CN102176430A - 消除栅极侧壁再沉积的方法和半导体器件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种消除栅极侧壁再沉积的方法和半导体器件。根据本发明的消除栅极侧壁再沉积的方法包括：栅极侧壁杂质刻蚀步骤，用于通过硬掩膜尺寸调整在刻蚀过程中去除栅极侧壁杂质。根据本发明的消除栅极侧壁再沉积的方法能够在很大程度上消除不期望出现的钨再沉积现象。

Description

消除栅极侧壁再沉积的方法和半导体器件

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种消除栅极侧壁再沉积的方法，以及一种采用所述消除栅极侧壁再沉积的方法而得到的半导体器件。

背景技术

在半导体制造工艺过程中，为了形成期望的栅极结构，不可避免地需要用到刻蚀工艺。

然而，在利用例如干法刻蚀工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，现有技术存在一些问题。具体地说，一般的，在采用了材料钨(W)的MOSFET(金属-氧化物-半导体)场效应晶体管的栅极的蚀刻工艺过程中，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，这些未有效剥离的基于钨的聚合物会沉积在栅极侧壁(re-deposition)，尤其是钨再沉积。

并且，在栅极刻蚀工艺之后的刻蚀清洗工艺中，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。

所以，希望能够提出一种能够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

本发明的一个目的就是提供一种能够能够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、以及由此得到的半导体器件。

根据本发明的第一方面，提供了一种消除栅极侧壁再沉积的方法，其包括：栅极侧壁杂质刻蚀步骤，用于通过硬掩膜尺寸调整在刻蚀过程中去除栅极侧壁杂质。

优选地，在上述消除栅极侧壁再沉积的方法中，栅极的材料是钨或者含有钨的合金。

优选地，在上述消除栅极侧壁再沉积的方法中，所述栅极侧壁杂质为基于钨的聚合物。

优选地，在上述消除栅极侧壁再沉积的方法中，所述栅极侧壁杂质刻蚀步骤采用CF₄和CHF₃的混合气体作为刻蚀气体。

优选地，在上述消除栅极侧壁再沉积的方法中，所述混合气体中CF₄的体积与CHF₃的体积之比不小于4。

优选地，在上述消除栅极侧壁再沉积的方法中，所述栅极侧壁杂质刻蚀步骤降低了半导体器件的关键尺寸。

根据本发明的第一方面的消除栅极侧壁再沉积的方法能够在很大程度上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。

根据本发明的第二方面，提供了一个采用根据本发明第一方面所述的消除栅极侧壁再沉积的方法而得到的半导体器件。

例如，所述半导体器件为金属氧化物半导体场效应晶体管。

并且，由于采用了根据本发明第一方面所述的消除栅极侧壁再沉积的方法，因此，本领域技术人员可以理解的是，根据本发明第二方面的半导体器件(例如金属氧化物半导体场效应晶体管)同样能够实现根据本发明的第一方面的半导体器件制造方法所能实现的有益技术效果。

附图说明

结合附图，并通过参考下面的详细描述，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1示意性地示出了在根据本发明的消除栅极侧壁再沉积的方法过程中得到栅极的示意图；

图2示意性地示出了在根据本发明的消除栅极侧壁再沉积的方法过程中在硬掩膜尺寸调整之后得到的栅极侧壁杂质刻蚀步骤的示意图；以及

图3示意性地示出了根据本发明的消除栅极侧壁再沉积的方法过程中在栅极侧壁杂质刻蚀步骤之后得到栅极的示意图。

需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。并且，附图中相同或相似的元素被标以相同或相似的参考标号。

具体实施方式

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。

根据本发明实施例的消除栅极侧壁再沉积的方法包括：栅极侧壁杂质刻蚀步骤，用于通过硬掩膜尺寸调整在刻蚀过程中去除栅极侧壁杂质。

具体地说，例如，前期可采用栅极的物理气相沉积步骤用于沉积栅极材料。但是本发明并不限于栅极材料的沉积方法，即物理气相沉积步骤不对本发明产生任何形式的限制。而且，可以采用任何合适的方式执行栅极的物理气相沉积步骤。

实际上，本发明的特征在于在刻蚀过程中采用了栅极侧壁杂质刻蚀步骤(例如在原有的工艺过程中加入该步骤)，以便用于利用硬掩膜尺寸调整(例如该修剪硬掩膜的过程使得刻蚀后的栅极的关键尺寸缩小)在刻蚀过程中从栅极侧壁去除栅极侧壁杂质。

