎn)化了工藝并提高了效率，使得成本降低，節(jié)省時(shí)間。
本方法還通過對(duì)前一半導(dǎo)體導(dǎo)體基底上的柵極進(jìn)行測(cè)量，以判斷后續(xù)半 導(dǎo)體基底上形成的柵極是否需要定向等離子體刻蝕，以及定向等離子體刻蝕 的時(shí)間，避免半導(dǎo)體基底在不同腔室之間的多次傳送，而多次曝露與外部環(huán) 境中，減小了被污染的可能。


圖1至圖5為現(xiàn)有一種柵極的制造方法各步驟對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)的剖面示意圖6至圖8為現(xiàn)有另一種柵極的制造方法各步驟對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)的剖面示意圖8a為現(xiàn)有柵極制造方法制造的具有足形缺陷的4冊(cè)極結(jié)構(gòu)示意圖9為根據(jù)本發(fā)明制造方法的第一實(shí)施例的流程圖10至圖15為才艮據(jù)本發(fā)明制造方法的第一實(shí)施例各步驟對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)的剖 面示意圖16為根據(jù)本發(fā)明制造方法的第二實(shí)施例的流程圖17為根據(jù)本發(fā)明制造方法的第三實(shí)施例的流程圖18為根據(jù)本發(fā)明制造方法的第四實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖 對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。
圖9為本發(fā)明柵極制造方法的第一實(shí)施例的流程圖。如圖9所示，首先， 提供一半導(dǎo)體基底，在所述半導(dǎo)體基底上形成導(dǎo)電層(S200)。所述半導(dǎo)體基 底材質(zhì)包括一半導(dǎo)體襯底和一氧化層，所述半導(dǎo)體襯底可以是單晶硅、多晶 硅、非晶硅、鍺等半導(dǎo)體材料中的一種，所述氧化層的厚度為5至100nm。 所述導(dǎo)電層為多晶硅、金屬硅化物中的一種或其組合，形成所述導(dǎo)電層的方 法為物理氣相沉積或化學(xué)氣相沉積。
在所述導(dǎo)電層上旋涂光刻膠并進(jìn)行圖形化，形成柵極圖案(S210)。所述 光刻膠為化學(xué)放大光刻膠。在旋涂所述光刻膠之前，在所述導(dǎo)電層上先形成 一抗反射層，所述抗反射層用于減小所述導(dǎo)電層表面的反射光在曝光過程中 的對(duì)形成柵極圖案影響。將形成有抗反射層和光刻膠層的半導(dǎo)體基底送入曝 光設(shè)備進(jìn)行曝光，通過曝光將掩模板(mask)上的圖案轉(zhuǎn)移到所述光刻膠層 上，然后通過顯影去除未被曝光的光刻膠，保留于所述導(dǎo)電層上的光刻膠圖 形形成柵極圖案。
將帶有所述柵極圖案的半導(dǎo)體基底移入刻蝕設(shè)備，通過等離子體干法刻 蝕去除未被所述柵極圖案所覆蓋的導(dǎo)電層，將所述柵極圖案轉(zhuǎn)移到導(dǎo)電層上， 形成柵極(S220)。
通過刻蝕形成柵極后，原位(in-situ)對(duì)所述形成有柵極的半導(dǎo)體基底表 面進(jìn)行定向等離子體刻蝕(S230)。所述定向等離子體為氧氣等離子體。所述
定向氧氣等離子體的轟擊方向與所述半導(dǎo)體基底表面的夾角為70至90度， 所述定向氧氣等離子體的環(huán)境的壓力為2至15Torr,產(chǎn)生所述定向氧氣等離 子體的射頻源功率為100至1000瓦，氧氣的流量為50至500sccm。在刻蝕所 述多晶硅材質(zhì)的導(dǎo)電層時(shí)一般選用含氟的氣體，氟與光刻膠作用會(huì)生成聚合 物并附著在柵極的側(cè)壁上，影響刻蝕的進(jìn)一步進(jìn)行，導(dǎo)致在形成的柵極底部 側(cè)壁具有足形的輪廓，通過定向氧氣等離子體刻蝕，可將所述柵極底部側(cè)壁 的聚合物去除，使得柵極具有較好的輪廓，進(jìn)而使柵極對(duì)導(dǎo)電溝道的開啟更 更加靈敏可控，提高了器件的可靠性能；另外，在干法刻蝕過程中，產(chǎn)生的 揮發(fā)性的副產(chǎn)物常常會(huì)重新結(jié)晶并回落在半導(dǎo)體基底的表面，形成殘留缺陷， 通過定向等離子體刻蝕也可去除所述半導(dǎo)體基底表面的殘留物缺陷及其它污 染物。
