，如图4所示，回蚀刻牺牲材料层205以露出位于多晶硅栅极202的顶部和第一隔离层203的顶部的第二隔离层204。在本实施例中，回蚀刻牺牲材料层205的工艺参数为:蚀刻气体为O2和S02，O2的流量为2-50sccm，SO2的流量为2_50sccm，功率为100-1000W，压力为2-10mTorr,其中，sccm代表立方厘米/分钟，mTorr代表毫毫米萊柱。
[0031]然后，蚀刻去除位于多晶硅栅极202的顶部和第一隔离层203的顶部的第二隔离层204。在本实施例中，蚀刻第二隔离层204的工艺参数为:蚀刻气体为CF4等离子体，流量为 2_50sccm，功率为 100-1000W，压力为 2_10mTorr。
[0032]接着，去除剩余的牺牲材料层205。在本实施例中，采用干法灰化或者湿法蚀刻实施所述去除，所述干法灰化的等离子气源为氧气或氮气、载气为氢气，所述湿法蚀刻的腐蚀液为H2SO40
[0033]然后，如图5所示，去除第一隔离层203。可采用湿法清洗，DHF为10:1?500:1。或者可采用干法清洗，蚀刻气体为NF3和NH3等离子体，NF3流量为10-500sCCm，NH3流量为1-5OOsccm,功率为 10-100W，压力为 Ι-lOmTorr，温度为 30°C -40°C。
[0034]然后，如图6所示，在氢气气氛下进行退火处理。在本实施例中，退火处理的工艺参数为:退火温度约为900°C -1200°C，压力为5Torr-20Torr，退火时间约为2min_20min。
[0035]最后，去除第二隔离层204，得到如图7所示的形成于半导体衬底上包括栅极氧化物201和多晶硅栅极202的栅极结构。在本实施例中，采用湿法蚀刻实施所述去除步骤，所述湿法蚀刻的腐蚀液为Η3Ρ04。
[0036]至此，完成了根据本发明具体实施例的方法实施的工艺步骤，接下来，可以通过后续工艺完成整个晶体管的制作。根据本发明，通过在氢气气氛下进行退火处理的方法，有效地将栅极结构线宽粗糙度控制在一定范围，从而提升器件的整体性能。
[0037]参照图8，其中示出了根据本发明示例性实施例的方法依次实施的步骤的流程图，用于简要示出整个制造工艺的流程。
[0038]在步骤301中，提供半导体衬底；
[0039]在步骤302中，在半导体衬底上形成栅极结构，并在该栅极结构的侧壁上形成第一隔离层；
[0040]在步骤303中，在该栅极结构的顶部、第一隔离层的顶部和侧壁、半导体衬底上形成第二隔离层；
[0041]在步骤304中，在第二隔离层上形成牺牲材料层；
[0042]在步骤305中，回蚀刻牺牲材料层以露出位于该栅极结构的顶部和第一隔离层的顶部的第二隔离层；
[0043]在步骤306中，蚀刻去除位于该栅极结构的顶部和第一隔离层的顶部的第二隔离层；
[0044]在步骤307中，去除剩余的牺牲材料层；
[0045]在步骤308中，去除第一隔离层；
[0046]在步骤309中，在氢气气氛下进行退火处理；
[0047]在步骤310中，去除第二隔离层，得到形成于半导体衬底上的栅极结构。
[0048]本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。
【主权项】
1.一种改善栅极结构线宽粗糙度的方法，包括: 提供半导体衬底； 在该半导体衬底上形成栅极结构，并在该栅极结构的侧壁上形成第一隔离层； 在该栅极结构的顶部、该第一隔离层的顶部和侧壁、该半导体衬底上形成第二隔离层； 在该第二隔离层上形成牺牲材料层； 回蚀刻该牺牲材料层以露出位于该栅极结构的顶部和该第一隔离层的顶部的该第二隔离层； 蚀刻去除位于该栅极结构的顶部和该第一隔离层的顶部的该第二隔离层； 去除剩余的该牺牲材料层； 去除该第一隔离层； 在氢气气氛下进行退火处理； 去除该第二隔离层，得到形成于该半导体衬底上的栅极结构。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该栅极结构包括层叠的栅极氧化物和多晶硅栅极，该栅极氧化物、多晶硅栅极、该第一隔离层和该第二隔离层的形成，采用低压化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、超高真空化学气相沉积、快速热化学气相沉积和分子束外延中的一种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该第一隔离层是氧化物隔离层或非晶碳化物隔离层，其厚度为2nm-5nm。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该第一隔离层的去除，采用湿法清洗，DHF为 10:1 ?500:1。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该第一隔离层的去除，采用干法清洗，蚀刻气体为NF3和NH3等离子体，NF3流量为10-500sccm，NH3流量为10-500sccm，功率为10-100W，压力为 Ι-lOmTorr，温度为 30°C -40°C。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该第二隔离层是氮化硅层，其厚度为5nm_10nmo7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，蚀刻去除该第二隔离层所采用的蚀刻气体为CF4等离子体。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该第二隔离层的去除，采用腐蚀液SH3PO4的湿法蚀刻。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该牺牲材料层的形成，采用旋涂工艺，该牺牲材料层的构成材料为有机BARC，其厚度为1000A?3000A。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，回蚀刻该牺牲材料层的工艺参数为:蚀刻气体为O2和S02，O2的流量为2-50sccm，S02的流量为2_50sccm，功率为100-1000W，压力为 2_1mTorr。11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，剩余的该牺牲材料层的去除，采用等离子气源为氧气或氮气、载气为氣气的干法灰化，或者米用腐蚀液为H2SO4的湿法蚀刻。12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该退火处理的工艺参数为:退火温度为9000C -1200°C，压力为 5Torr-20Torr，退火时间为 2min_20min。
【专利摘要】本发明提供一种改善栅极结构线宽粗糙度的方法，包括：提供半导体衬底；在该半导体衬底上形成栅极结构，并在该栅极结构的侧壁上形成第一隔离层；在该栅极结构的顶部、该第一隔离层的顶部和侧壁、该半导体衬底上形成第二隔离层；在该第二隔离层上形成牺牲材料层；回蚀刻该牺牲材料层以露出位于该栅极结构的顶部和该第一隔离层的顶部的该第二隔离层；蚀刻去除位于该栅极结构的顶部和该第一隔离层的顶部的该第二隔离层；去除剩余的该牺牲材料层；去除该第一隔离层；在氢气气氛下进行退火处理；去除该第二隔离层。根据本发明，通过在氢气气氛下进行退火处理的方法，有效地将栅极结构线宽粗糙度控制在一定范围，从而提升器件的整体性能。
【IPC分类】H01L21/28
【公开号】CN105097464
【申请号】CN201410188492
【发明人】韩秋华
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司, 中芯国际集成电路制造(北京)有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年5月6日