CN102456078A - 待刻蚀层的刻蚀速率分布曲线的数据库、形成及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种待刻蚀层的刻蚀速率分布曲线的数据库，包括在以下刻蚀条件下形成的多条第一曲线，所述第一曲线为所述待刻蚀层上各点的刻蚀速率随各点离待刻蚀层的中心距离不同而形成的分布曲线，所述刻蚀条件为：在刻蚀机台底电极板的中心温度和边缘温度相同的情况下，分别进行中心进气、边缘进气和均等进气。采用本发明的数据库可以解决整个晶片上材料层厚度不均匀的问题，改善半导体器件电学性质，提高良品率。

Description

待刻蚀层的刻蚀速率分布曲线的数据库、形成及使用方法

技术领域

本发明涉及半导体器件制造工艺，特别涉及一种待刻蚀层的刻蚀速率分布曲线的数据库、形成方法及其使用方法。

 

背景技术

为使芯片表面光滑和平坦，在集成电路制造过程中，通常需要对芯片进行研磨。目前一般是使用化学机械研磨（CMP）方法来实现研磨过程，其原理是通过化学反应和机械作用来研磨剥除沉积在芯片表面的多余的薄层，使芯片表面光滑平坦。

图1为采用现有的化学机械研磨设备进行研磨的示意图。如图1所示，图中标号100表示位于旋转台上的研磨垫，标号101表示研磨液喷嘴，标号102表示用于固定芯片103的研磨头。研磨过程中，研磨液喷嘴101向研磨垫100上喷洒研磨液104，研磨液104向周边扩散。当研磨垫100旋转时，研磨垫100通过研磨液104作用对芯片103进行研磨。

但是在上述研磨过程中，由于研磨液104是从研磨液喷嘴101喷洒到研磨垫100上研磨液喷嘴101所对应的某一圆周上，随着研磨垫100转动，研磨液104向周边不同的圆周扩散，因此在其它不同圆周处研磨液104的分布不同。越靠近该圆周的位置研磨液104分布越多，越远离该圆周的位置研磨液104分布越少，这种不均匀的分布将影响研磨后芯片表面的平滑度。

例如，在制作栅极的过程中，需要对沉积在晶片上的栅极材料层进行化学机械研磨，以调整栅极材料层表面的平整度，使晶片上各处栅极材料层的厚度均匀。然而，由于化学机械研磨设备本身和研磨方式的原因，研磨后的栅极材料层上距晶片中心不同距离位置处的厚度会存在一定的偏差。图2示出了化学机械研磨后晶片上栅极材料层的厚度分布。如图2所示，分别对不同晶片201和202进行测量，结果显示：晶片201和晶片202上栅极材料层的厚度分布不均匀。

当通过刻蚀研磨后的栅极材料层来形成栅极时，刻蚀工艺会将栅极材料层厚度的不均匀性传递下去，导致晶片上不同位置处的栅极厚度差异较大，进而导致每个管芯内的半导体器件分布不均匀，影响半导体器件的电学性质。

因此，目前急需一种制作半导体器件的方法，以解决整个晶片上材料层厚度不均匀的问题，改善半导体器件电学性质，提高良品率。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了解决现有技术中材料层的厚度分布均匀性较差的问题，本发明提出一种待刻蚀层的刻蚀速率分布曲线的数据库，包括在以下刻蚀条件下形成的多条第一曲线，所述第一曲线为所述待刻蚀层上各点的刻蚀速率随各点离待刻蚀层的中心距离不同而形成的分布曲线，所述刻蚀条件为：在刻蚀机台底电极板的中心温度和边缘温度相同的情况下，分别进行中心进气、边缘进气和均等进气。

优选地，所述数据库还包括在以下刻蚀条件下形成的多条第二曲线，所述第二曲线为所述待刻蚀层上各点的刻蚀速率随各点离待刻蚀层的中心距离不同而形成的分布曲线，所述刻蚀条件为：在所述刻蚀机台底电极板的所述中心温度和所述边缘温度不同的情况下，分别进行所述中心进气、所述边缘进气和所述均等进气。