下面結(jié)合附圖對(duì)所述柵極的制造方法第一實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。圖10至 圖15為根據(jù)本發(fā)明柵極制造方法的第一實(shí)施例各步驟相應(yīng)結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
如圖10所示，在一半導(dǎo)體襯底300上形成氧化層302。所述半導(dǎo)體襯底 300可以時(shí)多晶硅、單晶硅、非晶硅、鍺、砷化稼中的一種，也可以是絕緣層 上硅。所述氧化層302通過熱氧化或沉積的方法形成，其厚度約為1至IOO腿。 該氧化層302即后續(xù)形成的柵極的柵氧化層，也作為在后續(xù)離子注入工藝時(shí) 的緩沖層，減小離子注入時(shí)高能離子對(duì)所述半導(dǎo)體襯底300的損傷。
如圖11所示，在所述氧化層302上形成一導(dǎo)電層304,所述導(dǎo)電層304 為多晶硅、金屬硅化物中的一種或其組合，所述導(dǎo)電層304也可以是金屬。 本實(shí)施例中所述導(dǎo)電層304為多晶硅。其形成的方法為物理氣相沉積或化學(xué) 氣相沉積。
如圖12所示，在所述導(dǎo)電層304上旋涂抗反射層305，在所述抗反射層 305上旋涂光刻膠層306，所述抗反射層305減小或消除所述導(dǎo)電層304表面 的反射光在曝光過程中的影響。將形成有抗反射層305和光刻膠層306的半 導(dǎo)體基底送入曝光設(shè)備進(jìn)行曝光，通過曝光將掩模板(mask)上的圖案轉(zhuǎn)移 到所述光刻膠層306上，通過顯影去除未被曝光的光刻膠，保留于所述導(dǎo)電 層上的光刻膠圖形形成如圖13所示柵極圖案306a。
如圖14所示，以所述柵極圖案306a為掩膜，刻蝕所述導(dǎo)電層304,去除
所述未被柵極圖案306a和抗反射層305a保護(hù)的導(dǎo)電層，在所述導(dǎo)電層304 中形成柵極304a。所述刻蝕為等離子體干法刻蝕，刻蝕的化學(xué)氣體一般為含
氟氣體。
如圖15所示，將形成有柵極304a的半導(dǎo)體襯底300的表面曝露與定向 的氧氣等離子體308環(huán)境中，對(duì)所述半導(dǎo)體襯底300的表面進(jìn)行定向氧氣等 離子體刻蝕。該定向氧氣等離子體刻蝕和前述刻蝕形成柵極工藝可在同一腔 室中進(jìn)行，即原位定向刻蝕；所述定向等離子體的刻蝕方向與所述半導(dǎo)體基 底表面的夾角為70至90度，所述定向氧氣等離子體的環(huán)境的壓力為2至 15Torr，產(chǎn)生所述定向氧氣等離子體308的射頻源功率為100至1000瓦，氧 氣的流量為50至500sccm。通過定向氧氣等離子體轟擊，可將所述柵極304a 底部側(cè)壁的聚合物去除，使得形成的柵極304a具有較好的輪廓，進(jìn)而使柵極 304a對(duì)導(dǎo)電溝道的開啟更更加靈敏可控，提高了器件的可靠性能。另外，在 干法刻蝕過程中，產(chǎn)生的揮發(fā)性的副產(chǎn)物常常會(huì)重新結(jié)晶，回落在半導(dǎo)體基 底的表面，形成殘留缺陷，通過定向等離子體刻蝕可去除所述半導(dǎo)體基底表 面的殘留物缺陷及其它污染物。在定向氧氣等離子體刻蝕過程中，光刻膠的 柵極圖案306a在所述柵極304a的上面作為保護(hù)層而使所述柵極304a頂部不
