一种减小栅极多晶硅头对头关键尺寸的方法与流程

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种减小栅极多晶硅头对头关键尺寸的方法。

背景技术：

在半导体器件制造工艺中，利用光刻过程将印在光掩膜上的图形结构转移到衬底的表面上。在光刻过程中，首先将光阻旋转涂布在衬底上，然后对其进行软烘干，使之成为固态薄膜。接着，对涂布有光阻的晶片进行光刻和显影，于是在光阻中形成期望的三维图形。基于该三维图形，可以对衬底进行蚀刻，使得光阻上的图形深入到衬底中。在完成衬底蚀刻之后，可以将其除去。

现有技术中进行栅极切割以及多晶硅刻蚀的方法如图1～7所示：

如图1所示，进行栅极切割以及多晶硅刻蚀前，在有源区2a中形成隔离区1a，在有源区2a上方由下至上依次形成栅氧层3a、多晶硅层4a、氮化硅层5a、氧化硅层6a、soc材料层7a、si-arc(是基于si的抗反射层)层8a以及光刻胶(photoresist，pr)层9a，其中，pr层9a上设计有位于隔离区1a正上方的第一光刻图案；

如图2所示，以pr层9a为掩膜对si-arc层8a进行刻蚀以暴露位于第一光刻图案下方的soc材料层7a，其中，pr层9a上的第一光刻图案被转移至soc材料层上以形成第二光刻图案；

如图3所示，以si-arc层8a为掩膜对soc材料层7a进行刻蚀以暴露位于第二光刻图案下方的氧化硅层6a，其中，si-arc层8a上的第二光刻图案被转移至soc材料层7a上以形成第三光刻图案；

如图4所示，以soc材料层7a为掩膜对氧化硅层6a进行刻蚀以暴露位于第三光刻图案下方的氮化硅层5a，其中，soc材料层7a上的第三光刻图案被转移至氧化硅层6a上以形成第四光刻图案；

如图5所示，以soc材料层7a和氧化硅层6a为掩膜对氮化硅层5a进行刻蚀以暴露位于第四光刻图案下方的多晶硅层4a，其中，氧化硅层6a上的第四光刻图案被转移至氮化硅层5a上以形成第五光刻图案；

如图6所示，去除soc材料层7a；

如图7所示，以氧化硅层6a和氮化硅层5a为掩膜对氮化硅层5a进行刻蚀以暴露位于第五光刻图案下方的栅氧层3a，其中，氮化硅层5a上的第五光刻图案被转移至栅氧层3a上以形成第六光刻图案。

上述进行栅极切割以及多晶硅刻蚀的方法采用光刻机完成，在进行28nmpolysion栅极切割及多晶硅刻蚀时由于光刻机的技术限制，无法将切割的光刻尺寸曝光到足够小，导致多晶硅栅极头对头关键尺寸(即上述第二～第六光刻图案)偏大，工艺窗口不足导致栅极不能有效覆盖有源区，影响器件尺寸。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种利用侧壁阻挡层提高切割精度，减小切割关键尺寸，提高工艺精度的减小栅极多晶硅头对头关键尺寸的方法。

本发明采用如下技术方案：

一种减小栅极多晶硅头对头关键尺寸的方法，适用于在半导体器件上进行栅极切割及多晶硅刻蚀，所述半导体器件具有有源区，所述有源区设置有隔离区，所述有源区上方由下至上依次设有栅氧层、多晶硅层、介质层、soc材料层以及si-arc层；所述方法包括：

步骤s1、于所述si-arc层的上表面涂设一具有预设光刻图案的光刻胶层；

步骤s2、以所述光刻胶层为掩膜对所述si-arc层进行刻蚀以将所述预设光刻图案装转移至所述si-arc层；

步骤s2、去除所述光刻胶层，以所述si-arc层为掩膜对所述soc材料层进行刻蚀以将所述预设光刻图案装转移至所述soc材料层，所述si-arc层、所述soc材料层以及所述介质层构成一凹槽，所述第一凹槽的宽度为所述预设光刻图案的宽度，所述第一凹槽的深度为所述si-arc层和所述soc材料层的厚度之和；

