专利名称：一种优化的多晶栅极氧化硅硬质掩膜去除方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体工艺，尤其涉及一种优化的多晶栅极氧化硅硬质掩膜去除方法。
背景技术：
硬质掩膜的使用是在130纳米工艺以下多晶硅栅极制作工艺中比较常见的的一种方法。使用硬质掩膜具有较多的优势，比如能够更好的控制关键尺寸，能够降低刻蚀过程中的缺陷产生等，但是同时硬质掩膜的去除工艺也会带来一些负面效果，尤其体现在浅沟槽和氧化栅的二氧化硅的损耗上。目前为止，传统的多晶栅极的硬质掩膜去除都是在多晶栅极刻蚀完成以后使用湿法刻蚀一次性去除所有的硬质掩膜，这种方法虽然可以一步到位，但是相对应的，浅沟槽和氧化栅侧壁的二氧化硅的损耗也相对较多，在65纳米以及以下的工艺上，这正成为一个技术瓶颈，亟待突破。现有技术中常规的硬质掩膜去除工艺为
图1是现有技术中多晶硅栅极刻蚀完成后的结构示意图，请参见图1，一般在90纳米以下工艺中，多晶栅极的硬质掩膜使用二氧化硅类的物质，厚度一般控制在10(Γ500Α;在多晶栅极的刻蚀过程中，硬质掩膜一般会有5(Γ300Α的损耗，会剩下5(Γ300Α ；去除硬质掩膜可以使用以氢氟酸为基础的各种二氧化硅湿法刻蚀液体。图2是现有技术中硬质掩膜通过湿法刻蚀去除后的结构示意图，请参见图2，由于湿法刻蚀各向同性的特性，在硬质掩膜去除的同时，栅氧的侧壁和浅沟槽、有源区的交界处都会有一定程度的二氧化硅损耗，严重的将影响器件特性。
发明内容
本发明公开了一种优化的多晶栅极氧化硅硬质掩膜去除方法，用以解决现有技术硬质掩膜去除过程中对于浅沟槽和氧化栅侧壁的二氧化硅损耗较多的问题。本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的
一种优化的多晶栅极氧化硅硬质掩膜去除方法，在一衬底中形成有制备场效应晶体管的多个有源区，并且相邻的有源区通过形成在衬底中的浅沟槽隔离结构进行隔离，其中，包括以下步骤
步骤a 在该衬底的有源区上形成一多晶栅极，以及形成位于多晶栅极下方的一栅氧化物层和覆盖在多晶栅极上方的一硬质掩膜；
步骤b 进行薄侧墙制备工艺，形成覆盖在多晶栅极的侧壁上的一层薄侧墙，薄侧墙同时还覆盖在栅氧化物层的侧壁上，且在进行薄侧墙制备工艺的过程中造成少量的硬质掩膜的损耗；
步骤c 进行厚侧墙制备工艺，形成覆盖在薄侧墙的侧壁上的一层厚侧墙，且在进行厚侧墙制备工艺的过程中造成少量的硬质掩膜的损耗；步骤d:进行金属硅化物自对准掩护层工艺，沉积一层二氧化硅层覆盖在衬底及浅沟槽隔离结构上，二氧化硅层同时将硬质掩膜、薄侧墙、厚侧墙予以覆盖，之后沉积一层氮化硅覆盖在氧化物层上并与之构成自对准层；
步骤e 刻蚀去除自对准层，采用干法刻蚀掉自对准层中的氮化硅及少量二氧化硅，再利用湿法去除自对准层中剩余的二氧化硅以及完全去除剩余的硬质掩膜。如上所述的优化的多晶栅极氧化硅硬质掩膜去除方法，其中，步骤b中的薄侧墙工艺具体为在衬底及在多晶栅极上的硬质掩膜上淀积一薄侧墙层，并对薄侧墙层进行刻蚀，仅保留同时覆盖在栅极的侧壁上和栅氧化物层的侧壁上的薄侧墙层作为薄侧墙。如上所述的优化的多晶栅极氧化硅硬质掩膜去除方法，其中，淀积厚度小于250A 的二氧化硅或氮化硅以形成薄侧墙层。如上所述的优化的多晶栅极氧化硅硬质掩膜去除方法，其中，形成薄侧墙而对薄侧墙层进行刻蚀的步骤中，将硬质掩膜顶部的薄侧墙层去除，并且少量的硬质掩膜也被刻蚀掉。