优选地，所述数据库还包括多条第三曲线，所述第三曲线是通过从多条所述第一曲线和多条所述第二曲线中选择两条作为第一被选曲线和第二被选曲线，并依据以下公式计算得到的：

其中，v ₁和v ₂分别表示所述第一被选曲线和所述第二被选曲线上离待刻蚀层的中心距离不同的各点的刻蚀速率；v ₃表示所述第三曲线上离待刻蚀层的中心距离不同的各点的刻蚀速率；t ₁表示在所述第一被选曲线对应的刻蚀条件下的刻蚀时间；t ₂表示在所述第二被选曲线对应的刻蚀条件下的刻蚀时间。

优选地，所述数据库还包括多条第四曲线，所述第四曲线是通过从多条所述第一曲线和多条所述第二曲线中任选至少三条作为被选曲线，并依据以下公式计算得到的：

其中，n为大于等于3的整数，v ₁、v ₂、…、v _n 分别表示各条所述被选曲线上离待刻蚀层的中心距离不同的各点的刻蚀速率；v ₄表示所述第四曲线上离待刻蚀层的中心距离不同的各点的刻蚀速率；t ₁表示在对应于v ₁的所述被选曲线对应的刻蚀条件下的刻蚀时间；t ₂表示在对应于v ₂的所述被选曲线对应的刻蚀条件下的刻蚀时间；t _n表示在对应于v _n 的刻蚀条件下的刻蚀时间。

优选地，所述待刻蚀层为栅极材料层。

优选地，所述刻蚀机台底电极板的所述中心温度和所述边缘温度为30~80^oC。

本发明还提供一种上述数据库的形成方法，包括：提供多个样本，所述多个样本上分别形成有所述待刻蚀层；在以下刻蚀条件下，分别对所述待刻蚀层进行刻蚀，所述刻蚀条件为：在所述刻蚀机台底电极板的所述中心温度和所述边缘温度相同的情况下，分别进行所述中心进气、所述边缘进气和所述均等进气；分别测量所述多个样本的每一个上离所述待刻蚀层的中心距离不同的各点的刻蚀速率；以及分别绘制所述多个样本上所述待刻蚀层的刻蚀速率分布的多条第一曲线。

优选地，所述形成方法还包括：提供多个样本，所述多个样本上分别形成有所述待刻蚀层；在以下刻蚀条件下，分别对所述待刻蚀层进行刻蚀，所述刻蚀条件为：在所述刻蚀机台底电极板的所述中心温度和所述边缘温度不同的情况下，分别进行所述中心进气、所述边缘进气和所述均等进气；分别测量所述多个样本的每一个上离所述待刻蚀层的中心距离不同的各点的刻蚀速率；以及分别绘制所述多个样本上所述待刻蚀层的刻蚀速率分布的多条第二曲线。

优选地，所述形成方法还包括绘制多条第三曲线，绘制所述第三曲线的步骤包括：从多条所述第一曲线和多条所述第二曲线中选择两条作为第一被选曲线和第二被选曲线，并依据以下公式计算：

其中，v ₁和v ₂分别表示所述第一被选曲线和所述第二被选曲线上离所述待刻蚀层的中心距离不同的各点的刻蚀速率；v ₃表示所述第四曲线上离所述待刻蚀层的中心距离不同的各点的刻蚀速率；t ₁表示在所述第一被选曲线对应的刻蚀条件下的刻蚀时间；t ₂表示在所述第二被选曲线对应的刻蚀条件下的刻蚀时间。

优选地，所述形成方法还包括绘制多条第四曲线，绘制所述第四曲线的步骤包括：从多条所述第一曲线和多条所述第二曲线中任选至少三条作为被选曲线，并依据以下公式计算：

其中，v ₁、v ₂、…、v _n 分别表示各条所述被选曲线上离所述待刻蚀层的中心距离不同的各点的刻蚀速率；v ₄表示所述第四曲线上离所述待刻蚀层的中心距离不同的各点的刻蚀速率；t ₁表示在对应于v ₁的所述被选曲线对应的刻蚀条件下的刻蚀时间；t ₂表示在对应于v ₂的所述被选曲线对应的刻蚀条件下的刻蚀时间；t _n表示在对应于v _n 的所述被选曲线对应的刻蚀条件下的刻蚀时间。

优选地，所述待刻蚀层为栅极材料层。

优选地，所述刻蚀机台底电极板的所述中心温度和所述边缘温度为30~80^oC。

本发明还提供一种上述数据库的使用方法，包括：提供待调整层；利用所述数据库，采用干法刻蚀对所述待调整层的厚度进行校正。

优选地，所述待调整层为栅极材料层，并且所述栅极材料层经化学机械研磨被平坦化。

采用本发明的数据库可以解决整个晶片上材料层，尤其是化学机械研磨后栅极材料层，厚度不均匀的问题，改善半导体器件电学性质，提高良品率。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，