受定向氧氣等離子體刻蝕的損傷；同時(shí)由于定向刻蝕的方向性，不會(huì)對(duì)所述 柵極304a側(cè)壁上部造成損傷。所述定向刻蝕也可以在另外的腔室中進(jìn)行，這 里不再贅述。
完成所述定向氧氣等離子體刻蝕后，通過灰化(Ash)去除所述光刻膠層 306a和抗反射層305a，然后再進(jìn)行濕法清洗,去除表面污染物，形成柵極304a。 圖16為本發(fā)明制造方法的第二實(shí)施例的流程圖。
如圖16所示，提供一半導(dǎo)體基底，在所述半導(dǎo)體基底上形成導(dǎo)電層 (S300)。所述半導(dǎo)體基底包括一半導(dǎo)體村底和一氧化層，所述半導(dǎo)體襯底可 以是單晶硅、多晶硅、非晶硅、鍺等半導(dǎo)體材料中的一種，所述氧化層的厚 度為5至100nm。所述導(dǎo)電層為多晶硅、金屬硅化物中的一種或其組合，形 成所述導(dǎo)電層的方法為物理氣相沉積或化學(xué)氣相沉積，本實(shí)施例中所述導(dǎo)電
層為多晶珪。
在所述導(dǎo)電層上旋涂光刻膠并進(jìn)行圖形化，形成柵極圖案(S310)。所述 光刻膠為化學(xué)放大光刻膠，在旋涂所述光刻膠之前，在所述導(dǎo)電層上先形成
一抗反射層，所述抗反射層用于減小導(dǎo)電層表面的反射光在曝光過程中對(duì)形 成柵極圖形輪廓的影響。將形成有抗反射層和光刻膠層的半導(dǎo)體基底送入曝
光設(shè)備進(jìn)行曝光，通過曝光將掩模板(mask)上的圖案轉(zhuǎn)移到所述光刻膠層 上，通過顯影去除未被曝光的光刻膠，保留于所述導(dǎo)電層上的光刻膠圖形形 成才冊(cè)才及圖案。
將帶有所述柵極圖案的半導(dǎo)體基底移入刻蝕設(shè)備，通過等離子體干法刻 蝕去除未被所述柵極圖案所覆蓋的導(dǎo)電層，將所述柵極圖案轉(zhuǎn)移到導(dǎo)電層上， 形成柵極(S320)。
在所述半導(dǎo)體基底上形成柵極后，通過光學(xué)關(guān)^:尺寸測(cè)量(Optical Critical Dimension)方法測(cè)量所述柵極的線寬(S330 )。對(duì)所述柵極的測(cè)量可在所述 半導(dǎo)體刻蝕設(shè)備的腔室中進(jìn)行，用于測(cè)量柵極線寬的腔室與刻蝕形成柵極的 腔室不同，例如，刻蝕所述導(dǎo)電層形成柵極的腔室為第一腔室，測(cè)量所述柵 極的線寬在第二腔室進(jìn)行。所述半導(dǎo)體基底上的多個(gè)柵極可視作一反射的衍 射光柵，OCD方法通過將一束偏振光投射到所述衍射光柵上而^皮衍射，通過 光敏單元接受所述衍射光并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理而得到柵極的線寬，OCD測(cè)量方法 可以得到柵極上、中、下等部位的線寬，可根據(jù)測(cè)得柵極上、中、下部位的 線寬判斷柵極側(cè)壁的輪廓。相對(duì)于現(xiàn)有需要通過切片(Crosss section)和SEM 的破壞性監(jiān)測(cè)的方法，OCD測(cè)量方法可通過測(cè)量得到柵極的側(cè)壁輪廓，不必 進(jìn)行切割，簡(jiǎn)化了工藝、降低了費(fèi)用并能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān)測(cè)刻蝕的柵極的輪廓， 以便于對(duì)刻蝕工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使得形成的柵極輪廓達(dá)到要求。
根據(jù)測(cè)量的結(jié)果判斷所述柵極底部是否有足形輪廓(S340),若無，完成 對(duì)所述柵極的制造(S360)。
