专利名称：削弱侧壁再沉积的方法、刻蚀方法及半导体器件制造方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种削弱侧壁再沉积的方法、采用了该削弱侧壁再沉积的方法的刻蚀方法、以及采用了该削弱侧壁再沉积的方法的半导体器件制造方法。
背景技术：
在半导体制造エ艺过程中，为了形成期望的栅极结构，不可避兔地需要用到刻蚀ェ艺。然而，在利用例如干法刻蚀土艺来刻蚀栅极的过程中，尤其是在制造比较复杂的栅极结构的刻蚀过程中，现有技术存在ー些问题。具体地说，一般的，在采用了材料钨(W)的MOSFET (金属ー氧化物一半导体)场效应晶体管的栅极的蚀刻エ艺过程中，由于基于钨的产物在刻蚀(例如干法刻蚀)过程中不易被有效去除，这些末有效剥离的基于钨的聚ー合物会沉积在栅极侧壁，尤其是钨冉沉积。并且，在栅极刻蚀エ艺之后的刻蚀清洗エ艺中，很难将基于钨的聚合物从侧壁上剥离下来而不影响栅极的形貌这会降低器件的可靠性，从而降低电路的性能。具体地说，图I示意性地示出了根据现有技术的半导体器件的栅极加工エ艺的示意图。如图I所示，衬底I上布置了栅极氧化物层2，栅极氧化物层2上布置了多晶硅层3，多晶硅层3上布置了金属层4 (例如钛(Ti)金属层)，金属层4上布置了氮化钨(WN)层5，氮化钨层5上布置了钨层6，钨层6上布置了氮化硅层7，氮化硅层7上布置了光刻胶层8。在图I所示的结构中，光刻胶层8、氮化硅层7以及上半部钨层6形成了图案(在图I的情况下，为栅极结构的图案)。在现有技术中，在栅极的蚀刻下艺中，栅极(在本实施例中为钨栅扱)金属相关层蚀刻采用小流量氦(He)气流,并且剥离步骤采用了较低功率的原位(in-situ)剥离压力。但是，在该エ艺条件下，如图I中的箭头所示出的，基于钨的聚合物9几乎不受气流的影响，最終仍沉积在栅极侧壁上，由此出现了钨再沉积。所以，希望能够提出一种能够削弱或消除这种不期望出现的金属再沉积(尤其是钨再沉积)的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种削弱或消除这种不期望出现的金属再沉积(尤其是钨再沉积)的削弱侧壁再沉积的方法、以及采用了该削弱侧壁再沉积的方法的半导体器件制造方法。根据本发明的第一方面，提供了一种削弱侧壁再沉积的方法，其包括在衬底上布置栅极氧化物层；在所述氧化物层上布置多晶硅层；在所述多晶硅层上布置第一金属层；在所述第一金属层上布置金属氮化物层；在所述金属氮化物层上布置第二金属层；在所述第二金属层上布置氮化硅层；在所述氮化硅层上布置光刻胶层；形成所述光刻胶层、所述氮化硅层以及所述第二金属层的上半部的包含侧壁的图案；执行钨穿透步骤，其中从自下而上地喷射可与第二金属层的金属发生反应的反应气体，以清除所述侧壁上的基于第二金属层的金属的聚合物；以及在钨穿透步骤之后执行所述光刻胶层的剥离。优选地，在上述削弱侧壁再沉积的方法中，所述侧壁是半导体器件的栅极侧壁，并且所述氧化物层是栅极氧化物层。优选地，在上述削弱侧壁再沉积的方法中，所述第一金属层是钛金属层。优选地，在上述削弱侧壁再沉积的方法中，所述金属氮化物层是氮化钨层。优选地，在上述削弱侧壁再沉积的方法中，所述第二金属层是钨金属层，并且所述基于第二金属层的金属的聚合物是基于钨的聚合物。优选地，在上述削弱侧壁再沉积的方法中，所述削弱侧壁再沉积的方法用于制造 MOS晶体管。根据本发明的第二方面，提供了一种采用了根据本发明的第一方面的削弱侧壁再沉积的方法的刻蚀方法。根据本发明的第三方面，提供了采用了根据本发明的第一方面的削弱侧壁再沉积的方法的半导体器件制造方法。根据本发明，钨穿透步骤可以加速钨的刻蚀反应，由此可以減少基于钨的聚合物的形成，并且可以在光刻胶层的剥离步骤之前激活侧壁表面的基于钨的聚合物，使基于钨的聚合物被刻蚀掉，或者使基于钨的聚合物脱离侧壁表面。由此，在光刻胶层的剥离步骤中，可以更有效地去除侧壁上以及侧壁附近的基于钨的聚合物。