图1是采用现有的化学机械研磨设备进行研磨的示意图；

图2是化学机械研磨后晶片上栅极材料层的厚度分布；

图3是形成根据本发明第一个实施方式的数据库的流程图；

图4是不同气体通入方式下测试材料层刻蚀速率的分布曲线；

图5是形成根据本发明第二个实施方式的数据库的流程图；

图6是不同温度偏差下测试材料层刻蚀速率的分布曲线；

图7是计算获得的第三曲线与实际测得的第三曲线的对比图；

图8是根据本发明的半导体器件的制作方法的流程图；

图9是根据本发明的方法调整后的栅极材料层的厚度分布。 

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其它的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本发明，将在下列的描述中提出详细的组成和步骤，以便说明根据本发明的待刻蚀层的刻蚀速率分布曲线的数据库、形成方法及其使用方法。显然，本发明的施行并不限定于半导体领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其它实施方式。

本发明采用刻蚀工艺对材料层的厚度进行调整，所述调整是利用根据本发明下文将要描述的待刻蚀层的刻蚀速率分布曲线的数据库，并依据干法刻蚀而完成的。下面将详细描述根据本发明的待刻蚀层的刻蚀速率分布曲线的数据库、形成方法及其使用方法。

根据本发明第一个实施方式，一种待刻蚀层的刻蚀速率分布曲线的数据库，包括在以下刻蚀条件下形成的多条第一曲线，该第一曲线为待刻蚀层上各点的刻蚀速率随各点离待刻蚀层的中心距离的不同而形成的分布曲线。

上述刻蚀条件为：在刻蚀机台底电极板的中心温度和边缘温度相同的情况下，分别进行中心进气、边缘进气和均等进气，其中均等进气为中心和边缘的进气量相等的进气方式。在一定温度范围内，例如，30^oC-80^oC，或者更大或更小的范围，间隔一定温度，例如，间隔5^oC，或者更大或更小的间隔温度，分别绘制多条第一曲线。这样，将刻蚀机台底电极板的中心温度和边缘温度设定为相同，在每一温度下，可得到不同气体通入方式的三条第一曲线，从而组成待刻蚀层刻蚀速率分布曲线的数据库。

由于刻蚀气体的通入方式不同（包括中心进气、边缘进气和均等进气），因此在刻蚀腔室内不同区域的气体浓度会存在一定的差异，从而导致离中心不同距离的各点的刻蚀速率不同，进而对待刻蚀层的厚度进行调整。

图3为形成根据本发明第一个实施方式的数据库的流程图。

执行步骤301，提供多个样本，所述多个样本上分别形成有待刻蚀层。

执行步骤302，在以下刻蚀条件下，分别对所述待刻蚀层进行刻蚀，所述刻蚀条件为：在刻蚀机台底电极板的中心温度和边缘温度相同的情况下，分别进行中心进气、边缘进气和均等进气。刻蚀机台底电极板的中心温度和边缘温度可以设定为某一温度范围内的某一值，其中，温度范围可以为30^oC-80^oC，或者更大或更小的范围。为了形成完整的数据库，以将各种厚度分布不均匀的薄膜调整为厚度均匀的薄膜，可以在上述温度单位内每间隔5^oC，或者更大或更小的间隔温度，分别对所述待刻蚀层进行刻蚀，也就是说，在每一温度下，分别采用中心进气、边缘进气和均等进气方式对待刻蚀层进行刻蚀。

根据本发明一个实施例，所述待刻蚀层为栅极材料层，例如由多晶硅组成，或者由栅氧化物层和形成在该栅氧化物层上的多晶硅组成。此时，刻蚀气体可以是常用的刻蚀气体，例如包含溴化氢（HBr）、氯气（Cl₂）和氧气。此外，还可向刻蚀腔室内通入保护气体，其中保护气体可以是氩气（Ar）和氦气（He）。