如上所述的优化的多晶栅极氧化硅硬质掩膜去除方法，其中，步骤C中的厚侧墙工艺具体为在衬底及硬质掩膜上淀积一厚侧墙层，厚侧墙层同时还覆盖在所述薄侧墙上， 并随之对厚侧墙层进行刻蚀，仅保留覆盖在薄侧墙侧壁上的厚侧墙层作为厚侧墙。如上所述的优化的多晶栅极氧化硅硬质掩膜去除方法，其中，淀积厚度在 300A飞OOA之间的二氧化硅或氮化硅以形成厚侧墙层。如上所述的优化的多晶栅极氧化硅硬质掩膜去除方法，其中，对厚侧墙层进行刻蚀的过程中，将硬质掩膜顶部的厚侧墙层去除，并刻蚀去除部分多晶栅极顶部的硬质掩膜。如上所述的优化的多晶栅极氧化硅硬质掩膜去除方法，其中，步骤d中淀积的自对准层的厚度在200A 600A之间。综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明优化的多晶栅极氧化硅硬质掩膜去除方法解决了现有技术硬质掩膜去除过程中对于浅沟槽和氧化栅侧壁的二氧化硅损耗较多的问题，本发明提出一种优化方案，将硬质掩膜的去除分布到侧墙、自对准工艺流程设计中，显著降低了湿法去除的使用量，从而将浅沟槽和氧化栅的二氧化硅的损耗降到最低。
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。图1是现有技术中多晶硅栅极刻蚀完成后的结构示意图； 图2是现有技术中硬质掩膜通过湿法刻蚀去除后的结构示意图3是本发明优化的多晶栅极氧化硅硬质掩膜去除方法的完成薄侧墙工艺后的结构示意图4是本发明优化的多晶栅极氧化硅硬质掩膜去除方法的完成厚侧墙工艺后的结构示意图5是本发明优化的多晶栅极氧化硅硬质掩膜去除方法的淀积自对准层后的结构示意4图6是本发明优化的多晶栅极氧化硅硬质掩膜去除方法的刻蚀去除自对准层及硬质掩膜层后的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步的说明
一种优化的多晶栅极氧化硅硬质掩膜去除方法，在一衬底中形成有制备场效应晶体管的多个有源区，并且相邻的有源区通过形成在衬底中的浅沟槽隔离结构进行隔离，其中，包括以下步骤
图1是现有技术中多晶硅栅极刻蚀完成后的结构示意图，请参见图1，步骤a 在该衬底 10的有源区101上形成一多晶栅极202，以及形成位于多晶栅极202下方的一栅氧化物层 201和多晶栅极202上方的一硬质掩膜203，在多晶栅极202的上方具有一硬质掩膜203，硬质掩膜203的厚度在50A到100A之间，硬质掩膜203采用二氧化硅类的物质；
图3是本发明优化的多晶栅极氧化硅硬质掩膜去除方法的完成薄侧墙工艺后的结构示意图，请参见图3，步骤b 进行薄侧墙制备工艺，形成覆盖在多晶栅极202的侧壁上的一层薄侧墙301，在多晶栅极的侧壁覆盖薄侧墙301，薄侧墙同时还覆盖在栅氧化物层201 的侧壁上，在进行薄侧墙制备工艺的过程中造成少量的硬质掩膜203的损耗，其中，薄侧墙 301工艺具体为在衬底10及在多晶栅极202上的硬质掩膜上淀积薄侧墙层301，并对薄侧墙层301进行刻蚀，仅保留同时覆盖在栅极的侧壁上和栅氧化物层的侧壁上的薄侧墙301 层作为薄侧墙301，薄侧墙301工艺有效保护了栅氧化物层201的侧壁，有效避免了在后续工艺中刻蚀去除硬质掩膜203的过程中对栅氧化物层201侧壁的损伤； 其中，淀积厚度小于250A的二氧化硅或氮化硅以形成薄侧墙301层。进一步的，刻蚀去除部分薄侧墙301层的过程中将多晶栅极顶部的薄侧墙301层去除，并刻蚀去除部分多晶栅极顶部的硬质掩膜203，也就是说在刻蚀去除部分薄侧墙301 层的过程中，刻蚀去除覆盖在硬质掩膜203上方的薄侧墙301层，并同时去除部分硬质掩膜 203，在90纳米以下的工艺中，硬质掩膜203将会有50A左右的消耗。