若根據(jù)測(cè)量結(jié)果判斷得知所述柵極底部有足形輪廓，將該具有足形輪廓 柵極的半導(dǎo)體基底送入所述第一腔室，對(duì)所述半導(dǎo)體基底上的柵極進(jìn)行定向 氧氣等離子刻蝕(S350)。根據(jù)對(duì)所述柵極線寬的測(cè)量結(jié)果決定對(duì)所述柵極進(jìn) 行定向刻蝕的時(shí)間，所述定向氧氣等離子體的方向與所述半導(dǎo)體基底表面的 夾角為70至90度，所述定向氧氣等離子體的環(huán)境的壓力為2至15Torr,產(chǎn) 生所述定向氧氣等離子體的射頻源功率為100至1000瓦，氧氣的流量為50 至500sccm。對(duì)所述柵極進(jìn)行定向氧氣等離子刻蝕也可在另外的第三腔室中進(jìn) 行，這里不再贅述。對(duì)所述柵極進(jìn)行定向等離子刻蝕后，完成柵極的制造。
圖17為本發(fā)明制造方法的第三實(shí)施例的流程圖。
如圖17所示，提供一半導(dǎo)體基底，在所述半導(dǎo)體基底上形成導(dǎo)電層 (S300)。所述半導(dǎo)體基底包括一半導(dǎo)體襯底和一氧化層，所述半導(dǎo)體村底可 以是單晶硅、多晶硅、非晶硅、鍺等半導(dǎo)體材料中的一種，所述氧化層的厚 度為5至100nm。所述導(dǎo)電層為多晶硅、金屬硅化物中的一種或其組合，形 成所述導(dǎo)電層的方法為物理氣相沉積或化學(xué)氣相沉積，本實(shí)施例中所述導(dǎo)電 層為多晶珪。
在所述導(dǎo)電層上旋涂光刻膠并進(jìn)行圖形化，形成柵極圖案(S310)。所述 光刻膠為化學(xué)放大光刻膠，在旋涂所述光刻膠之前，在所述導(dǎo)電層上先形成 一抗反射層，所述抗反射層用于減小導(dǎo)電層表面的反射光在曝光過程中對(duì)形 成柵極圖形輪廓的影響。將形成有抗反射層和光刻膠層的半導(dǎo)體基底送入曝 光設(shè)備進(jìn)行曝光，通過曝光將掩模板(mask)上的圖案轉(zhuǎn)移到所述光刻膠層 上，通過顯影去除未被曝光的光刻膠，保留于所述導(dǎo)電層上的光刻膠圖形形 成4冊(cè)才及圖案。
將帶有所述柵極圖案的半導(dǎo)體基底移入刻蝕設(shè)備，通過等離子體千法刻 蝕去除未被所述柵極圖案所覆蓋的導(dǎo)電層，將所述柵極圖案轉(zhuǎn)移到導(dǎo)電層上， 形成柵極(S320)。
在所述半導(dǎo)體基底上形成柵極后，通過光學(xué)關(guān)鍵尺寸測(cè)量(Optical Critical Dimension)方法測(cè)量所述4冊(cè)4及的線寬(S330 )。對(duì)所述4冊(cè)4及的測(cè)量可在所述 半導(dǎo)體刻蝕設(shè)備的腔室中進(jìn)行，用于測(cè)量柵極線寬的腔室與刻蝕形成柵極的 腔室不同，例如，刻蝕所述導(dǎo)電層形成柵極的腔室為第一腔室，測(cè)量所述柵 極的線寬在第二腔室進(jìn)行。所述半導(dǎo)體基底上的多個(gè)柵極可視作一反射的衍 射光柵，OCD方法通過將一束偏振光投射到所述衍射光柵上而被衍射，通過 光敏單元接受所述衍射光并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理而得到柵極的線寬，OCD測(cè)量方法 可以得到柵極上、中、下等部位的線寬，可根據(jù)測(cè)得柵極上、中、下等部位 的線寬判斷柵極側(cè)壁的輪廓。相對(duì)于現(xiàn)有需要通過切片(Crosss section)和 SEM的破壞性監(jiān)測(cè)的方法，OCD測(cè)量方法可通過測(cè)量得到柵極的側(cè)壁輪廓， 不必進(jìn)行切割，簡(jiǎn)化了工藝、降低了費(fèi)用并能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān)測(cè)刻蝕的柵極的輪 廓，以便于對(duì)刻蝕工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使得形成的柵極輪廓達(dá)到要求。
根據(jù)測(cè)量的結(jié)果判斷所述柵極底部是否有足形輪廓(S340),若無，完成對(duì)所述柵極的制造(S360)。