执行步骤303，分别测量多个样本的每一个上离待刻蚀层的中心距离不同的各点的刻蚀速率。根据本发明一个实施例，刻蚀所采用的是LAM KIYO型刻蚀机台，测量刻蚀速率可以通过以下所述方式实现：首先在厚度量测机台如Nano TK或Nova OCD上量测待刻蚀层厚度的初始值，然后至刻蚀主机台Lam Kiyo上进行薄膜的刻蚀，刻蚀完成后再至厚度量测机台对待刻蚀层厚度最终值进行量测，从而计算得出刻蚀速率。

执行步骤304，分别绘制多个样本上待刻蚀层的刻蚀速率分布的多条第一曲线。这样，将刻蚀机台底电极板的中心温度和边缘温度设定为相同，在每一温度下，可得到不同气体通入方式的三条第一曲线，从而组成待刻蚀层的刻蚀速率分布曲线的数据库。

根据本发明的一个实施例，刻蚀机台底电极板的中心温度和边缘温度均为60^oC，刻蚀气体包括He、HBr、O₂，其中，HBr的流速可以是100-300 sccm，O₂的流速可以是1-20 sccm，保护气体的流速可以是100-300 sccm。分别采用中心进气、边缘进气和均等进气的方式，对不同样本上的测试材料层进行刻蚀。按照上述预确定分布曲线的步骤，绘制不同样本的测试材料层刻蚀速率的分布曲线。

图4为不同气体通入方式下测试材料层刻蚀速率的分布曲线。如图4所示，图中横坐标为待刻蚀层上的点与中心之间的距离，纵坐标为样本上不同圆周所对应的区域的刻蚀速率。曲线401、402和403分别对应于在边缘进气、均等进气和中心进气条件下得到的分布曲线。从图中可以看出，刻蚀速率的分布会受到气体通入方式的影响，因此，通过改变气体通入方式，可以对待刻蚀层的厚度分布进行调整。

根据本发明第二个实施方式，上述数据库还包括在以下刻蚀条件下形成的多条第二曲线，该第二曲线为所述待刻蚀层上各点的刻蚀速率随各点离待刻蚀层的中心距离不同而形成的分布曲线。增加多条第二曲线，可以完善根据本发明的数据库，进而对待调整层的各种厚度分布进行调整。

上述刻蚀条件为：在刻蚀机台底电极板的中心温度和边缘温度不同的情况下，分别进行中心进气、边缘进气和均等进气。在一定温度范围内，例如，30^oC-80^oC，或者更大或更小的范围，间隔一定温度，例如，间隔5^oC，或者更大或更小的间隔温度，分别绘制多条第二曲线。不同的中心温度和边缘温度例如是：中心温度为30^oC，边缘温度为80^oC；中心温度为35^oC，边缘温度为75^oC；中心温度为40^oC，边缘温度为70^oC；中心温度为45^oC，边缘温度为65^oC；中心温度为50^oC，边缘温度为60^oC等。这样，将刻蚀机台底电极板的中心温度和边缘温度设定不相同，在每一种温度的组合方式下，可得到不同气体通入方式的三条第二曲线，从而组成待刻蚀层的刻蚀速率分布曲线的数据库。

由于刻蚀气体的中心温度和边缘温度不同，因此导致离中心不同距离的各点的刻蚀速率不同，进而对待刻蚀层的厚度进行调整。

图5为形成根据本发明第二个实施方式的数据库的流程图。

执行步骤501，提供多个样本，所述多个样本上分别形成有待刻蚀层。

执行步骤502，在以下刻蚀条件下，分别对所述待刻蚀层进行刻蚀，所述刻蚀条件为：在刻蚀机台底电极板的中心温度和边缘温度不同的情况下，分别进行中心进气、边缘进气和均等进气。刻蚀机台底电极板的中心温度和边缘温度可以设定为某一温度范围内的某一值，其中，温度范围可以为30^oC-80^oC，或者更大或更小的范围。为了形成完整的数据库，以将各种厚度分布不均匀的薄膜调整为厚度均匀的薄膜，可以在上述温度单位内每间隔5^oC，或者更大或更小的间隔温度，分别对所述待刻蚀层进行刻蚀。也就是说，在每一种温度的组合方式下，分别采用中心进气、边缘进气和均等进气方式对待刻蚀层进行刻蚀。

根据本发明一个实施例，所述待刻蚀层为栅极材料层，例如由多晶硅组成，或者由栅氧化物层和形成在该栅氧化物层上的多晶硅组成。此时，刻蚀气体可以是常用的刻蚀气体，例如包含溴化氢（HBr）、氯气（Cl₂）和氧气。此外，还可向刻蚀腔室内通入保护气体，其中保护气体可以是氩气（Ar）和氦气（He）。