结合附图，并通过參考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中图I示意性地示出了根据现有技术的半导体器件的栅极加工エ艺的示意图。图2示意性地示出了根据现有技术的半导体器件的栅极加工エ艺的部分流程图。图3示意性地示出了根据本发明实施例的削弱侧壁再沉积的方法的示意图。图4示意性地示出了根据本发明实施例的半导体器件的栅极加工エ艺的部分流程图。需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施例方式为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。基于前面提到的现有技术中的技术问题，图3示意性地示出了根据本发明的优选实施例的削弱侧壁再沉积(例如，消除栅极侧壁再沉积)的方法的示意图。如图3所示，同样，衬底I上布置了氧化物层2 (具体地说，在本实施例中，氧化物层2是栅极氧化物层2)，栅极氧化物层2上布置了多晶硅层3 (具体地可以是掺杂的多晶硅)，多晶硅层3上布置了第一金属层4 (例如钛金属层)，第一金属层4上布置了金属氮化物层5 (例如，氮化钨层)，金属氮化物层5上布置了第二金属层(例如，第二金属层是钨金属层)6,第二金属层6上布置了氮化娃层7,氮化娃层7上布置了光刻胶层8。在图3所示的结构中，光刻胶层8、氮化硅层7以及上半部第二金属层6形成了包含侧壁的图案(例如，在具体实施例中为栅极结构的图案)。在现有技术的栅极加工エ艺中，如图2所示，在形成光刻胶层8、氮化硅层7以及上半部第二金属层6的包含侧壁的图案之后，将执行光刻胶层8的剥离步骤。在光刻胶层8的剥离步骤中执行光刻胶层8的剥离、钨的主刻蚀/过刻蚀、以及多晶硅的主刻蚀/过刻蚀等后续步骤。与图2所示的栅极加工エ艺不同的是，如图4所示，在根据本发明实施例的半导体 制造エ艺中，在形成光刻胶层8、氮化硅层7以及上半部第二金属层6的包含侧壁的图案之后，首先执行ー个鹤穿透(W Break through)步骤,然后再执行光刻胶层8的剥离步骤。更加地说，例如，形成光刻胶层8、氮化硅层7以及上半部第二金属层6的包含侧壁的图案的步骤包括光阻的横向关键尺寸修剪、抗反射涂层(BARC)的主刻蚀/过刻蚀、氮化硅的主刻蚀/过刻蚀等步骤。在氮化硅过刻蚀的时候，会碰到钨这ー层，导致钨的聚合物会淀积在上面氮化硅的侧壁上。所以在氮化硅过刻蚀之后，需要用到对钨刻蚀率很快的步骤，也就是所谓的“钨穿透”，它能够加速钨的刻蚀反应，这样就可以把氮化硅侧壁上的钨聚合物给清除棹。在钨穿透步骤中，如图3的箭头所示，从第二金属层6向上(B卩，自下而上地)喷射可与第二金属层6的金属(在当前的实施例中为基于钨)发生反应的反应气体。因此，钨穿透步骤可以加速钨的刻蚀反应，由此可以减少基于钨的聚合物9的形成，并且可以在光刻胶层8的剥离步骤之前激活侧壁表面的基于钨的聚合物9，使基于钨的聚合物9被刻蚀掉，或者使基于钨的聚合物9脱离侧壁表面。由此，在光刻胶层8的剥离步骤中，可以更有效地去除侧壁上以及侧壁附近的基于钨的聚合物9。优选地，所述削弱侧壁再沉积的方法适合用于制造MOS (金属-氧化物-半导体)晶体管。