若根據(jù)測(cè)量結(jié)果判斷得知所述柵極底部有足形輪廓，將該具有足形輪廓 的半導(dǎo)體基底送入第一腔室，對(duì)所述半導(dǎo)體基底上的柵極進(jìn)行定向氧氣等離 子刻蝕(S350)。根據(jù)對(duì)所述柵極線寬的測(cè)量結(jié)果決定對(duì)所述柵極進(jìn)行定向刻 蝕的時(shí)間，所述定向氧氣等離子體的方向與所述半導(dǎo)體基底表面的夾角為70 至90度，所述定向氧氣等離子體的環(huán)境的壓力為2至15Torr,產(chǎn)生所述定向 氧氣等離子體的射頻源功率為100至1000瓦，氧氣的流量為50至500sccm。 本實(shí)施例中，通過對(duì)完成刻蝕的柵極進(jìn)行OCD測(cè)量以判斷所述柵極側(cè)壁底部 是否有足形輪廓，以決定對(duì)所述柵極是否進(jìn)行定向氧氣等離子體刻蝕，以及 定向氧氣等離子體刻蝕的時(shí)間，不必對(duì)每一半導(dǎo)體基底上的柵極進(jìn)行定向等 離子體刻蝕；同時(shí)，測(cè)量和定向氧氣等離子體刻蝕均在刻蝕設(shè)備中完成，所 述半導(dǎo)體基底不必從刻蝕設(shè)備中取出，也不必作切片，簡(jiǎn)化了工藝并提高了 效率，同時(shí)使得成本降低，節(jié)省時(shí)間。對(duì)所述柵極進(jìn)行定向氧氣等離子刻蝕 的工藝也可在另外的第三腔室中進(jìn)行，這里不再贅述。
對(duì)所述4冊(cè)極進(jìn)行定向等離子體刻蝕后，再次通過OCD方法測(cè)量所述的經(jīng) 過定向氧氣等離子刻蝕的柵極的線寬，并根據(jù)測(cè)量結(jié)果判斷所述柵極底部是 否還有足形輪廓，若有繼續(xù)進(jìn)行定向等離子體刻蝕；若無完成對(duì)所述柵極的 制造。
圖18為本發(fā)明制造方法的第四實(shí)施例的流程圖。
如圖18所示，，在第一半導(dǎo)體基底上形成導(dǎo)電層(S400)。所述第一半導(dǎo) 體基底包括一半導(dǎo)體基底和一氧化層。所述半導(dǎo)體基底可以是單晶硅、多晶 硅、非晶硅、鍺等半導(dǎo)體材料中的一種，所述氧化層的厚度為5至lOOnm。 所述導(dǎo)電層為多晶硅、金屬硅化物中的一種或其組合，形成所述導(dǎo)電層的方 法為物理氣相沉積或化學(xué)氣相沉積，本實(shí)施例中所述導(dǎo)電層為多晶硅。
在所述導(dǎo)電層上旋涂光刻膠并進(jìn)行圖形化，形成柵極圖案(S410)。所述 光刻膠為化學(xué)放大光刻膠，在旋涂所述光刻膠之前，在所述導(dǎo)電層上先形成 一抗反射層，所述抗反射層用于減小導(dǎo)電層表面的反射光在曝光過程中對(duì)形 成柵極圖形輪廓的影響。將形成有抗反射層和光刻膠層的第 一半導(dǎo)體基底送 入曝光設(shè)備進(jìn)行曝光，通過曝光將掩模板(mask)上的圖案轉(zhuǎn)移到所述光刻 膠層上，通過顯影去除未被曝光的光刻膠，保留于所述導(dǎo)電層上的光刻膠圖
形形成柵極圖案。
將帶有所述柵極圖案的第一半導(dǎo)體基底移入刻蝕設(shè)備，通過等離子體干 法刻蝕去除未被所述柵極圖案所覆蓋的導(dǎo)電層，將所述柵極圖案轉(zhuǎn)移到導(dǎo)電
層上，形成柵極(S420)。
在所述半導(dǎo)體基底上形成柵極后，通過光學(xué)關(guān)^;尺寸測(cè)量(Optical Critical Dimension)方法測(cè)量所述纟冊(cè)極的線寬(S430 )。對(duì)所述4冊(cè)極的測(cè)量可在所述 半導(dǎo)體刻蝕設(shè)備的腔室中進(jìn)行，用于測(cè)量柵極線寬的腔室與刻蝕形成柵極的 腔室不同，例如，刻蝕所述導(dǎo)電層形成柵極的腔室為第一腔室，測(cè)量所述柵 極的線寬在第二腔室進(jìn)行。