执行步骤503，分别测量多个样本的每一个上离待刻蚀层的中心距离不同的各点的刻蚀速率。根据本发明一个实施例，刻蚀所采用的是LAM KIYO型刻蚀机台，测量刻蚀速率可以首先在厚度量测机台如Nano TK或Nova OCD上量测待刻蚀层厚度的初始值，然后至刻蚀主机台Lam Kiyo上进行薄膜的刻蚀，刻蚀完成后再至厚度量测机台对待刻蚀层厚度最终值进行量测，从而计算得出刻蚀速率。

执行步骤504，分别绘制多个样本上待刻蚀层的刻蚀速率分布的多条第二曲线。这样，将刻蚀机台底电极板的中心温度和边缘温度设定为不同，在每一种温度的组合方式下，可得到不同气体通入方式的三条第二曲线，从而组成待刻蚀层的刻蚀速率分布曲线的数据库。

根据本发明的一个实施例，刻蚀气体包括He、HBr、O₂，其中，HBr的流速可以是100-300 sccm，O₂的流速可以是1-20 sccm，保护气体的流速可以是100-300 sccm。刻蚀机台底电极板的中心和边缘温度分别为50^oC和60^oC、55^oC和60^oC、60^oC和60^oC、以及65^oC和60^oC，并采用边缘进气的方式，对不同样本上的测试材料层进行刻蚀。按照上述预确定分布曲线的步骤，绘制不同样本的测试材料层刻蚀速率的分布曲线。

图6为不同温度偏差下测试材料层刻蚀速率的分布曲线。如图6所示，图中横坐标为待刻蚀层上的点与中心之间的距离，纵坐标为样本上不同圆周所对应的区域的刻蚀速率。曲线601、602、603和604分别对应于刻蚀机台底电极板的中心温度为50^oC、55^oC、60^oC和65^oC，边缘温度均为60^oC的条件下的待刻蚀层刻蚀速率的分布曲线。从图中可以看出，刻蚀速率的分布会受到刻蚀机台底电极板的中心温度和边缘温度的影响，因此，通过设置中心温度、边缘温度，以及改变气体通入方式可以对待刻蚀层的厚度分布进行调整。

根据本发明第三个实施方式，上述数据库还包括多条第三曲线，该第三曲线是通过从多条第一曲线和多条第二曲线中选择两条作为第一被选曲线和第二被选曲线，并依据以下公式计算得到的：

      （1）                            

其中，v ₁和v ₂分别表示第一被选曲线和第二被选曲线上离待刻蚀层的中心距离不同的各点的刻蚀速率（nm/min）；v ₃表示第三曲线上离待刻蚀层的中心距离不同的各点的刻蚀速率（nm/min）；t ₁表示在第一被选曲线对应的刻蚀条件下的刻蚀时间（s）；t ₂表示在第二被选曲线对应的刻蚀条件下的刻蚀时间（s）。增加多条第三曲线，可以进一步完善根据本发明的数据库，进而对待调整层的各种厚度分布进行调整。

具体地，上述第一被选曲线和第二被选曲线可以是多条第一曲线中的两条、多条第二曲线中的两条、或者是多条第一曲线中的一条以及多条第二曲线中的一条。

根据本发明一个实施例，刻蚀气体包括He、HBr、O₂，其中，HBr的流速可以是100-300 sccm，O₂的流速可以是1-20 sccm，保护气体的流速可以是100-300 sccm。采用边缘进气方式，并将刻蚀机台底电极板的中心温度和边缘温度都设定为60^oC，对待刻蚀层进行刻蚀，时间为30秒。接着，采用中心进气方式，同样将刻蚀机台底电极板的中心温度和边缘温度都设定为60^oC，对待刻蚀层进行刻蚀，时间为30秒。测量刻蚀速率可以通过以下所述方式实现：首先在厚度量测机台如Nano TK或Nova OCD上量测待刻蚀层厚度的初始值，然后至刻蚀主机台Lam Kiyo上进行薄膜的刻蚀，刻蚀完成后再至厚度量测机台对待刻蚀层厚度最终值进行量测，从而计算得出刻蚀速率，得到实际测得的第三曲线。