需要说明的是，虽然以半导体器件的栅极侧壁为例说明了本发明的削弱侧壁再沉积的方法，但是对于任何熟悉本领域的技术人员而言，可以理解的是，本发明显然同样可以应用于存在金属再沉积(例如，钨再沉积)的侧壁形成过程中。通过采用根据本发明实施例的上述削弱侧壁再沉积的方法，即使不能完全消除现有技术中存在的不期望出现的金属再沉积(尤其是钨再沉积)现象，也能极大地削弱侧壁上的金属再沉积，所以即使在采用了本发明实施例的上述削弱侧壁再沉积的方法的情况下仍然沉积了基于钨的聚合物，所沉积的基于钨的聚合物也比现有技术所得到的基于钨的聚合物的沉积要薄，从而比现有技术更容易在后续的清洗エ艺中从侧壁上剥离下来。根据本发明的另ー优选实施例，本发明还提供了一种采用了该削弱侧壁再沉积的方法的刻蚀方法。根据本发明的另ー优选实施例，本发明还提供了一种采用了上述削弱侧壁再沉积的方法的半导体器件制造方法。可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述掲示的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。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
1.一种削弱侧壁再沉积的方法，其特征在于包括 在衬底上布置栅极氧化物层； 在所述氧化物层上布置多晶硅层； 在所述多晶硅层上布置第一金属层； 在所述第一金属层上布置金属氮化物层； 在所述金属氮化物层上布置第二金属层； 在所述第二金属层上布置氮化硅层； 在所述氮化硅层上布置光刻胶层； 形成所述光刻胶层、所述氮化硅层以及所述第二金属层的上半部的包含侧壁的图案；执行钨穿透步骤，其中从自下而上地喷射可与第二金属层的金属发生反应的反应气体，以清除所述侧壁上的基于第二金属层的金属的聚合物；以及在钨穿透步骤之后执行所述光刻胶层的剥离。
2.根据权利要求I所述的削弱侧壁再沉积的方法，其特征在于，所述侧壁是半导体器件的栅极侧壁，并且所述氧化物层是栅极氧化物层。
3.根据权利要求I或2所述的削弱侧壁再沉积的方法，其特征在于，所述第一金属层是钛金属层。
4.根据权利要求I或2所述的削弱侧壁再沉积的方法，其特征在于，所述金属氮化物层是氮化钨层。
5.根据权利要求I或2所述的削弱侧壁再沉积的方法，其特征在于，所述第二金属层是钨金属层，并且所述基于第二金属层的金属的聚合物是基于钨的聚合物。
6.根据权利要求I或2所述的削弱侧壁再沉积的方法，其特征在于，所述削弱侧壁再沉积的方法用于制造MOS晶体管。
7.一种采用了根据权利要求I至6之一所述的削弱侧壁再沉积的方法的刻蚀方法。
8.一种采用了根据权利要求I至6之一所述的削弱侧壁再沉积的方法的半导体器件制造方法。
全文摘要
本发明提供了一种削弱侧壁再沉积的方法、刻蚀方法及半导体器件制造方法。根据本发明的削弱侧壁再沉积的方法包括在衬底上布置栅极氧化物层；在所述氧化物层上布置多晶硅层；在所述多晶硅层上布置第一金属层；在所述第一金属层上布置金属氮化物层；在所述金属氮化物层上布置第二金属层；在所述第二金属层上布置氮化硅层；在所述氮化硅层上布置光刻胶层；形成所述光刻胶层、所述氮化硅层以及所述第二金属层的上半部的包含侧壁的图案；执行钨穿透步骤，其中从自下而上地喷射可与第二金属层的金属发生反应的反应气体，以清除所述侧壁上的基于第二金属层的金属的聚合物；以及在钨穿透步骤之后执行所述光刻胶层的剥离。
文档编号H01L21/28GK102693906SQ201210191450
公开日2012年9月26日 申请日期2012年6月11日 优先权日2012年6月11日
发明者奚裴, 熊磊 申请人:上海宏力半导体制造有限公司