图4是本发明优化的多晶栅极氧化硅硬质掩膜去除方法的完成厚侧墙工艺后的结构示意图，请参见图4，步骤c 进行厚侧墙制备工艺，形成覆盖在薄侧墙301的侧壁上的一层厚侧墙401，在进行厚侧墙制备工艺的过程中造成少量的硬质掩膜203的损耗，其中， 厚侧墙401工艺具体为在衬底10及硬质掩膜上淀积一厚侧墙401层，厚侧墙层401同时还覆盖在所述薄侧墙301上，并随之对厚侧墙层401进行刻蚀，仅保留覆盖在薄侧墙301侧壁上的厚侧墙401层作为多晶栅极202的厚侧墙401。其中，淀积厚度在300A飞OOA之间的二氧化硅或氮化硅以形成厚侧墙401层。进一步的，刻蚀去除部分厚侧墙401层的过程中将多晶栅极顶部的厚侧墙401层去除，并刻蚀去除部分多晶栅极顶部的硬质掩膜203，也就是说，在刻蚀去除部分厚侧墙 401层的过程中，将硬质掩膜203上方的厚侧墙401层去除，同时去除部分硬质掩膜203，在 90纳米以下的工艺中，硬质掩膜将会有10(Γ200Α左右的消耗，刻蚀后硬质掩膜203残留较少。图5是本发明优化的多晶栅极氧化硅硬质掩膜去除方法的淀积自对准层后的结构示意图，请参见图5，步骤d:进行金属硅化物自对准掩护层工艺，沉积一层二氧化硅502覆盖在衬底10及浅沟槽102隔离结构上，二氧化硅502同时将硬质掩膜203、薄侧墙301、 厚侧墙401予以覆盖，之后沉积一层氮化硅501覆盖在二氧化硅502上并与之构成自对准层50 ；
其中，淀积厚度在200A飞OOA之间的自对准层50。步骤d中在衬底10及衬底10上的多晶栅极202上由下到上依次淀积一二氧化硅 502和一氮化硅层501以形成自对准层50，其中，现有技术中进行步骤a的过程中，刻蚀形成多晶栅极将会在衬底10的有源区101和浅沟槽区域102的交界处形成凹槽，进行步骤d 淀积的二氧化硅502之后，将会将该凹槽填充，从而消除有源区101和浅沟槽区域102交界处的凹槽。图6是本发明优化的多晶栅极氧化硅硬质掩膜去除方法的刻蚀去除自对准层及硬质掩膜层后的结构示意图，请参见图6，步骤e 采用干法刻蚀掉自对准层50中的氮化硅及少量二氧化硅，再利用湿法去除自对准层50中剩余的二氧化硅以及完全去除剩余的硬质掩膜完成步骤d之后，硬质掩膜203层还有少量残留，在90纳米以下工艺中，残留量可以在50A 200A之间，刻蚀去除自对准层50的过程中刻蚀去除硬质掩膜203上方的自对准层 50并同时将剩余的硬质掩膜203去除。步骤e中进行干法刻蚀去除所述氮化硅层501和一定厚度的二氧化硅502，之后进行湿法刻蚀去除剩余的二氧化硅502，并在进行湿法刻蚀的过程中将多晶栅极2上的硬质掩膜203去除，在去除二氧化硅502的过程中，由于采用的是湿法刻蚀，会对有源区101和浅沟槽区域102交界处造成损伤，产生凹槽，但是由于在步骤d沉积二氧化硅的过程中将刻蚀形成多晶栅极形成的凹槽填平，且本发明最后一步湿法刻蚀所刻蚀去除的剩余硬质掩膜 203的厚度小于现有技术中直接刻蚀去除的硬质掩膜203的厚度，故相比于现有技术，采用本发明的技术方案去除硬质掩膜203后浅沟槽区域102和有源区101交界处的损耗有所减综上所述，本发明优化的多晶栅极氧化硅硬质掩膜去除方法解决了现有技术硬质掩膜去除过程中对于浅沟槽和氧化栅侧壁的二氧化硅损耗较多的问题，本发明提出一种优化方案，将硬质掩膜的去除分布到侧墙、自对准工艺流程设计中，显著降低了湿法去除的使用量，从而将浅沟槽和氧化栅的二氧化硅的损耗降到最低。本领域技术人员应该理解，本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不予赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