根据本发明一个优选实施例，选择采用边缘进气方式，并且刻蚀机台底电极板的中心温度和边缘温度都为60^oC的刻蚀条件所对应的曲线作为第一被选曲线；选择采用中心进气方式，并且刻蚀机台底电极板的中心温度和边缘温度都为60^oC的刻蚀条件所对应的曲线作为第二被选曲线。通过公式（1）对两条曲线所对应的刻蚀速率进行拟合，得到计算获得的第三曲线。

如图7所示，上述计算获得的第三曲线701与实际测得的第三曲线702之间的差异在0.3%以内，由此可以保证上述计算公式的可靠性。第三曲线701是依据公式（1），将曲线703和曲线704拟合得到的，其中，曲线703为采用中心进气方式，并且刻蚀机台底电极板的中心温度和边缘温度都为60^oC的刻蚀条件所对应的刻蚀速率分布曲线；曲线704为采用边缘进气方式，并且刻蚀机台底电极板的中心温度和边缘温度都为60^oC的刻蚀条件所对应的刻蚀速率分布曲线。此外，采用上述优选实施方式获得第三曲线时，无需对多个样本进行刻蚀并测试刻蚀过程的刻蚀速率，因此上述优选实施方式操作简单。

根据本发明第四个实施方式，上述数据库还包括多条第四曲线，所述第四曲线是通过从多条所述第一曲线和多条所述第二曲线中任选至少三条作为被选曲线，并依据以下公式计算得到的：

 （2）

其中，n为大于等于3的整数，v ₁、v ₂、…、v _n 分别表示各条所述被选曲线上离待刻蚀层的中心距离不同的各点的刻蚀速率（nm/min）；v ₄表示所述第四曲线上离待刻蚀层的中心距离不同的各点的刻蚀速率（nm/min）；t ₁表示在对应于v ₁的所述被选曲线对应的刻蚀条件下的刻蚀时间（s）；t ₂表示在对应于v ₂的所述被选曲线对应的刻蚀条件下的刻蚀时间（s）；t _n表示在对应于v _n 的刻蚀条件下的刻蚀时间（s）。增加多条第四曲线，可以更好地完善根据本发明的数据库，进而对待调整层的各种厚度分布进行调整。

具体地，上述被选曲线可以是均从多条第一曲线中选择的至少三条；可以是均从多条第二曲线中选择的至少三条；还可以是从多条第一曲线以及多条第二曲线中选择的至少三条，其中，该被选曲线包括第一曲线和第二曲线。

根据本发明一个优选实施例，选择采用边缘进气方式，并且刻蚀机台底电极板的中心温度和边缘温度都为60^oC的刻蚀条件所对应的曲线作为第一被选曲线；选择采用中心进气方式，并且刻蚀机台底电极板的中心温度和边缘温度都为60^oC的刻蚀条件所对应的曲线作为第二被选曲线；选择采用均等进气方式，并且刻蚀机台底电极板的中心温度和边缘温度都为60^oC的刻蚀条件所对应的曲线作为第二被选曲线。通过公式（2）对三条曲线所对应的刻蚀速率进行拟合，得到计算获得的第四曲线。

本发明还提供一种数据库的使用方法，包括：提供待调整层；利用上述数据库，采用干法刻蚀对待调整层的厚度进行校正。

根据本发明一个实施方式，上述数据库可以用于解决由于化学机械研磨设备和研磨方式的限制所导致的待调整层厚度不均匀的问题，所述待调整层例如是用于形成栅极的栅极材料层。以下描述以改善化学机械研磨后的栅极材料层的厚度均匀性为例来说明本发明的原理，然而，本发明可以用来调整各种待调整层的厚度均匀性。

图8为根据本发明的半导体器件的制作方法的流程图。

在步骤801中，提供前端器件结构。所述前端器件结构可以包含衬底和浅沟槽隔离等，其中浅沟槽隔离形成在衬底上。衬底可以是以下所提到的材料中的至少一种：硅、绝缘体上硅（silicon on insulator，SOI）、绝缘体上层叠硅（stacked silicon on insulator，SSOI）、绝缘体上层叠锗化硅（stacked SiGe on insulator，S-SiGeOI）、绝缘体上锗化硅（SiGe on insulator，SiGeOI）以及绝缘体上锗（Ge on insulator，GeOI）。