步骤s3、沉积一预定厚度的碳氢集合物层，所述碳氢聚合物覆盖所述si-arc层的上表面、所述凹槽的每个侧壁以及凹槽的所述底面；

步骤s4、去除位于所述si-arc层的上表面以及所述凹槽的所述底面的所述碳氢集合物层；

步骤s5、去除所述si-arc层，以所述soc材料层为掩膜对所述介质层进行刻蚀以将所述预设光刻图案转移至所述介质层；

步骤s6、去除所述soc材料层，以所述介质层为掩膜对所述多晶硅层进行刻蚀以将所述预设光刻图案转移至所述多晶硅层。

优选的，所述步骤s5中，去除所述si-arc层时，位于所述si-arc层上的所述碳氢聚合物层也被去除。

优选的，所述步骤s6中，去除所述soc材料层时，位于所述soc材料层上的所述碳氢聚合物层也被去除。

优选的，所述介质层包括氧化硅层和氮化硅层，所述氧化硅曾设置在所述氮化硅层的上方；

所述步骤s5包括：

步骤s51、去除所述si-arc层；

步骤s52、以所述soc材料层为掩膜对所述氧化硅层进行刻蚀以将所述预设光刻图案转移至所述氧化硅层；

步骤s53、以所述氧化硅层为掩膜对所述氮化硅层进行刻蚀以将所述预设光刻图案转移至所述氮化硅层。

优选的，所述方法适用于28nm技术节点。

优选的，所述预设光刻图案位于所述隔离区的正上方。

优选的，所述步骤s3中，根据所述预设光刻图案的尺寸确定所述预定厚度，并通过控制真空条件和射频功率控制生成具有所述预定厚度的所述碳氢集合物层。

优选的，所述步骤s4中，采用刻蚀的方法，通过控制等离子体浓度控制去除位于所述si-arc层的上表面以及所述凹槽的所述底面的所述碳氢集合物层。

本发明的有益效果：进行栅极切割及多晶硅刻蚀时，在对soc材料层进行刻蚀后，在硅片表面沉积一碳氢聚合物层，该碳氢聚合物层覆盖si-arc层的上表面、凹槽的每个侧壁以及凹槽的底面，去除的碳氢聚合物层，保留凹槽侧壁的碳氢聚合物层作为阻挡层，能够提高切割精度，减小切割关键尺寸，提高工艺精度，减小栅极多晶硅头对头关键尺寸。

附图说明

图1～7为现有技术中，栅极切割以及多晶硅刻蚀的流程示意图；

图8～16为本发明的一种优选实施例中，减小栅极多晶硅头对头关键尺寸的方法的流程图；

图17为本发明的一种优选实施例中，减小栅极多晶硅头对头关键尺寸的方法的的流程示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，下述技术方案，技术特征之间可以相互组合。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

如图8～17所示，一种减小栅极多晶硅头对头关键尺寸的方法，适用于在半导体器件上进行栅极切割及多晶硅刻蚀，所述半导体器件具有有源区2b，所述有源区2b设置有隔离区1b，所述有源区2b上方由下至上依次设有栅氧层3b、多晶硅层4b、介质层、soc材料层7b以及si-arc层8b；所述方法包括：

步骤s1、于所述si-arc层8b的上表面涂设一具有预设光刻图案的光刻胶层9b；

步骤s2、以所述光刻胶层9b为掩膜对所述si-arc层8b进行刻蚀以将所述预设光刻图案装转移至所述si-arc层8b；

步骤s2、去除所述光刻胶层9b，以所述si-arc层8b为掩膜对所述soc材料层7b进行刻蚀以将所述预设光刻图案装转移至所述soc材料层7b，所述si-arc层8b、所述soc材料层7b以及所述介质层构成一凹槽，所述第一凹槽的宽度为所述预设光刻图案的宽度，所述第一凹槽的深度为所述si-arc层8b和所述soc材料层7b的厚度之和；

步骤s3、沉积一预定厚度的碳氢集合物层，所述碳氢聚合物覆盖所述si-arc层8b的上表面、所述凹槽的每个侧壁以及凹槽的所述底面；

步骤s4、去除位于所述si-arc层8b的上表面以及所述凹槽的所述底面的所述碳氢集合物层；

步骤s5、去除所述si-arc层8b，以所述soc材料层7b为掩膜对所述介质层进行刻蚀以将所述预设光刻图案转移至所述介质层；

步骤s6、去除所述soc材料层7b，以所述介质层为掩膜对所述多晶硅层4b进行刻蚀以将所述预设光刻图案转移至所述多晶硅层4b。

在本实施例中，进行栅极切割及多晶硅刻蚀时，在对soc材料层进行刻蚀后，在硅片表面沉积一碳氢聚合物层，该碳氢聚合物层覆盖si-arc层的上表面、凹槽的每个侧壁以及凹槽的底面，去除的碳氢聚合物层，保留凹槽侧壁的碳氢聚合物层作为阻挡层，能够提高切割精度，减小切割关键尺寸，提高工艺精度，减小栅极多晶硅头对头关键尺寸。

本发明较佳的实施例中，所述步骤s5中，去除所述si-arc层8b时，位于所述si-arc层8b上的所述碳氢聚合物层也被去除。

本发明较佳的实施例中，所述步骤s6中，去除所述soc材料层7b时，位于所述soc材料层7b上的所述碳氢聚合物层也被去除。

本发明较佳的实施例中，所述介质层包括氧化硅层6b和氮化硅层5b，所述氧化硅曾设置在所述氮化硅层5b的上方；

所述步骤s5包括：

步骤s51、去除所述si-arc层8b；

步骤s52、以所述soc材料层7b为掩膜对所述氧化硅层6b进行刻蚀以将所述预设光刻图案转移至所述氧化硅层6b；

步骤s53、以所述氧化硅层6b为掩膜对所述氮化硅层5b进行刻蚀以将所述预设光刻图案转移至所述氮化硅层5b。

本发明较佳的实施例中，所述方法适用于28nm技术节点。

本发明较佳的实施例中，所述预设光刻图案位于所述隔离区1b的正上方。

本发明较佳的实施例中，所述步骤s3中，根据所述预设光刻图案的尺寸确定所述预定厚度，并通过控制真空条件和射频功率控制生成具有所述预定厚度的所述碳氢集合物层。

本发明较佳的实施例中，所述步骤s4中，采用刻蚀的方法，通过控制等离子体浓度控制去除位于所述si-arc层8b的上表面以及所述凹槽的所述底面的所述碳氢集合物层。

通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。

对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。