权利要求
1.一种优化的多晶栅氧化硅硬质掩膜去除方法，在一衬底中形成有制备场效应晶体管的多个有源区，并且相邻的有源区通过形成在衬底中的浅沟槽隔离结构进行隔离，其特征在于，包括以下步骤步骤a 在该衬底的有源区上形成一多晶栅极，以及形成位于多晶栅极下方的一栅氧化物层和覆盖在多晶栅极上方的一硬质掩膜；步骤b:进行薄侧墙制备工艺，形成覆盖在多晶栅极的侧壁上的一层薄侧墙，薄侧墙同时还覆盖在栅氧化物层的侧壁上，且在进行薄侧墙制备工艺的过程中造成少量的硬质掩膜的损耗；步骤c 进行厚侧墙制备工艺，形成覆盖在薄侧墙的侧壁上的一层厚侧墙，且在进行厚侧墙制备工艺的过程中造成少量的硬质掩膜的损耗；步骤d 进行金属硅化物自对准掩护层工艺，沉积一层二氧化硅覆盖在衬底及浅沟槽隔离结构上，二氧化硅同时将硬质掩膜、薄侧墙、厚侧墙予以覆盖，之后沉积一层氮化硅覆盖在二氧化硅上并与之构成自对准层；步骤e 刻蚀去除自对准层，采用干法刻蚀掉自对准层中的氮化硅及少量氧化物，再利用湿法去除自对准层中剩余的氧化物以及完全去除剩余的硬质掩膜。
2.根据权利要求1所述的优化的多晶栅氧化硅硬质掩膜去除方法，其特征在于，步骤b 中的薄侧墙工艺具体为在衬底及在多晶栅极上的硬质掩膜上淀积一薄侧墙层，并对薄侧墙层进行刻蚀，仅保留同时覆盖在栅极的侧壁上和栅氧化物层的侧壁上的薄侧墙层作为薄侧墙。
3.根据权利要求2所述的优化的多晶栅氧化硅硬质掩膜去除方法，其特征在于，淀积厚度小于250A的氧化物或氮化硅以形成薄侧墙层。
4.根据权利要求2所述的优化的多晶栅氧化硅硬质掩膜去除方法，其特征在于，形成薄侧墙而对薄侧墙层进行刻蚀的步骤中，将硬质掩膜顶部的薄侧墙层去除，并且少量的硬质掩膜也被刻蚀掉。
5.根据权利要求1所述的优化的多晶栅氧化硅硬质掩膜去除方法，其特征在于，步骤c 中的厚侧墙工艺具体为在衬底及硬质掩膜上淀积一厚侧墙层，厚侧墙层同时还覆盖在所述薄侧墙上，并随之对厚侧墙层进行刻蚀，仅保留覆盖在薄侧墙侧壁上的厚侧墙层作为厚侧墙。
6.根据权利要求5所述的优化的多晶栅氧化硅硬质掩膜去除方法，其特征在于，淀积厚度在300A飞OOA之间的氧化物或氮化硅以形成厚侧墙层。
7.根据权利要求5所述的优化的多晶栅氧化硅硬质掩膜去除方法，其特征在于，对厚侧墙层进行刻蚀的过程中，将硬质掩膜顶部的厚侧墙层去除，并刻蚀去除部分多晶栅极顶部的硬质掩膜。
8.根据权利要求1所述的优化的多晶栅氧化硅硬质掩膜去除方法，其特征在于，步骤d 中淀积的自对准层的厚度在200A飞OOA之间。
全文摘要
本发明优化的多晶栅氧化硅硬质掩膜去除方法解决了现有技术硬质掩膜去除过程中对于浅沟槽和氧化栅侧壁的二氧化硅损耗较多的问题，本发明提出一种优化方案，将硬质掩膜的去除分布到侧墙、自对准工艺流程设计中，显著降低了湿法去除的使用量，从而将浅沟槽和氧化栅的二氧化硅的损耗降到最低。
文档编号H01L21/28GK102427026SQ20111019415
公开日2012年4月25日 申请日期2011年7月12日 优先权日2011年7月12日
发明者魏峥颖 申请人:上海华力微电子有限公司