在步骤802中，在前端器件结构上形成栅极材料层。其中，所述栅极材料层可以由多晶硅组成，所述栅极材料层例如是通过传统的沉积形成的。此外，所述栅极材料层还可以包括形成在前端器件结构上的栅氧化物层和形成在该栅氧化物层上的多晶硅层，其中，栅氧化物层可以是通过氧化工艺在氧蒸气环境中约800~1000摄氏度的温度下形成的二氧化硅层。

在步骤803中，采用化学机械研磨平坦化栅极材料层。具体地，将待研磨前端器件结构吸附于研磨头下，喷洒研磨液，对该前端器件结构上的栅极材料层进行研磨。通过在研磨头上施加压力，使待研磨前端器件结构压到研磨垫上，通过电机带动旋转台上的研磨垫和研磨头转动，实现对栅极材料层的机械研磨。同时，将研磨液喷洒在研磨垫上，与栅极材料层的表面发生化学反应，生产易去除的产物，以去除栅极材料层上的多余部分。

在步骤804中，利用上述数据库，采用干法刻蚀对栅极材料层的厚度进行校正。调整刻蚀机台底电极板的中心温度、边缘温度和/或气体通入方式，对栅极材料层进行刻蚀，以调整栅极材料层的厚度分布。具体而言，通入刻蚀气体对栅极材料层进行刻蚀的过程中，通过调整刻蚀机台底电极板的中心温度、边缘温度和/或气体通入方式，改变不同区域的刻蚀速率，相应地，栅极材料层厚度较大的区域采用较大的刻蚀速率，栅极材料层厚度较小的区域采用较小的刻蚀速率，可以使刻蚀后的栅极材料层的厚度均匀分布。

图9为根据本发明的方法调整后的栅极材料层的厚度分布。由多个点形成的曲线901和曲线902分别代表不同前端器件结构上的栅极材料层采用本发明的方法调整后的厚度分布。从图9中可以看出，调整后的栅极材料层的厚度与未经调整的厚度（图2）相比，分布均匀，从而改善半导体器件电学性质，提高良品率。

具有根据如上所述实施方式制造的半导体器件可应用于多种集成电路（IC）中。根据本发明的IC例如是存储器电路，如随机存取存储器（RAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、静态RAM（SRAM）、或只读存储器（ROM）等等。根据本发明的IC还可以是逻辑器件，如可编程逻辑阵列（PLA）、专用集成电路（ASIC）、合并式DRAM逻辑集成电路（掩埋式DRAM）、射频电路或任意其它电路器件。根据本发明的IC芯片可用于例如用户电子产品，如个人计算机、便携式计算机、游戏机、蜂窝式电话、个人数字助理、摄像机、数码相机、手机等各种电子产品中，尤其是射频产品中。

本发明已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式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方式范围内。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方式，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。

Claims (14)

1.一种待刻蚀层的刻蚀速率分布曲线的数据库，包括在以下刻蚀条件下形成的多条第一曲线，所述第一曲线为所述待刻蚀层上各点的刻蚀速率随各点离待刻蚀层的中心距离不同而形成的分布曲线，所述刻蚀条件为：在刻蚀机台底电极板的中心温度和边缘温度相同的情况下，分别进行中心进气、边缘进气和均等进气。

2.如权利要求1所述的数据库，其特征在于，所述数据库还包括在以下刻蚀条件下形成的多条第二曲线，所述第二曲线为所述待刻蚀层上各点的刻蚀速率随各点离待刻蚀层的中心距离不同而形成的分布曲线，所述刻蚀条件为：在所述刻蚀机台底电极板的所述中心温度和所述边缘温度不同的情况下，分别进行所述中心进气、所述边缘进气和所述均等进气。

3.如权利要求2所述的数据库，其特征在于，所述数据库还包括多条第三曲线，所述第三曲线是通过从多条所述第一曲线和多条所述第二曲线中选择两条作为第一被选曲线和第二被选曲线，并依据以下公式计算得到的：

其中，v ₁和v ₂分别表示所述第一被选曲线和所述第二被选曲线上离待刻蚀层的中心距离不同的各点的刻蚀速率；v ₃表示所述第三曲线上离待刻蚀层的中心距离不同的各点的刻蚀速率；t ₁表示在所述第一被选曲线对应的刻蚀条件下的刻蚀时间；t ₂表示在所述第二被选曲线对应的刻蚀条件下的刻蚀时间。