所述第一半導(dǎo)體基底上的多個(gè)柵極可視作一反射 的衍射光柵，OCD方法通過將偏振光投射到所述衍射光柵上而被衍射，通過 光敏單元接受所述衍射光并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理而得到柵極的線寬，OCD測(cè)量方法 可以得到柵極上、中、下等部位的線寬，可根據(jù)測(cè)得柵極上、中、下等部位 的線寬判斷柵極側(cè)壁的輪廓。相對(duì)于現(xiàn)有需要通過切片(Crosss section)和 SEM的破壞性監(jiān)測(cè)柵極側(cè)壁輪廓的方法，OCD測(cè)量方法可通過測(cè)量得到柵極 的側(cè)壁輪廓，而不必進(jìn)行切割，簡(jiǎn)化了工藝、降低了費(fèi)用和并能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān) 測(cè)刻蝕的柵極的輪廓，以便于對(duì)刻蝕工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使得形成的柵極輪 廓達(dá)到要求。
完成對(duì)所述第一半導(dǎo)體基底上的柵極的測(cè)量后，將所述第一半導(dǎo)體基底 移除刻蝕設(shè)備，完成對(duì)所述柵極的制造(S460)。
根據(jù)對(duì)所述第一半導(dǎo)體基底上的柵極線寬的測(cè)量結(jié)果判斷所述柵極底部 是否有足形輪廓(S440);
若根據(jù)測(cè)量結(jié)果判斷得知所述第一步半導(dǎo)體基底上的柵極底部有足形輪 廓，將該結(jié)果反饋至所述第一腔室，對(duì)所述第一腔室中完成柵極制造的第二 半導(dǎo)體基底進(jìn)行定向氧氣等離子體刻蝕(S450)。根據(jù)對(duì)所述第一半導(dǎo)體基底 上的柵極線寬的測(cè)量結(jié)果決定對(duì)所述第二半導(dǎo)體基底上的柵極進(jìn)行定向氧氣 等離子體刻蝕的時(shí)間，所述定向氧氣等離子體為氧氣等離子體。所述定向氧 氣等離子體的方向與所述半導(dǎo)體基底表面的夾角為70至90度，所述定向氧 氣等離子體的環(huán)境的壓力為2至15Torr，產(chǎn)生所述氧氣等離子體的射頻源功 率為100至1000瓦，氧氣的流量為50至500sccm。通過對(duì)第一半導(dǎo)體基底上 柵極的測(cè)量判斷是否對(duì)后續(xù)的第二半導(dǎo)體基底上的柵極進(jìn)行定向氧氣等離子
體刻蝕和進(jìn)行定向氧氣等離子刻蝕的時(shí)間，完成對(duì)所述第二半導(dǎo)體基底上的
柵極進(jìn)行定向等離子體刻蝕后，再通過0CD測(cè)量該第二半導(dǎo)體基底上的柵極 的線寬并判斷其側(cè)壁輪廓，以作為對(duì)后續(xù)的第三半導(dǎo)體基底上的柵極是否進(jìn) 行等離子體定向刻蝕......，依次類推，對(duì)于連續(xù)制造的多個(gè)半導(dǎo)體基底可以所
述反饋的方法使每一半導(dǎo)體基底上形成的柵極具有較好的輪廓。本方法可避 免一半導(dǎo)體基底在第 一腔室和第二腔室之間的多次傳送而多次曝露與外部環(huán) 境中，同時(shí)能夠節(jié)省時(shí)間。
本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，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)，都可以做出可能的變動(dòng)和 修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種柵極的制造方法，包括提供一半導(dǎo)體基底，在所述半導(dǎo)體基底上形成導(dǎo)電層；在所述導(dǎo)電層上旋涂光刻膠層并進(jìn)行圖形化，形成柵極圖案；通過刻蝕將所述柵極圖案轉(zhuǎn)移到所述導(dǎo)電層上，形成柵極；對(duì)所述柵極進(jìn)行定向等離子體刻蝕。