在本发明的实施例中，栅极的材料是钨或者含有钨的合金。因此，如图1所示，很有可能，所述栅极侧壁杂质例如为基于钨的聚合物。从图1中可以看出，栅极1上存在作为杂质的基于钨的聚合物2。需要说明的是，图1仅仅着重示出了栅极上的栅极侧壁杂质2的情况，并未具体示出半导体器件的其他具体结构。本说明中使用的术语“栅极”应该被广义地理解为包括硬掩膜层。

图2示意性地示出了在根据本发明的消除栅极侧壁再沉积的方法过程中在硬掩膜尺寸调整之后得到的栅极侧壁杂质刻蚀步骤的示意图。

如图2所示，可以对图1所示的栅极上布置的硬掩膜3(例如氮化硅(SiN)膜)进行修剪(即，调整尺寸)以形成图2所示的掩膜结构，该尺寸调整后的掩膜的尺寸小于栅极尺寸。随后可进行刻蚀(具体地说，例如进行干法刻蚀)。可以看出该硬掩膜会使得栅极的关键尺寸缩小，从而侧壁部分上的杂质被刻蚀掉。

优选地，在根据本实施例的消除栅极侧壁再沉积的方法中，所述栅极侧壁杂质刻蚀步骤采用CF₄和CHF₃的混合气体作为刻蚀气体。进一步优选地，在上述消除栅极侧壁再沉积的方法中，所述混合气体中CF₄的体积与CHF₃的体积之比不小于4。在CF₄的体积与CHF₃的体积之比不小于4的情况下，可以实现对钨的聚合物2的很好的刻蚀效果。但是，本领域技术人员可以理解的是，CF₄的体积与CHF₃的体积之比不小于4的情况仅仅是优选示例，两种气体之间的比例不构成对本发明的限制。也就是说，本发明所采用的混合气体中CF₄的体积与CHF₃的体积之比并不限于限于4，而是可以采用各种比例的混合比进行混合来形成刻蚀气体，例如CF₄的体积与CHF₃的体积之比为1∶1，1∶2，2∶1，1∶3，3∶1，或者1∶10等等。

并且，在根据本实施例的消除栅极侧壁再沉积的方法中，所述栅极侧壁杂质刻蚀步骤降低了半导体器件的关键尺寸。即，栅极的关键尺寸(CD)由于该栅极侧壁杂质刻蚀步骤而减小。

图3示意性地示出了根据本发明的消除栅极侧壁再沉积的方法过程中在栅极侧壁杂质刻蚀步骤之后得到栅极的示意图。

可以看出，图3所示的栅极消除了基于钨的产物2(例如钨的聚合物)，从而有效地消除了钨再沉积。

并且，对于本领域技术人员来说明显的是，可在不脱离本发明的范围的情况下对本发明进行各种改变和变形。所描述的实施例仅用于说明本发明，而不是限制本发明；本发明并不限于所述实施例，而是仅由所附权利要求限定。

Claims (8)

1.一种消除栅极侧壁再沉积的方法，其特征在于包括：

栅极侧壁杂质刻蚀步骤，用于通过硬掩膜尺寸调整在刻蚀过程中去除栅极侧壁杂质。

2.根据权利要求1所述的消除栅极侧壁再沉积的方法，其特征在于，其中栅极的材料包含钨或者含有钨的合金。

3.根据权利要求1或2所述的消除栅极侧壁再沉积的方法，其特征在于，其中所述栅极侧壁杂质为基于钨的聚合物。

4.根据权利要求1或2所述的消除栅极侧壁再沉积的方法，其特征在于，其中所述栅极侧壁杂质刻蚀步骤采用CF₄和CHF₃的混合气体作为刻蚀气体。

5.根据权利要求3所述的消除栅极侧壁再沉积的方法，其特征在于，其中所述混合气体中CF₄的体积与CHF₃的体积之比不小于4。

6.根据权利要求5所述的消除栅极侧壁再沉积的方法，其特征在于，其中所述栅极侧壁杂质刻蚀步骤降低了半导体器件的关键尺寸。

7.一种采用权利要求1至6之一所述的消除栅极侧壁再沉积的方法而得到的半导体器件。

8.根据权利要求7所述的半导体器件，其特征在于，其中所述半导体器件为金属氧化物半导体场效应晶体管。

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