4.如权利要求3所述的数据库，其特征在于，所述数据库还包括多条第四曲线，所述第四曲线是通过从多条所述第一曲线和多条所述第二曲线中任选至少三条作为被选曲线，并依据以下公式计算得到的：

其中，n为大于等于3的整数，v ₁、v ₂、…、v _n 分别表示各条所述被选曲线上离待刻蚀层的中心距离不同的各点的刻蚀速率；v ₄表示所述第四曲线上离待刻蚀层的中心距离不同的各点的刻蚀速率；t ₁表示在对应于v ₁的所述被选曲线对应的刻蚀条件下的刻蚀时间；t ₂表示在对应于v ₂的所述被选曲线对应的刻蚀条件下的刻蚀时间；t _n表示在对应于v _n 的刻蚀条件下的刻蚀时间。

5.如权利要求1-4中任一项所述的数据库，其特征在于，所述待刻蚀层为栅极材料层。

6.如权利要求5所述的数据库，其特征在于，所述刻蚀机台底电极板的所述中心温度和所述边缘温度为30~80^oC。

7.一种如权利要求1所述的数据库的形成方法，包括：

提供多个样本，所述多个样本上分别形成有所述待刻蚀层；

在以下刻蚀条件下，分别对所述待刻蚀层进行刻蚀，所述刻蚀条件为：在所述刻蚀机台底电极板的所述中心温度和所述边缘温度相同的情况下，分别进行所述中心进气、所述边缘进气和所述均等进气；

分别测量所述多个样本的每一个上离所述待刻蚀层的中心距离不同的各点的刻蚀速率；以及

分别绘制所述多个样本上所述待刻蚀层的刻蚀速率分布的多条第一曲线。

8.如权利要求7所述的形成方法，其特征在于，所述形成方法还包括：

提供多个样本，所述多个样本上分别形成有所述待刻蚀层；

在以下刻蚀条件下，分别对所述待刻蚀层进行刻蚀，所述刻蚀条件为：在所述刻蚀机台底电极板的所述中心温度和所述边缘温度不同的情况下，分别进行所述中心进气、所述边缘进气和所述均等进气；

分别测量所述多个样本的每一个上离所述待刻蚀层的中心距离不同的各点的刻蚀速率；以及

分别绘制所述多个样本上所述待刻蚀层的刻蚀速率分布的多条第二曲线。

9.如权利要求8所述的形成方法，其特征在于，所述形成方法还包括绘制多条第三曲线，绘制所述第三曲线的步骤包括：从多条所述第一曲线和多条所述第二曲线中选择两条作为第一被选曲线和第二被选曲线，并依据以下公式计算：

其中，v ₁和v ₂分别表示所述第一被选曲线和所述第二被选曲线上离所述待刻蚀层的中心距离不同的各点的刻蚀速率；v ₃表示所述第四曲线上离所述待刻蚀层的中心距离不同的各点的刻蚀速率；t ₁表示在所述第一被选曲线对应的刻蚀条件下的刻蚀时间；t ₂表示在所述第二被选曲线对应的刻蚀条件下的刻蚀时间。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述形成方法还包括绘制多条第四曲线，绘制所述第四曲线的步骤包括：从多条所述第一曲线和多条所述第二曲线中任选至少三条作为被选曲线，并依据以下公式计算：

其中，v ₁、v ₂、…、v _n 分别表示各条所述被选曲线上离所述待刻蚀层的中心距离不同的各点的刻蚀速率；v ₄表示所述第四曲线上离所述待刻蚀层的中心距离不同的各点的刻蚀速率；t ₁表示在对应于v ₁的所述被选曲线对应的刻蚀条件下的刻蚀时间；t ₂表示在对应于v ₂的所述被选曲线对应的刻蚀条件下的刻蚀时间；t _n表示在对应于v _n 的所述被选曲线对应的刻蚀条件下的刻蚀时间。

11.如权利要求7-10中任一项所述的形成方法，其特征在于，所述待刻蚀层为栅极材料层。

12.如权利要求11所述的形成方法，其特征在于，所述刻蚀机台底电极板的所述中心温度和所述边缘温度为30~80^oC。

13.一种如权利要求1所述的数据库的使用方法，包括：

提供待调整层；

利用所述数据库，采用干法刻蚀对所述待调整层的厚度进行校正。

14.如权利要求13所述的使用方法，其特征在于，所述待调整层为栅极材料层，并且所述栅极材料层经化学机械研磨被平坦化。

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