2、 如權(quán)利要求1所述的柵極的制造方法，其特征在于所述定向等離子 體刻蝕的方向與所述半導(dǎo)體基底表面的夾角為70至90度。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的柵極的制造方法，其特征在于所述等離子體為氧氣等離子體。
4、 如權(quán)利要求3所述的柵極的制造方法，其特征在于所述氧氣等離子 體的環(huán)境的壓力為2至15Torr。
5、 如權(quán)利要求3所述的柵極的制造方法，其特征在于產(chǎn)生所述氧氣等 離子體的射頻源功率為100至1000瓦。
6、 如權(quán)利要求3所述的柵極的制造方法，其特征在于產(chǎn)生所述氧氣等 離子體的氧氣的流量為50至500sccm。
7、 如權(quán)利要求1所述的柵極的制造方法，其特征在于所述導(dǎo)電層為多 晶硅、金屬硅化物中的一種或其組合。
8、 如權(quán)利要求1所述的柵極的制造方法，其特征在于該方法進(jìn)一步包 括通過灰化去除所述光刻膠層，并進(jìn)行濕法清洗。
9、 一種柵極的制造方法，包括 提供一半導(dǎo)體基底，在所述半導(dǎo)體基底上形成導(dǎo)電層；在所述導(dǎo)電層上旋涂光刻膠層并進(jìn)行圖形化，形成柵極圖案； 通過刻蝕將所述柵極圖案轉(zhuǎn)移到所述導(dǎo)電層上，形成柵極； 測(cè)量所述柵極的線寬，根據(jù)測(cè)量結(jié)果判斷所述柵極底部是否有足形輪廓， 若有，對(duì)所述柵極進(jìn)行定向等離子體刻蝕； 若無，完成柵極的制造。
10、 如權(quán)利要求9所述的柵極的制造方法，其特征在于采用光學(xué)關(guān)鍵 尺寸測(cè)量方法測(cè)量所述柵極底部的線寬。
11、 如權(quán)利要求9所述的柵極的制造方法，其特征在于根據(jù)對(duì)所述柵 極線寬的測(cè)量結(jié)果決定對(duì)所述柵極進(jìn)行定向等離子刻蝕的時(shí)間。
12、 如權(quán)利要求9所述的柵極的制造方法，其特征在于采用氧氣等離 子體對(duì)所述柵極進(jìn)行定向等離子體刻蝕。
13、 一種柵極的制造方法，包括在第一半導(dǎo)體基底上形成導(dǎo)電層；在所述導(dǎo)電層上旋涂光刻膠層并進(jìn)行圖形化，形成柵極圖案； 通過刻蝕將所述柵極圖案轉(zhuǎn)移到所述導(dǎo)電層上，形成柵極； 測(cè)量所述柵極的線寬；根據(jù)測(cè)量結(jié)果判斷所述柵極底部是否有足形輪廓；若有，對(duì)后續(xù)的第二半導(dǎo)體基底上形成的柵極進(jìn)行定向等離子體刻蝕。
14、 如權(quán)利要求13所述的柵極的制造方法，其特征在于根據(jù)第一半導(dǎo) 體基底上的柵極的測(cè)量結(jié)果決定對(duì)后續(xù)的第二半導(dǎo)體基底上形成的柵極進(jìn)行 定向等離子體刻蝕的時(shí)間。
15、 如權(quán)利要求13所述的柵極的制造方法，其特征在于所述等離子體 為氧氣等離子體。
全文摘要
一種柵極的制造方法，包括；提供一半導(dǎo)體基底，在所述半導(dǎo)體基底上形成導(dǎo)電層；在所述導(dǎo)電層上旋涂光刻膠層并進(jìn)行圖形化，形成柵極圖案；通過刻蝕將所述柵極圖案轉(zhuǎn)移到所述導(dǎo)電層上；測(cè)量所述柵極的線寬并判斷所述柵極底部是否有足形缺陷，對(duì)具有足形缺陷的柵極進(jìn)行定向等離子體刻蝕。該方法形成的柵極具有較好的側(cè)壁輪廓。
文檔編號(hào)H01L21/02GK101197262SQ20061011906
公開日2008年6月11日 申請(qǐng)日期2006年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月4日
發(fā)明者乒 劉, 張海洋, 杜珊珊, 馬擎天 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司